wat is een goed functionerend estuarien ecosysteem en ......to 2013. phd alexandra silinski. 32...
TRANSCRIPT
Wat is een goed functionerendestuarien ecosysteem en welkediensten levert dat ons?
Prof. Dr. Patrick MeireOnderzoeksgroep ecosysteembeheerUniversiteit Antwerpen
2
3
intro
• De voorbije decaden is er een sterke evolutie inde concepten die sturend zijn voor het beheervan estuaria
• è veiligheid en navigatie- è waterkwaliteit
•è soortbescherming (EU Vogelrichtlijn 1979)
-è habitatbescherming (EU Habitatrichtlijn 1992)
4
Natuur HavenLandbouw
Ecologie Economie
5
Geomorphology
habitats Hydrodynamics
Ecological
Structure/functioning
BIOPHYSICAL SYSTEM
SOCIO-ECONOMICSYSTEM
An Estuary
6
intro
• è meer integrale benadering
• MAAR een integrale benadering vereist ookeen concept dat de verschillende onderdelenvan het systeem kan linken.
7
• Sinds de invloedrijkepublicatie van BobCostanza et al. inNature in 97 en de MAin 2005 is duidelijkegeworden datecosysteemdienstenbelangrijk zijn.
8
• Ecosysteemdiensten zijn
• “De directe en indirecte bijdragen vanecosystemen aan het menselijk welzijn”(TEEB, 2010)
9
10
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies
Benefits (Economische)waarde
Morfologie
Schorren
voedsel
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies
Benefits (Economic)Value
MorfologieSchorren
landbouw grond
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies
Benefits (Economic)Value
MorfologieSchorrenSlikken
Industrie/haven gebied
Ruwe materialen:Platform voorconstructies
€
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies
Benefits (Economic)Value
Geulen
Morfologie
voedsel
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenae
processen Functions
Benefits (Economic)Value
geulen
Morfologie
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies
Benefits (Economic)Value
Dissipation ofTidal energy
Morfologie
?
Veranderingen in getijamplitude in de Schelde: 1900-2008
Verandering in getij amplitude in de Elbe
Verandering in getij amplitude in de Weser
20
Tidal damping/amplification
+ amplification
– damping
Habitats en het vertikaal getij(tidal range)
Ampl
ifica
tion
Dam
ping
Effect van het Verdronken land van Saeftingeop de hoogwaters
E.g. Effect of Saeftinghe marsh ~2500 ha
2D hydrodyn. model
Blue line = ref. 2009
Sven Smolders in prep
23
Kern boodschap 1
• Getijdoordringing is significant toegenomen• Overstromingsrisico’s zijn toegenomen• Habitat verlies/wijziging heeft een significant
effect op de getij doordringing- Intergetijden gebieden en ondiep subtidale zijn
cruciale habitats.• Veranderingen in getijkarakteristieken zijn de
drijvende krachten achter de ontwikkeling vanhet estuarium
24
• In herstelprojecten zoals ontpoldering ofrivierwinning, moet de focus dan ook meer enmeer liggen op de impact opgetijkarakteristieken ipv enkel op structurelebiodiversiteit, zonder afbreuk van dat laatste
• Dit moet een belangrijk element zijn incompensatiemaatregelen eninstandhoudingsdoelen, immers dat bepaaldmee de goede staat van instandhouding!
25
Kennishiaat
• De link tussen habitats engetijkarakteristieken is nog onvoldoendegekend
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies
Benefits (Economic)Value
Dissipatievangolfenergie
geulen
Morfologie
schorrenslikken/platen
2727
Gol
fhoo
gte
(m)
Afstand van schorrand (m)
28
29
Bare Flats(low-lying)
Vegetated Marshes(high-lying)
velocity↓sedimentation↑
velocity↑Sedimentation↓
Shifts between stable states ?
Sedimentation-Erosion-Bars
dGPSFalse-color aerialphotographs
Methods
GIS-based classification,2008 - 2012
Marsh edgetracing,
1x per year
Monthly monitoringof 10 transects
• 10 points per 2 m bar• 1st measurement =
reference zero• High precision surface
change records (± 1 mm)
Yearly expansion Tidal Marsh atBath/Rilland
A yearly net marshexpansion wasobserved at alltransects from 2011to 2013.
PhD Alexandra Silinski
32
Schorontwikkeling
33
Kernboodschap 2
• Schorren reduceren de golfwerking en hebbenzo een beschermende werking voor de dijken
• Schorren vormen een buffer voor water tijdensstormtijen
34
kennishiaat
• De thresholds die de overgang tussenschorvorming en erosie bepalen zijn nog nietgekend
• è factoren die vorming habitats bepalen,zeker lange termijn evoluties zijn niet gekend!
• è idem voor andere types habitats
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies Benefits (Economic)Value
Dissipation ofTidal energy
Morfologie
Water fornavigation
Water qualityregulation
Primaire productieBiogeochemische cycli
Primaire productieSchelde Elbe
Dist
ance
–TI
DEkm
Dist
ance
–TI
DEkm
Time (years) Time (years)
• Chlorophyll a hoogst in zoetwater getijden gebied• In de Schelde twee maal zo hoog als in de Elbe• Chl a proxy voor voor biomassa en productie algen
Primary production
Scheldt Elbe
Dist
ance
–TI
DEkm
Time (years)Di
stan
ce–
TIDE
kmTime (years)FW1 &FW2 FW1 &FW2
FW3
BOD (mg/l)
FW1 FW2 FW3
05
1015
Elbe
Gemiddelde diepte van Schelde en Elbe
Zm
ZpThalweg diepte Cross section gemiddelde diepte
Lichtklimaat hangt mee af van morfologie
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
FW1 FW2 FW3 O M P FW1 FW2 O M P FW1 FW2 O M P FW1 O M P
Elbe Weser Scheldt Humber
yearlysummerwinteralgal bloom
zeuph/zmix ratio > 1/6 ?
FW3
Algal die off in FW3 NH4+ NO3
-mineralization nitrification
DO loss! DO loss!Di
stan
ce–
TIDE
km
Time (years)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Euph
otic
dept
h/m
ixin
gde
pth
ratio
yearly summer winter algal bloom
42
Improving oxygen conditions
Figuur 2.9: Zomer- en jaargemiddelde chl a waarden in het zoete (km 103-151)
From net oxygen consumption to net oxygenproduction
P/R based on oxygenbalance
Net oxygen consumptionwith high ammonia inputs
Net oxygen production withlow ammonia inputs
Alternative stable states withintermediate ammoniainputs
Cox et al. Biogeosciences, 6, 2935–2948, 2009
(meso)zooplankton
hyperbenthosfish
Trophic functioning in the pelagic system
SPM
detritusphyto
rotifers
bacteria
HNFciliates
microbial loop
Grazing foodchain
Calanoïds Cyclopoïds Cladocerans
05
10152025303540
Abun
danc
e(x
100
ind.
m-3
)
Years
Brackish water
0153045607590
105120135
Abun
danc
e(x
100
ind.
m-3
)
Years
Freshwater
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Eur
ytem
ora
affin
is%
cope
pods
Years
Freshwater Mean Brackish water Mean
(Mialet et al.2011, Chambord et al., in preparation )
Eurytemora affinis (calanoid)
48
Kernboodschap 3
• Waterkwaliteit (zuurstof, primaire productie)wordt mede door morfologie bepaald
• Ook in het pelagiaal komen regimeshifts voor• Fyto en zooplankton vertonen belangrijke
evoluties maar zijn zeer slecht begrepen.
kennishiaat
Primaire productie is een bijzonder belangrijk proces datmede de waterkwaliteit in belangrijke mate bepaalt en debasis is voor de voedselketen maar is bijzonder slechtgekend.
• Wat is de primaire productie• Wat is impact van morfologie, residence time,
49
kennishiaat
Impact van zooplankton als cruciale schakel tussen primaireproductie en hogere trofische niveaus is bijzonder slechtgekend.
• Wat bepaalt zooplankton populaties• Wat is hun rol in het controleren van primaire
productie (en mogelijks vermijden van planktonblooms? )
50
Human well beingEcosystemen en biodiversiteit
Structurenen
processen Functies Benefits (Economic)Value
Dissipation ofTidal energy
Morfologie
Water fornavigation
Water qualityregulation
Primaire productieBiogeochemische cycli
52
Filterfunctie voor nutriëntenDi
stan
ce(T
IDE-
km)
Time (years)
Nutrients
• Filter function for e.g. nutrients one of themost valuable ESS
With recent improvements ofwater quality the theprocesses in the sediment gainin importance
Again morphology appears to beable to change the functioning ofthe estuary(filter function for N decreases)
Intertidal habitat! Geometry of the estuary!
54
Uitwisseling vanwater & sediment
Rol habitats als sink/source
55
N retentie in een schor
0
20000
40000
60000
80000
16/05/20
06
3/07
/200
6
11/09/20
06
25/10/20
06
20/03/20
07
21/03/20
07
4/06
/200
7
5/06
/200
7
1/10
/200
7
volu
me
(m³)
0
5
10
15
20
TDIN
(kg)
tidal volume N retention
NITROGEN RETENTION
Data Lippenbroek
56
Denitrificatie: compilatie vangegevens
57
Kernboodschap 4
• Slikken en schorren spelen een enormbelangrijke rol in de nutriëntenflux en zijn eensink voor N en P en een bron voor Si
• Ze zijn daarom erg belangrijk in de reguleringvan waterkwaliteit
• è HABITATS VERVULLEN ERG VEEL FUNCTIESEN LEVEREN VEEL ECOSYSTEEMDIENSTEN
58
kennishiaat
• De rol van verschillende habitats in hetecologisch functioneren is nog amper gekendè heeft belangrijke consequenties voor dedesign van herstelmaatregelen
• è herstel van biodiversiteit versus herstel vanfuncties
59
Wat me zoetwater?
Zoutgradient
61
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1/01
/199
6
31/1
2/19
96
31/1
2/19
97
31/1
2/19
98
31/1
2/19
99
30/1
2/20
00
30/1
2/20
01
30/1
2/20
02
30/1
2/20
03
29/1
2/20
04
29/1
2/20
05
29/1
2/20
06
29/1
2/20
07
Afv
oer(
m3.
s-1)
GemiddeldMaximumMinimum
0
10
20
30
40
50
60
Aan
tald
agen
per
debi
etsk
lass
e
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
543210
62
?y = -1.7997x + 183.59
R2 = 0.6202
0
50
100
150
200
250
300
350
0 10 20 30 40 50 60
Q (Melle) [m3/s]
Chl
a[m
ug/l]
?
y = 0.0027x + 0.056R2 = 0.579
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 10 20 30 40 50 60
Q (Melle) [m3/s]
DSi
[mm
olSi
/m3]
50
60
70
80
90
4 5 6 7 8 9
Maand
%D
iato
mee
ën Dendermonde
St-Onolfs
Appels
Fresh water discharge
64
Kernboodschap 5
• De zoetwaterdebieten spelen een bijzonderbelangrijke rol, zeker in de opwaartse delenvan het estuarium
65
kennishiaat
• Er zijn geen criteria voor een minimum debietnaar een estuarium te bepalen
66
Wat met biodiversitiet?
67
Birds
• Cleardecrease
• Local orgeneral?
Van den Bergh et al, 2010
Stucker et al, 2010
68
kennishiaat
• Patronen in voorkomen van vogels zijn redelijkgoed beschreven, maar niet altijd goedbegrepen.
• è toch lijkt me dit minder belangrijk alskennishiaat
Human well beingEcosystems and biodiversity
Structuresand
processes Functions Benefits (Economic)Value
Dissipation ofTidal energy
Morphology
Water fornavigation
Water qualityregulation
Ecosystemservices
Human well beingEcosystems and biodiversity
Structuresand
processes Functions Benefits (Economic)Value
Dissipation ofTidal energy
Morphology
Water fornavigation
Water qualityregulation
Ecosystemservices
Welk habitat levert wat?
72
Kernboodschap 6
• Het ecosysteem levert een hele reeksecosysteemdiensten- Habitats en soorten spelen hierin een cruciale rol
• Het verlies aan habitats heeft onherroepelijkgeleid tot het verlies van ecosysteemdiensten.
• Een verlies van ecosysteemdiensten heeftdirect EN indirect maatschappelijke eneconomische gevolgen
73
• Een aantal zijn gecompenseerd doorinfrastructuurwerken (vaak tegen hoge kost),maar velen niet en leiden tot directe verliezen(bv visserij) of problemen op lange termijn (bvverlies filterfunctie en export vannutriënten/polluenten)
• Het is cruciaal om de problemen te vertalen ineen demand for ES
74
kennishiaat
• è goede kwantificering van ES• Begrijpen van thresholds en interacties tussen
ES è bundles of ES
RethinkingtheEScascade
Figure:NewproposedconceptualframeworkforESbasedontheEScascadefromPotschin &Haines-Young(2011)
Hertogin Hedwige-Prosperpolderontpolderingsproject
Voordelig voor de samenleving?
Illustratie
Baten en verliezen van het project
-5
-
5
10
15
20
Min. Max.
Milj
oen
€/ja
ar
Cultural Platform-LivingCultural Platform-BuildingCultural Aesthetics-Visual intrusionCultural Cognitive development-ExcusionCultural Recreation-dikeWater quality AerationWater quality P-burialWater quality N-N2O-emissionWater quality N-NH3-NH4-emissionWater quality N-denitrificationWater quality N-burialClimate CH4-emissionClimate CO2-emissionClimate Carbon burialSedimentation and erosion Soil erosionSedimentation and erosion SedimentationDisturbance Flood preventionAir quality PM10Air quality PM2,5Food Eatable salty plantsFood LivestockFood Agricultural crops
Verlies landbouw en huizengecompenseerd (totale investeringskost)
Landbouw: -450 haSlikken: +275 haSchorren: +190 ha
78
Kernboodschap 7
• Natuurherstelmaatregelen zijn niet alleenecologisch een meer winst maar door delevering van ecosysteemdiensten ookeconomisch rendabel
• Dit werd ook reeds aangetoond door dekosten-baten analyse voor het geactualiseerdeSigmaplan
79
kennishiaat
• Een goede afweging vereist:- Een goede kwantificering van de ES- Een goede economische valuatie
80
Conclusies
• Estuariene ecosystemen leveren heel watecosysteemdiensten
• Verlies aan habitats betekent verlies aanecosysteemdiensten
• Verlies aan ecosysteemdiensten betekent eeneconomisch verlies
81
• Estuariene herstelmaatregelen moeten nietalleen gericht zijn op het herstel en behoudvan de biodiversiteit maar ook op het herstelvan de ecosysteemdiensten
• Dit moet leiden tot het mitigeren vannegatieve trends
• Ecologisch herstel is dan duidelijk ook eeneconomisch verantwoorde en rendabeleinvestering
82
• Inzicht in de levering van ecosysteemdienstenleert dat investeren in het herstel van hetestuariene systeem de basis is voor eenduurzaam economisch gebruik van hetsysteem
• Dit vereist dat doelen ook breed moetengedefinieerd worden, ook voor ES!
83
• Een goede systeemmonitoring is essentieelals basis om de ontwikkeling van het systeemte beschrijven, te begrijpen en de processente kwantificeren als basis voor een goedbeheer
84
Ecosystem services
Nature Harbour
Ecology EconomyEcosystemservices
85
• Meer lezen?
86
Thanks for your attention