AARHUS UNIVERSITET 26. OKTOBER 2011 KARSTEN DAHL SENIORRÅDGIVER KAN MAKROALGER BRUGES TIL TILSTANDS- VURDERING AF MARINE OMRÅDER? - - og kan de anvendes i relation til EU-direktiverne? VERSITET UNI
Program 1. Hvad strukturerer algesamfund og hvor spiller den humane indflydelse ind? 2. Målsætninger og tilstandsvurderingsværktøjer (udviklet sammen med Jacob Carstensen og Dorte Krause Jensen) 3. Værktøjernes anvendelsesområder i relation til de marine direktiver
Hvad bestemmer makroalgers udbredelse? (1) 350 Saltholdighed Makroalgedata fra: Nielsen et al, 1995 Number of identified species 300 250 200 150 100 50 Red algal Brown algal Green algal Salinity 20 15 10 5 0 Salinity (psu) Human påvirkning: Klimaforandringer 0 Kattegat west Kattegat East Danish Belt Sea Gulf of Kiel The Sound N-W Baltic (between Sealand-Skåne) Arkona Sea HanöBalt Bornholm Sea Poland coastal waters Gulf of Gdansk Gotland Sea Baltic Proper W - coastal waters Baltic Proper E - coastal waters Baltic Proper NW - coastal waters Finish archipelago- W Åland and Estonian archipelago E Åish arch Southern Golf of Botnia Gulf of Finland Gulf of Riga Northern Golf of Botnia
Hvad bestemmer makroalgers udbredelse? (2) Substrat Human påvirkning: Stenfiskeri Ralsugning Trawlfiskeri/skrabning LYS Human påvirkning: LYS Fytoplankton produktion - Øget næringsalttilførsel Dybde - Ændringer i fødekæden Re-suspension
Hvad bestemmer makroalgers udbredelse? (3) Græsning Human påvirkning: Fiskeri - Manglende biologiske kontrol? Pladskonkurrence Human påvirkning: Eutrofiering TBT og andre toxiske stoffer
Biologisk målsætninger et paradigmeskift fra Vandmiljøplaner til EU s direktiver Historiske data fra perioder med manglende presfaktorer hertil krydret med en tilladt afvigelse Ikke påvirkede områder (reference områder) Brug af modeller (nødvendigt for makroalgevegetation)
Stenrev i åbne farvande Hårdbund i kystområder To makroalgeværktøjer Tilførsel af næringssalte bestemmer næringssaltkoncentrationerne i havmiljøet Næringssaltkoncentrationer bestemmer planktonbiomasser Plankton-biomasser påvirker lysnedtrængningen i vandsøjlen Lysmængden afgør hvor veludviklet den bentiske makroalgevegetation er på en given dybde
Stenrev: Algeindikatorer og -data To indikatorer Samlede dækning af opret makroalgevegetation (0-100%) Kumulative dækning af opret algevegetation (0->100%) Data: 15-17 rev lokaliteter i Natura 2000 områder (>=3 års obs.) Tidsserie 1993-2006 737-723 alge-datasæt fra 6-24m (0-6m data exkluderet) 5 rev lokaliteter > 30 observations Strukturerende data: N og P næringssalttilførsel til Kattegat og Bælt Havet aggregeret i ½ år Solindstråling (april-june) Biologiske faktorer (græsning, løse alger, pladskonkurrence med muslinger)
Faktorer med indflydelse på indikatorerne Samlet dækning Kum. dækning Korrelation (r 2 ) 0,835 0,801 Parametre: Solindstråling 0,0177 0,0363 Søpindsvins græsning <0,0001 <0,0001 Lokalitet <0,0001 <0,0001 Dybde*lokalitet <0,0001 <0,0001 TN tilførsel (jan-juni) *dybde*lokalitet 0,0008 0,0008 Dykker 0,0234 0,0131 TN relation signifikant (P<5%) på 5-4 lokaliteter
Samlet algedækning i våde år (gul) 79.000 tons N) og i tørre år (blå 23.000 tons N) Depth (m) 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Kim's Top Modelerede gennemsnits værdi 95% konfidens grænse 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Total cover of erect macroalgal vegetation (%)
Samlet algedækning i våde år (gul) 79.000 tons N) og i tørre år (blå 23.000 tons N) Depth (m) 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Kim's Top 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Total cover of erect macroalgal vegetation (%)
Samlet algedækning i en referencesituation (grøn 10.000 tons N) og i en gennemsnitssituation (rød 48.000 tons N) Depth (m) 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 100 90 80 70 60 50 Kim's Top Total cover of erect macroalgal vegetation (%) 40 30 20 10 0
Den aktuelle miljøtilstand på et udvalgt stenrev Dybde (m) 14 15 16 17 18 19 20 21 Kim's Top Algedækning i 2010 Algedækning i 2009 Algedækning i 2008 NB: ikke korrigeret for solindstråling 22 23 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Analyser af kyst algal vegetation Data fra det Danske Moniterings Program (NOVANA) Indsamlingsår 2001, 2003 and 2005 45 kystområder in DK fordelt på inder- og yderfjorde og åben kystnære områder Maksimale vanddybde: 13 m Algedækninger og artssammensætning i specifikke vanddybder (2665 obs.) Strukturende faktorer: Information om substratsammensætning Information om fysisk-kemiske variable: - nærinssalte og salinitet
Algeindikatorer Samlet dækning af oprette makroalger (0-100%) Kumulativ dækning af oprette makroalger (0 - >>100%) Kumulativ dækning af opportunistiske alger (0 - >>100%) Kumulativ dækning af flerårige oprette alger (0 - >>100%) Fraktion af opportunistiske alger (0-100%) Antal af flerårige arter
Normalisering af algedata En generalised linear model: x = område + delområde + lokalitet + dybde + år + måned + hårdt substrat x dybde 100% X X X X 100% Total cover X X X X X X 0% 0m Depth 15m 0% 0m Depth 15m
Relation mellem algeindikatorerne og fysisk-kemiske forhold Gennemsnitlige koncentrationer af næringssalte og saltholdighed blev beregnet for hvert af de farvande som vi havde vegetationsdata for Variationer mellem algeindikatorer og de vandkemiske variable blev herefter analyseret vha multible regressionsanalyser
Faktorer der har indflydelse på algeindikatorer i kystnære områder Variable Salinitet TN Salinitet *TN R 2 Samlet algedækning + - 0,68 Kum. algedækning + - 0,70 flerårige arters dæk. + - 0,69 Opportunistiske sp. - 0,69 Fraktion af opp. /alle + - 0,64 Antal af flerårige + - 0,79 Konklusioner: Algedækning øges når vandkvaliteten bedres. Øget salinitet har også en positiv effekt på dækning Fraktionen af opportunistiske arter øges med TN
Estimation af reference værdier og Classgrænser sensu Vandramme Direktivet Udgangspunktet er værdier for TN tilførsler til indre danske farvande (Carstensen & Henriksen, 2009): 14.000 tons: High/reference condition 27.000 tons: Good/high 52.500 tons: Good/Moderate 82.000 tons: Moderate/poor 100.500 tons: Poor/bad Tilførslerne er omregnet til N-koncentrations scenarier i de specifikke vandområder der er inkluderet i algeanalyserne Koncentrationsscenarierne er brugt i de specifikke algemodeller for hvert vandområde for at beregne tilsvarende klassegrænser for vegetationen
Økologisk tilstand Limfjorden v.f.mors 100 80 HIGH Total Cover 60 40 20 GOOD MODERATE 0 Ref. H-G G-M M-P P-B 2001 2003 2005 Quality borders Sampling year
Økologisk tilstand Limfjorden v.f.mors 100 80 HIGH Total Cover 60 40 20 GOOD MODERATE 0 Ref. H-G G-M M-P P-B 2001 2003 2005 Quality borders Sampling year
Økologisk tilstand Limfjorden v.f Mors 20 Number of per-annual 15 10 5 0 HIGH GOOD MODERATE POOR Ref. H-G G-M M-P P-B 2001 2003 2005 Quality borders Sampling year
Status for værktøjer Vi har makroalgeværktøjer som kan anvendes til tilstandsvurdering på udvalgte rev og fjordområder. Værktøjerne kan/bør forbedres: Flere års data i analyserne Udtrykke algedækningen og grænseværdierne ved større vanddybder end 7m i åbne farvande Sigtdybder i stedet for næringssaltekoncentrationer RISIKO: Udvanding af vores datagrundlag for åbne farvande ( Secchi dybder, næringssalte) Udarbejde fælles principper og metoder for miljømål for vegetationens udbredelse I Kattegat/Skagerrak med SV og NO (interkalibrering)
Foreløbig anvendelse: Effekter på tangskoven af Næringssalttilførsel Referencer: DMU s faglige rapporter no 663 og 683 + artikler, + to NMR rapporter (Moy et al, 2010 og en ny in prep ) Skibsfart Reference: Dahl et al, in prep BaltSea Plan INTERREG projekt) Fysisk forstyrrelse (sandsynligvis fiskeri) Reference Dahl, 2005 (DMU rapport 526) Overgræsning af søpindsvin (DMU rapport 663 + flere)
Algeværktøjernes anvendelighed i relation til direktiverne - og status for deres implementering Habitatdirektivet, bevaringsstatus for naturtyperne: Rev Boblerev Lavvandede bugte og vige Vandrammedirektivet, økologisk tilstand: Kvalitetselementet Undervandsvegetation Havstrategidirektivet, miljøtilstand for deskriptorerne: Biological diversity, incl. Habitats Seabed integrity Eutrophication
Bidragende kollegaer: Jacob Carstensen Karsten Dromph Dorte Krause-Jensen Jesper Andersen