Ballastvand og invasive arter Flemming Thorbjørn Hansen*, Thomas Uhrenholt*, Jesper Harbo Andersen** * Afdeling for Miljø og Økologi, DHI ** Institut for Bioscience - Marin Økologi, Århus Universitet
Baggrund Invasive arter i ballastvand udgør en potentiel trussel for marine økosystemer BALLAST WATER MANAGEMENT CONVENTION Risikoen for at en art introduceres og etablerer en bæredygtig population afhænger bla. af: Mængden af individer Spredning af organismen Organismens overlevelse Habitatforhold
Formål at udvikle et spredningsindeks for Nordsøregionen samt de indre danske farvande inkl. Bornholm. at vise hvordan forskellige områder er forbundet med hinanden i forhold til organismer og partikler! Demonstrationsprojekt
Metode Hydrodynamisk Model Agent-Baseret Model (ABM) Beregning af Sammenhængsgrad & Spredningsindeks
Hydrodynamisk model 3D strømninger i kystnære og åbne havområder (MIKE 3) Regional model (3 sømil) Lokal model
Agentbaseret Model - specifikationer Lagrange repræsentation Eksakt position (x,y,z) Bevægelse (horisontal/vertikal) Tilstand (f.eks. vægt, alder, fitness) Regler (f.eks. død, reproduktion)
Agentbaseret Model - Eksempel på ABM simulering
Agentbaseret Model - Repræsentative funktionelle organismegrupper 1. Konservativ partikel Passiv drift (=advektion/dispersion) 2. Planktonisk organisme Passiv drift (=advektion/dispersion) Høj mortalietet (0.1 1/dag) 3. Fiskelarve Passiv drift (=advektion/dispersion) Horisontal svømmeadfærd (0.25 +- 0.1 m/s) Mortalitet (0.003 1/day) 4. Pelagisk larve af benthiske invertebrater Passiv drift (=advektion/dispersion) Aktiv settling initieret som funktion af alder (avg: 30 +- 10 dage)
Agentbaseret Model Agenter tilføres stokastisk distribueret (hver 2. dag)
Agentbaseret Model - Eksempel på simuleringsresultat (regional model)
Agentbaseret Model - Eksempel på simuleringsresultat (Storebælt)
Sammenhængsgrad - Post-processering af ABM modelresultater Nedstrøms sammenhæng Donor område? Hvor går den hen? Opstrøms sammenhæng Hvor kommer den fra?? Modtagende område
Sammenhængsgrad - Post-processering af ABM model resultater Sandsynligheden for at møde en agent i et andet område på et senere tidspunkt! t = 0 t = 4 uger Ét kortlag for hvert delområde!
Sammenhængsgrad - Post-processering af ABM model resultater Sandsynligheden for at møde en agent i et andet område på et senere tidspunkt! t = 0 t = 4 uger 2 1 3 2 1 1 Statistisk signifikans Forskellige tidshorisonter
Sammenhængsgrad - Post-processering af ABM model resultater Sandsynligheden for at møde en agent i et andet område på et senere tidspunkt! t = 0 t = 4 uger 0.2 0.1 0.3 0.2 0.1 0.1 Statistisk signifikans Forskellige tidshorisonter
Sammenhængsgrad Eksempel med 25x25km bokse, sammenhængsgrad beregnet for en 4 ugers tidshorisont. Boks 1160 p(10,23) Boks 1178 p(28,23)! Aggregering over forskellige tidshorisonter
Spredningsindeks Box 1178 Ca. 1000 kortlag for sammenhængsgrad -> ét kortlag der beskriver spredningspotentialet Spredningsindeks = Moment (M) M(box i) = Prob(box j)*distance(box j) Andre mulige definitioner!
Spredningsindeks - moment (25x25 km)
Spredningsindeks - moment som afvigelse fra gennemsnit Nedstrøms sammenhængs momentum (pct)
Spredningsindeks - moment som afvigelse fra gennemsnit 1-4 uger (juvenile fisk vs. passiv transport) Passiv transport Fisk
Spredningsindeks - moment som afvigelse fra gennemsnit 3 21 dage ( passiv transport vs. Pelagiske larver af benthiske organismer) Passiv transport Pelagiske larver
Foreløbige Konklusioner Det er muligt ved hjælp af hydrauliske modeller og ABM at etablere en basis for beregning af sammenhængsgrad og spedningspotentialer. For små marine organismer er spredningspotentialet primært hydraulisk betinget. Simple livscyklus- og adfærdsparametre kan have betydning lokalt. Habitat forhold kan inddrages i modellen herunder livscyklusparamtrer, tolerance og fødegrundlag og disses betydning for sandsynligheden for etablering af bæredygtige populationer.