Kohæsive sedimenters effekt på biologi

Transkript

1 Kohæsive sedimenters effekt på biologi Og biologiens effekt på sedimentprocesser Anne Lise Middelboe DHI

2 Spildt sediment påvirker flora og fauna gennem: - Øget koncentrationer af suspenderet sediment i vandet - Sediment pålejringer bundlevende planter og dyr #2

3 Øget mængder sediment af øger lyssvækkelsen i vandsøjlen og derfor mængden af tilgængeligt lys for vækst og fotosyntese I z = I 0 e -Kd*Z I = lys Kd = lyssvækkelseskoefficient Z = dybde #3 Lyskrav for forskellige havgræsser %SI = procent af overflade lyset

4 Sedimentation virkning på makrolager Makroalger på den hårde bund: afhængig af fast hård bund uden sediment, rekruttering påvirkes af selv tyndt lag Timing vigtig #4

5 Blomsterplanter - sensitivitet for sedimentation afhænger størrelse og væksthastigheder #5

6 Virkninger af øget suspenderet sediment i vandet på fauna afhængig af fødefunktionel gruppe og habitat Høj sensitivitet Dendrodoa Medium sensitivitet Mytilus Arctica Virkninger af sedimentation afhænger af organisimens størrelse, mobilitet og habitat. - Fasthæftede organismer mere sensitive end mobile, - Små organismer mere sensitive end store #6 - Hårdbund mere sensitive end mudderbund Lille sensitivitet

7 Hvordan kvantificeres virkningen af øget turbidtet på væksten af bundplanter? I z = I 0 e -Kd*Z Plankton, detritus I = lys Kd = lyssvækkelseskoefficient Z = dybde Naturlig turbiditet Vand #7

8 Modelled attenuation (m -1 ) Lyssvækkelse på grund af sedimentspild I z = I 0 e -Kd*Z Sediment fraction Reference (incl. dissolved matter attenuation) Specific K d (m -1 ) Sensitivity test (dissolved matter not included in attenuation) Specif K d (m -1 ) Diameter a ew b ew a ew b ew (mm) K d = (a 2 +0,265*a*b) y = 1.008x R² = a = a biologi+water + a natural resuspension +a sediment spild 1.0 b = b biologi+water + b natural resuspension +b sediment spild Measured attenuation (m -1 ) Figure 3.11 Comparison of measured and modelled light attenuation in experiments using a scaling factor c for scatter at #8 Particle size (mm) Absorption (m 2 g -1 ) Scattering (m 2 g -1 ) Mass specific light attenuation (m 2 g -1 )

9 Production Karakterisering af lysudnyttelse P max Lavt vand Dybt vand α R I c I k Irradiance Vigtige for at bestemme respons på ændringer i lys: Lyskompensationpunktet, I c Lysmætning, I k Pmax= max produktion, R = respiration - ɑ = lysudnyttelseseffektivitet

10 Karakterisering af lysudnyttelse Vertical thallus Horisontal thallus

11 Ilt elektrode ph meter/ termometer Sider af spejle Pumpe Pumpe

12 PI kurver målt på stykker af algen Gross production ( mol O 2 g DW -1 s -1 ) Delesseria Ceramium Furcellaria Irradiance ( mol photons m -2 s -1 ) Ceramium tenuicorne Delesseria Furcellaria

13 PI kurver målt på population forskellig tætheder 20 Delesseria 10 Ceramium tenuicorne Gross production ( mol O 2 m -2 s -1 ) Furcellaria Ceramium high medium low Delesseria Irradiance ( mol photons m -2 s -1 ) Furcellaria

14 Økologisk model MIKE ECOlab + lyssvækkelse for spildt sediment kornstørrelses specifik + planterne produktion per lysmængde artsspecifik og pr areal #15

15 Femernbælt forbindelsen Tunnel rende, gravning 15 mill m 3 Arbejdshavn og landopfyldning, Lolland 21 mill m 3 Arbejdshavn og landopfyldning, Femern 2 mill m 3 Tunnel rende, tilbagefyldning 6 mill m 3 Estimeret sediment spild: 0.7 mill m3 eller 1.3 mill tons. Hovedparten af spildet sker de første 18 måneder #17

16 #18

17 Virkning af sedimentspild på bentisk vegetation Reduceret lys på bunden i vækstsæsonen (%) Reducerede biomasser ved slutning af vækstsæson (%) #19

18 Area (ha) Størst virkning de første 1½ år af anlægsarbejdet, herefter meget små virkninger Lys % 50-75% 25-50% 10-25% Biomasse #20 Baseline virkning af sediment #20

19 Sensitivitet af timing Constant spill : 20 kg/s clay till for 3 months Kombination af mere sediment der kommer inde i Rødsand lagune forår og sommer og højere sensitivitet til lys reduktion: størst virkning forår og sommer #21

20 Biomass g(c m-2) Biologiens virkning på sedimentet ålegræs Ålegræsset dæmper bølge energien, reducerer turbulens ved bunden og dermed koncentrationen af suspenderet sediment Effekten vil variere med tætheden dvs. sæson eller efter virkningen af spild McGlathery et al., submitted. #22

21 Biologiens virkning på sedimentet bioturbation Sandorm Cirriformia grandis Kristensen et al 2012 #23

22 Biologiens virkning på sedimentet bioturbation Sedimentet flyttes fra få mm to > 30 cm og med forskellig hastighed afhængig af art og aktivitet Bioturbation er derfor afhængig af artssammensætningen og tætheden af fauna Kristensen et al 2012 #24

23 Opsummering Sediments effekt på biologien: Vigtigste effekt ofte gennem lyssvækkelse og påvirkning af bundvegetation (ålegræs makroalger ( koraler)) Effekt af sedimentation størst i hårdbundshabiater Lyssvækkelse pga sedimentspild afhænger af kornstørrelsesfordeling og effekten varierer over sæsonen Eksempler på biologiens effekt på sediment: Bundplanter reducere resuspension med tæthedsafhængig effekt Fauna mixer øverste sedimentlag #25