Grunnvannsavhengige økosystem

Grunnvann er en skjult ressurs og det er lett å glemme at grunnvann utgjør den største delen av tilgjengelige ferskvannsressurser på kloden. Det finnes mange økosystem, både vann- og landbaserte, som er avhengige av grunnvann.

Mange skogsområder må ha tilgang til grunnvann med røttene for å dekke vegetasjonen vannbehov. Grunnvann er også svært viktig for både våtmarker og elver. Grunnvannstilsig kan opprettholde minstevannføring i elver perioder med lite nedbør, og det er grunnvannstilsiget som sørger for at bekker ikke bunnfryser om vinteren. Blandingssonen mellom grunnvann og overflatevann er både habitat og tilfluktsrom for et imponerende antall og mangfold av organismer. Til og med selve grunnvannet og akviferen det strømmer gjennom utgjør levende økosystem med en unik fauna.

       Har du gått tur i marka i 15 minus og allikevel hørt den klukkende lyden av vann? Det er lyden av grunnvannet
       som sørger for at bekker ikke bunnfryser om vinteren. (Haukvatnet. Foto: Marianne Engdal, NGU)

Blandingssonen mellom grunnvann og overflatevann

Når man snakker om overflatevann og grunnvann, så behandles disse oftest som adskilte enheter. Dette er en grov forenkling av komplekse prosesser. De fleste overflatevann utveksler vann og næringsstoffer via en overgangssone, der grunnvann og overflatevann blandes. Det faglige begrepet for denne sonen er «hyporheisk sone», basert på gresk «hypo» (=under) og «rheos» (=elv).

Typiske kjennetegn for en elv er turbulent strømning, varierende vannføring og vannkjemi, samt vekslende lysforhold. Tilstøtende grunnvann derimot er mye mer forutsigbar. Grunnvann strømmer saktere, temperaturendringer skjer dempet og det er alltid mørkt (Brunke 1997).

Overgangssonen ligger altså mellom avbalanserte forhold i grunnvannet og svært dynamiske forhold i elveløpet. Det hyporheiske miljøet er derfor preget av store og komplekse gradienter, som igjen påvirker biologiske prosesser. De viktigste faktorene som styrer økologien er lysforhold, temperatur, livsrom, løst oksygen, pH, tilgang til næring og sedimenttype (Environment Agency, 2005).

        

      Overgangssonen («hyporheisk sone») mellom grunnvann og overflatevann. Pilene gir uttrykk for at det ikke er en skarp grenseflate, men at det utveksles vann og næringsstoffer. Figur oversatt fra Environment     Agency, 2005. Originalfigur publisert i USGS, 1998.

Hvem lever i blandingssonen mellom grunnvann og overflatevann?

Manglende lys gjør at næringsnettet i den hyporeiske sonen er forholdsvis enkelt og nesten utelukkende heterotroft, det vil si at organismene trenger organiske næringsstoffer for å skaffe energi. Biofilmer av bakterier, alger og sopp utgjør næringsgrunnlaget for protozoer, virvelløse dyr og noen fisk. I områder der overflatevann mater grunnvannet tilføres organisk materiale, noe som fører til betydelig større vekst av biofilmer der, enn i områder der næringsfattig grunnvann trenger inn i overflatevann (Environment Agency, 2005).

Virvelløse dyr står i næringskjeden mellom mikroorganismer og høyere livsformer. I sedimentene mellom grunnvann og overflatevann finner man for eksempel små krepsdyr, bjørnedyr, hjuldyr og nematoder. Mange av disse er spesielt tilpasset til et liv i det trange porerommet. De er små og har langstrakte, pansrete kropper med organer som de kan holde seg fast med. Større virvelløse dyr, som for eksempel posereker eller nymfene til døgnfluer og steinfluer er mye mindre utbredt der. På grunn av deres størrelse og mobilitet, og fordi de beiter på de mindre dyrene, spiller de allikevel en sentral rolle for økosystemet i denne sonen (Environment Agency, 2005).

Den hyporheiske sonen er også av stor betydning for ferskvannsfisk og andre virveldyr. Her finner de mat, tilfluktsrom og gyteplass.

Eksempler for virvellose dyr som kan finnes i blandingssonen mellom grunnvann og overflatevann. Bildet til venstre viser et hjuldyr og bildet til høyre viser bjørnedyr under SEM (Venstre: Picturepest – Rädertierchen ventral, CC-BY-2.0. Høyre: Willow Gabriel, Goldstein Lab, CC BY-SA 2.5 via Wikimedia Commons). 

Temperatur av grunnvannstilsig

Temperaturen i grunnvann er betydelig mer stabil gjennom året enn i overflatevann og dette har viktige konsekvenser for økosystemet. På sommeren tilføyer grunnvannstilsig noe kaldere vann til varmt overflatevann. Dette blir utnyttet av for eksempel laks, som oppsøker områder med tilsig av kjølig grunnvann. På denne måten kan fisken unngå skadelig høy kroppstemperatur. Kjølig grunnvannstilsig kan også ha betydning for oksygenkonsentrasjon i vannet og oksygenopptak i organismer. Og på vinterstid, når grunnvannet normalt er varmere enn overflatevannet, vil grunnvannstilsig gi viktig bidrag til vannføring og beskytte mot bunnfrysing. Ferskvannsfisk har ikke utviklet fysiske mekanismer som beskytter mot frysing, så for å unngå frysedøden må de enten oppsøke dypere vann eller lommer med varmt grunnvannstilsig (Hayashi, 2002). Slike områder spiller også en viktig rolle for overlevelsen av både egg og yngel til for eksempel bekkeørret (Olsen 2009). 

Liv i grunnvann 

Det har tidligere vært antatt at det, med unntak av mikroorganismer, ikke finnes liv i akviferer. Men dette har vist seg å ikke stemme. Grunnvann er et unikt økosystem som gir livsrom til underlige små dyr. Disse dyrene har utviklet spesielle trekk, som gjør at de ikke bare overlever, men stortrives i grunnvann.

Grunnvannselskende organismer (stygophile) oppsøker grunnvannet aktivt, men tilbringer deler av livet sitt i overflatevann. Sann grunnvannsfauna kalles stygobiota. Disse fascinerende artene tilbringer hele livssyklusen sin i grunnvann og har tilpasset seg det spesielle miljøet. De vokser sakte, lever lenge og reproduksjon foregår treg sammenlignet med slektninger i overflatevann. De er ofte bleke, gjennomsiktige og blinde, men til gjengjeld har stygobite virvelløse for eksempel ofte ekstra mange og lange følehorn (Gibert, 1994). Grunnvannsdyr er tilpasset å overleve lange perioder uten næring og kravene for oksygen er svært lave (Hahn, 2006).

Tangloppen Niphargus aquilex er en utbredt stygobit i Europa. Den blir jevnlig funnet både i prøver fra den hyporheiske sonen og fra karsthuler. Bildet er gjengitt med tillatelse fra fotografen Chris Proctor.

Grunnvannsfauna viser stort biologisk mangfold og omfatter både encellete organismer, som flimmerdyr, flagellater eller amøber, og flercellete organismer, som for eksempel krepsdyr, snegler og mark (Schmidt og Hahn, 2012).

Hoppekreps (copepoder) og tanglopper (amfipoder) er med avstand de mest utbredde grunnvannsdyr og også de med størst artsmangfold (Galassi et al., 2009). Hoppekreps er tilsynelatende allestedsnærværende, både i karstakviferer, sprekkeakviferer samt i løsmasseakviferer med stort og sammenhengende nok porevolum (Iannella et al., 2020). Ifølge Korbel et al. (2019) krever hoppekreps gjennomsnittlig ikke mer enn 200 µm porediameter for å trives og de kan bevege seg i enda mindre hulrom (<60 µm). Mange grunnvannsdyr er såpass små at det teoretisk sett ikke er noe i veien for at de kan bevege seg fra et grunnvannshabitat til et annet, men i virkeligheten er en stor andel av artene endemisk, det vil si at utbredelsen deres er veldig begrenset (Lamoreux, 2004).

Grunnvannsfauna i Skandinavia

Liv i grunnvann er ikke like rik og mangfoldig over hele Europa og dette står i direkte sammenheng med istidene. I Sør-Europa finnes det en stor diversitet av arter og spesielt i sprekkeakviferer er det påvist et mangfold av endemiske arter. I områdene som har vært dekket av is finnes det derimot mange færre arter. Det antas at den siste istiden har forårsaket både mangel på vann og næringsstoffer og at dette betydde slutten for de fleste grunnvannsdyr. Små populasjoner og treg forplantning gjør disse små dyrene ekstra sårbare for endringer av miljøet, både med tanke på forurensninger og fysiske endringer. Mye tyder på at det tar lang tid for mange grunnvannsdyr å rekolonisere områder der hele populasjoner ble utryddet i forbindelse med katastrofale miljøendringer (Thulin, 2008).

For Island for eksempel er det bare beskrevet tre grunnvannsdyr, nemlig én hoppekrepsart (Parastenocaris glacialis Noodt) som også finnes i Norge, Sverige, Finland og Svalbard, og to endemiske tanglopper (Kornobis, 2011; Enckecll, 1969). Også hoppekrepset P. phyllura Kiefer ble beskrevet i flere skandinaviske land, deriblant Norge (Enckell, 1969; Thulin, 2008; Iannella et al., 2020). I Finland har man også lyktes med å finne Trolochaetus beranecki, en vanlig stygobiont mark, i grunnvann fra esker (Särkkä og Mäkelä, 1998).