Undersøgelse identificerer vendepunkt for østersrestaurering

Vi er alle bekendt med vippepunkter, når man krydser, hvad der kan virke som en mindre tærskel, kan det føre til drastisk forskellige udfald - Super Bowl-favoritten, der falder til sidstepladsen med skade på en enkelt linjemand, en tomatfrøplante, der stiger mod himlen i det øjeblik, den topper sin lerkrukkes skyggefulde rammer.

Nu, en undersøgelse foretaget af forskere ved William &Mary's Virginia Institute of Marine Science identificerer et vendepunkt i østersrestaureringsindsatsen, hvor rev, der genopbygges for at nå en fod eller mere over bunden, udvikler sig til sunde, selvbærende økosystemer, mens dem, der genopbygges i lavere højder, hurtigt belægges og derefter begraves af sediment.

Studiet, kronikken i 6. november-udgaven af Marine Ecology Progress Series , er medforfatter af tidligere VIMS Ph.D. studerende Allison Colden sammen med VIMS-professorerne Rob Latour og Rom Lipcius. Det er den anden omtalte artikel af VIMS-forskere i det prestigefyldte tidsskrift i den sidste måned.

Colden, nu Maryland fiskeriforsker for Chesapeake Bay Foundation, siger, "At identificere østerspopulationers tærskelrespons på revhøjde giver kritisk indsigt i nedbrydningen og tabet af bugtens østersrev. Forståelse af dette svar og dets underliggende mekanismer kan hjælpe ledere med at få mest muligt ud af begrænsede ressourcer ved ikke at overbygge, mens man maksimerer sandsynligheden for restaureringssucces." Restaurerede østersrev bygges typisk ved hjælp af fossile eller genbrugte skaller, som begge er en mangelvare.

Forskerne siger, at deres resultater kan hjælpe med at forklare tab af østers og forbedre indsatsen for at genoprette østers, ikke kun i bugten, men på verdensplan. Indfødte østersbestande er faldet rundt om på kloden i løbet af det sidste århundrede på grund af overfiskning, næringsstofforurening, sygdom, og forringet habitat, med store økonomiske og økologiske konsekvenser.

Holdets forskning bygger på flere nyere undersøgelser, der identificerede revhøjde som en nøgleindikator for restaureringssucces eller fiasko. Men, siger Lipcius, "ingen havde kvantificeret tærskelhøjden, ved hvilken et revs bane divergerer, eller identificeret de involverede mekanismer."

For at besvare disse spørgsmål, forskerne brugte østersskaller til at bygge 24 eksperimentelle rev på tværs af 4 steder i floderne Great Wicomico og Lynnhaven, bifloder til Chesapeake Bay i Virginia. De byggede revene i 6 forskellige højder, fra 5 centimeter til en halv meter over bugtens bund – en række højder, der typisk bruges til østersrestaurering eller genopfyldningsaktiviteter i bugten.

De observerede derefter disse rev 8 måneder og 2 år efter konstruktionen, ved hjælp af et videokamera på et fjernbetjent køretøj. De målte også østersdensitet, hastigheden af ​​sedimentaflejring, og "hårdhed, "et mål for overfladekompleksitet. Sunde rev har masser af kroge og kroge, som beskytter østerslarver og andre smådyr mod strømme og rovdyr, mens den genererer turbulens, der hjælper med at holde sediment væk fra revets overflade.

"Vores videoprøvetagning viste, at revets tilstand afveg næsten øjeblikkeligt - inden for 2 måneder efter konstruktionen, " siger Colden. "På de nederste rev, sedimenter begravede hurtigt skallerne, især omkring revkanterne. På de højere rev, vi så en ny skalle, masser af unge østers, og lavere niveauer af sedimentation."

Vippepunktet eller tærsklen mellem disse to tilstande var 0,3 meter, omkring en fod. Rev bygget til denne højde eller højere havde østersdensiteter 3,5 gange større end lavere rev, og tæthederne på de højere rev generelt steg med tiden. Tætheden på de nedre rev havde en tendens til at falde under en række sedimentationshastigheder, med de fleste af disse rev til sidst forsvinder under et tæppe af sediment.

"Vi fandt ud af, at forholdet mellem østersdensitet og revhøjde var ikke-lineært, " siger Lipcius. "Hastigheden af ​​sedimentaflejring faldt eksponentielt med stigende revhøjde, mens hårdhed steg. "

Forskerne tilskriver disse observationer positive tilbagemeldinger mellem revstrukturen, vandstrøm, og deraf følgende befolkningsdynamik.

"Jo højere revet er over havbunden, jo mindre plads er der til at strømme vand mellem det og overfladen, " siger Colden. "Det får vandet til at flyde hurtigere, som forhindrer sediment i at samle sig over østersene, giver dem masser af plankton at filtrere, og hjælper med at vedligeholde de afkroge, der beskytter østerslarver og andre hvirvelløse dyr."

Forskerne siger, at forholdet mellem revets højde og vedholdenhed også hjælper med at forklare, hvordan høstpresset førte til nedlæggelsen af ​​indfødte østerspopulationer i det 20. århundrede.

"Den tærskeldynamik, vi observerede, hjælper med at forklare det historiske tab af revhabitater langs Atlanterhavskysten, " siger Lipcius. "Ved at bryde revstrukturen fra hinanden og fjerne skaller sammen med levende østers, høstteknikker som uddybning og hydraulisk tangering reducerede revets højde under den kritiske tærskel, at flytte revene fra en vedvarende til en nedværdigende bane."

Ser frem til, forskerne siger, at deres resultater indikerer, at restaurerede rev bør strække sig mindst 0,3 meter over bunden, og bør være forbudt at høste, medmindre ledere kan sikre, at revene forbliver over rev-højdegrænsen under høstforhold.