Luncă de iarbă de mare - Seagrass meadow
| Habitate marine |
|---|
|
O pajiște de iarbă de mare sau pat de iarbă de mare este un ecosistem subacvatic format din ierburi marine. Iarburile marine sunt plante marine (cu apă sărată) care se găsesc în apele de coastă puțin adânci și în apele sălbatice ale estuarelor . Iarburile marine sunt plante cu flori cu tulpini și frunze lungi, verzi, asemănătoare ierbii. Acestea produc semințe și polen și au rădăcini și rizomi care le ancorează în nisipul de pe fundul mării.
Iarbele marine formează pajiști subacvatice dense , care se numără printre cele mai productive ecosisteme din lume. Ele oferă habitate și hrană pentru o diversitate a vieții marine comparabilă cu cea a recifelor de corali . Aceasta include nevertebratele precum creveții și crabii, codul și peștele plat, mamiferele marine și păsările. Acestea oferă refugii pentru speciile pe cale de dispariție, cum ar fi caii de mare, țestoasele și dugongii. Funcționează ca habitate de pepinieră pentru creveți, scoici și multe specii comerciale de pești. Pajiștile cu iarbă de mare oferă protecție împotriva furtunilor de coastă prin modul în care frunzele lor absorb energia din valuri când lovesc coasta. Acestea mențin apele de coastă sănătoase absorbind bacteriile și substanțele nutritive și încetinesc viteza schimbărilor climatice prin sechestrarea dioxidului de carbon în sedimentele de pe fundul oceanului.
Iarburile marine au evoluat din alge marine care au colonizat pământul și au devenit plante terestre, apoi s-au întors în ocean cu aproximativ 100 de milioane de ani în urmă. Cu toate acestea, în prezent, pajiștile cu iarbă marină sunt afectate de activitățile umane, cum ar fi poluarea cauzată de scurgerile de pământ, bărcile de pescuit care trag drage sau traule peste pajiști dezrădăcinând iarba și pescuitul excesiv care dezechilibrează ecosistemul. În prezent, pajiștile de iarbă marină sunt distruse cu o rată de aproximativ două terenuri de fotbal în fiecare oră.
fundal
Iarburile marine sunt plante cu flori (angiosperme) care cresc în mediul marin . Au evoluat de la plante terestre care au migrat înapoi în ocean cu aproximativ 75 până la 100 de milioane de ani în urmă. Zilele acestea ocupă fundul mării în ape de coastă puțin adânci și adăpostite ancorate în funduri de nisip sau noroi.
Există patru linii de ierburi marine care conțin relativ puține specii (toate într-o singură ordine de monocotiledonate ). Ocupă medii puțin adânci pe toate continentele, cu excepția Antarcticii: distribuția lor se extinde și la Marea Mare, cum ar fi pe Platoul Mascarene .
Iarburile marine sunt formate dintr-un grup polifiletic de monocotiledonate (ordinul Alismatales ), care a recolonizat mediile marine în urmă cu aproximativ 80 de milioane de ani. Ierburile marine sunt specii care formează habitatul, deoarece reprezintă o sursă de hrană și adăpost pentru o mare varietate de pești și nevertebrate și prestează servicii ecosistemice relevante .
Există aproximativ 60 de specii de ierburi marine complet aparținând a patru familii ( Posidoniaceae , Zosteraceae , Hydrocharitaceae și Cymodoceaceae ), toate în ordinea Alismatales (din clasa monocotiledonate ). Paturile de ierburi marine sau pajiștile pot fi fie formate dintr-o singură specie ( monospecifică ), fie mixte. În zonele temperate domină de obicei una sau câteva specii (cum ar fi portul de țelină Zostera marina din Atlanticul de Nord), în timp ce paturile tropicale sunt de obicei mai diverse, cu până la treisprezece specii înregistrate în Filipine . Ca toate plantele autotrofe , iarbele marine fotosintetizează , în zona fotică scufundată . Majoritatea speciilor suferă polenizare submarină și își completează ciclul de viață sub apă.
Pajiștile de iarbă de mare se găsesc la adâncimi de până la aproximativ 50m, în funcție de calitatea apei și de disponibilitatea luminii. Aceste pajiști de iarbă marină sunt habitate extrem de productive care oferă numeroase servicii ecosistemice , inclusiv protejarea coastei de furtuni și valuri mari, stabilizarea sedimentelor, asigurarea habitatelor sigure pentru alte specii și încurajarea biodiversității , îmbunătățirea calității apei și sechestrarea carbonului și a nutrienților.
Pajiștile cu iarbă marină sunt uneori numite preriile mării . Sunt ecosisteme diverse și productive care adăpostesc și adăpostesc specii de toate filele , cum ar fi peștii tineri și adulți , macroalge și microalge epifite și libere , moluște , viermi de păr și nematode . Puține specii au fost considerate inițial că se hrănesc direct cu frunze de iarbă de mare (parțial din cauza conținutului lor nutritiv redus), dar analizele științifice și metodele de lucru îmbunătățite au arătat că ierbivorul de iarbă de mare este o verigă importantă în lanțul alimentar, hrănind sute de specii, inclusiv broaște țestoase verzi , dugongi , lamantini , pești , gâște , lebede , arici și crabi . Unele specii de pești care vizitează sau se hrănesc cu ierburi marine își cresc puii în mangrove adiacente sau recife de corali .
Distribuție globală
Pajiștile de iarbă de mare se găsesc în mările puțin adânci ale platformelor continentale de pe toate continentele, cu excepția Antarcticii. Rafturile continentale sunt zone subacvatice de pământ care înconjoară fiecare continent, creând zone de apă relativ superficială cunoscute sub numele de mări de raft. Ierburile trăiesc în zone cu sedimente moi care sunt fie intertidale (descoperite zilnic de apă de mare, pe măsură ce valul intră și iese), fie subtidale (întotdeauna sub apă). Aceștia preferă locurile adăpostite, cum ar fi golfurile puțin adânci, lagunele și estuarele (zonele adăpostite în care râurile curg spre mare), unde valurile sunt limitate și nivelurile de lumină și nutrienți sunt ridicate.
Iarburile marine pot supraviețui până la adâncimi maxime de aproximativ 60 de metri. Cu toate acestea, acest lucru depinde de disponibilitatea luminii, deoarece, la fel ca plantele de pe uscat, pajiștile cu iarbă de mare au nevoie de lumina soarelui pentru a avea loc fotosinteza . Mareele, acțiunea valurilor, claritatea apei și salinitatea scăzută (cantități reduse de sare în apă) controlează locul în care iarbele marine pot trăi la marginea lor mică, cea mai apropiată de țărm, toate aceste lucruri trebuie să fie potrivite pentru ca iarba marină să supraviețuiască și să crească.
Suprafața actuală de iarbă marină documentată este de 177.000 km 2 , dar se crede că subestimează suprafața totală, deoarece multe zone cu pajiști mari de iarbă marină nu au fost documentate în detaliu. Cele mai frecvente estimări sunt de 300.000 până la 600.000 km 2 , cu până la 4.320.000 km 2 habitat adecvat pentru iarbă de mare la nivel mondial.
Servicii ecosistemice
Pajiștile cu iarbă marină oferă zonelor de coastă bunuri și servicii semnificative ale ecosistemului . Îmbunătățesc calitatea apei prin stabilizarea metalelor grele și a altor poluanți toxici, precum și prin curățarea apei de excesul de nutrienți. Mai mult, deoarece ierburile marine sunt plante subacvatice, ele produc cantități semnificative de oxigen care oxigenează coloana de apă. Sistemele lor radiculare ajută, de asemenea, la oxigenarea sedimentului, oferind medii primitoare pentru organismele care locuiesc în sedimente .
_(South_Pigeon_Creek_estuary,_San_Salvador_Island,_Bahamas)_2_(16043820341).jpg)
.jpg)
Așa cum se arată în imaginea de mai sus din stânga, multe epifite pot crește pe lamele de frunze ale ierburilor marine, iar algele , diatomeele și filmele bacteriene pot acoperi suprafața. Iarba este mâncată de broască țestoasă, erbivore parrotfish , surgeonfish și arici de mare , în timp ce filmele suprafața frunzelor sunt o sursă de hrană pentru mai multe mici nevertebrate .
Carbon albastru
Pajiștile reprezintă, de asemenea, mai mult de 10% din stocul total de carbon al oceanului. Pe hectar, acestea dețin de două ori mai mult dioxid de carbon decât pădurile tropicale și pot sechestra aproximativ 27 de milioane de tone de CO 2 anual. Această capacitate de stocare a carbonului este importantă, deoarece nivelurile de carbon din atmosferă continuă să crească.
Carbonul albastru se referă la dioxidul de carbon îndepărtat din atmosferă de ecosistemele marine de coastă ale lumii , în principal mangrove , mlaștini sărate , ierburi marine și potențial macroalge , prin creșterea plantelor și acumularea și înmormântarea materiei organice din sedimente.
Deși pajiștile de iarbă marină ocupă doar 0,1% din suprafața fundului oceanului, ele reprezintă 10-18% din totalul înmormântării carbonului oceanic. În prezent, pajiștile de iarbă marină la nivel mondial sunt estimate să stocheze până la 19,9 Pg (petagrame sau gigatoni, egal cu un miliard de tone) de carbon organic. Carbonul se acumulează în principal în sedimentele marine , care sunt anoxice și astfel păstrează în mod continuu carbonul organic din scările de deceniu-mileniu. Ratele de acumulare ridicate, oxigenul scăzut, conductivitatea scăzută a sedimentelor și ratele de descompunere microbiene mai lente încurajează înmormântarea carbonului și acumularea de carbon în aceste sedimente de coastă. În comparație cu habitatele terestre care pierd stocuri de carbon ca CO 2 în timpul descompunerii sau prin perturbări precum incendii sau defrișări, chiuvetele marine de carbon pot păstra C pentru perioade de timp mult mai lungi. Ratele de sechestrare a carbonului în pajiștile de iarbă marină variază în funcție de specie, caracteristicile sedimentului și adâncimea habitatelor, dar, în medie, rata de înmormântare a carbonului este de aproximativ 140 g C m −2 yr −1 .
Protecția coastelor
Iarburile marine sunt, de asemenea , ingineri ecosistemici , ceea ce înseamnă că modifică ecosistemul din jurul lor, ajustându-și împrejurimile atât în mod fizic, cât și chimic. Lamele lungi de ierburi marine încetinesc mișcarea apei, ceea ce reduce energia valurilor și oferă o protecție suplimentară împotriva eroziunii de coastă și a furtunilor . Multe specii de iarbă de mare produc o rețea subterană extinsă de rădăcini și rizomi care stabilizează sedimentele și reduce eroziunea de coastă. Iarburile marine nu sunt afectate doar de apa în mișcare, ci afectează și curenții, valurile și mediul de turbulență.
Iarbele marine împiedică eroziunea fundului mării până la punctul în care prezența lor poate ridica fundul mării. Acestea contribuie la protecția coastelor prin prinderea resturilor de rocă transportate de mare. Iarbele marine reduc eroziunea coastei și protejează casele și orașele atât de forța mării, cât și de creșterea nivelului mării cauzată de încălzirea globală. Acestea fac acest lucru prin înmuierea forței valurilor cu frunzele lor și ajutând sedimentele transportate în apa de mare să se acumuleze pe fundul mării. Frunzele de iarbă de mare acționează ca deflectoare în apă turbulentă care încetinesc mișcarea apei și încurajează particulele să se depună. Pajiștile cu iarbă marină sunt una dintre cele mai eficiente bariere împotriva eroziunii, deoarece captează sedimentul printre frunze.
Diagrama din stânga de mai sus ilustrează modul în care ierburile marine ajută la captarea particulelor de sedimente transportate de curenții marini. Frunzele, extinzându-se spre suprafața mării, încetinesc curenții de apă. Curentul mai lent nu este capabil să transporte particulele de sediment, astfel încât particulele cad și devin parte a fundului mării, în cele din urmă construindu-l. Atunci când ierburile marine nu sunt prezente, curentul marin nu are obstacole și duce particulele de sediment, ridicându-le și erodând fundul mării.
Arheologii au învățat din iarbele marine cum să protejeze siturile arheologice subacvatice, cum ar fi un sit din Danemarca unde au fost descoperite zeci de epavuri antice romane și vikinge. Arheologii folosesc învelișuri de tip iarbă de mare ca capcane de sedimente, pentru a acumula sedimente astfel încât să îngroape navele. Înmormântarea creează condiții de oxigen scăzut și împiedică lemnul să putrezească.
Habitate de pepinieră pentru pescuit
Pajiștile de iarbă marină oferă habitate de pepinieră pentru multe specii de pești importante din punct de vedere comercial. Se estimează că aproximativ jumătate din pescuitul global începe, deoarece este susținut de habitate de iarbă marină. Dacă habitatele de iarbă de mare se pierd, atunci se pierd și pescuitul. Potrivit unei lucrări din 2019 a Unsworth și colab. , Rolul semnificativ pe care îl joacă pajiștile de iarbă marină în sprijinirea productivității pescuitului și a securității alimentare pe tot globul nu se reflectă în mod adecvat în deciziile luate de autoritățile cu responsabilitate legală pentru gestionarea acestora. Aceștia susțin că: (1) pajiștile de iarbă marină oferă un habitat valoros de pepinieră pentru peste 1/5 din cele mai mari 25 de activități de pescuit din lume, inclusiv polenul de roșu , cea mai debarcată specie de pe planetă. (2) În pescuitul complex la scară mică din întreaga lume (slab reprezentat în statisticile privind pescuitul), există dovezi că multe dintre cele aflate în apropierea ierbii marine sunt susținute într-o mare măsură de aceste habitate. (3) Activitatea de pescuit intertidală în iarbă marină este un fenomen global, de multe ori susținând în mod direct mijloacele de trai umane. Conform studiului, ierburile marine ar trebui să fie recunoscute și gestionate pentru a-și menține și maximiza rolul în producția mondială de pescuit.
În oceane, culegerea poate fi definită ca pescuitul cu unelte de bază, inclusiv mâinile goale, în ape puțin adânci, nu mai adânci decât cele pe care le poți sta. Pescuitul de colectare a nevertebratelor (mersul pe jos) este comun în pajiștile intertidale de iarbă marină la nivel global, contribuind la aprovizionarea cu alimente a sute de milioane de oameni, dar înțelegerea acestor activități de pescuit și a factorilor ecologici ai acestora este extrem de limitată. Un studiu din 2019 realizat de Nessa și colab. a analizat aceste activități de pescuit utilizând o abordare socială și ecologică combinată. Capturile au fost dominate de bivalvi , arici de mare și gastropode . Captura pe unitate de efort (CPUE) în toate site - urile au variat 0.05-3 kg pe gleaner pe oră, cu majoritatea pescarilor fiind femei și copii. Debarcările au avut o importanță majoră pentru aprovizionarea cu alimente locale și mijloacele de trai de pe toate locurile. Cunoașterea ecologică locală sugerează că pajiștile de iarbă marină scad în conformitate cu alte tendințe regionale. Creșterea densității de iarbă de mare în mod semnificativ și pozitiv corelată cu CPUE al culegerii nevertebratelor, subliniind importanța conservării acestor habitate amenințate.
Habitate pentru alte specii
_(southeastern_Graham%27s_Harbour,_San_Salvador_Island,_Bahamas)_2_(15428049493).jpg)
_(South_Pigeon_Creek_estuary,_San_Salvador_Island,_Bahamas)_3_(15859724719).jpg)
Stingray în iarbă de mare
Moray piperat în iarbă de mare
Împărat negru în iarbă de mare
.jpg)
Alte servicii
Din punct de vedere istoric, ierburile marine au fost colectate ca îngrășământ pentru solul nisipos. Aceasta a fost o utilizare importantă în Laguna Aveiro , Portugalia , unde plantele colectate erau cunoscute sub numele de moliço . La începutul secolului al XX-lea, în Franța și, într-o măsură mai mică, în Insulele Canalului , iarbele marine uscate erau folosite ca umplutură a saltelelor ( paillasse ) - astfel de saltele erau foarte solicitate de forțele franceze în timpul Primului Război Mondial . A fost folosit și pentru bandaje și alte scopuri.
În februarie 2017, cercetătorii au descoperit că pajiștile de iarbă marină ar putea să elimine diferiți agenți patogeni din apa de mare. Pe insulele mici fără instalații de tratare a apelor uzate din centrul Indoneziei, nivelurile de bacterii marine patogene - cum ar fi Enterococcus - care afectează oamenii, peștii și nevertebratele au fost reduse cu 50 la sută atunci când erau prezente pajiști de iarbă marină , comparativ cu siturile împerecheate fără ierburi marine, deși acest lucru ar putea fi un detriment pentru supraviețuirea lor.
Ecologia mișcării
Trei influențate de vectori abiotici, unul de vectori biotici
și final prin creștere clonală
Înțelegerea ecologiei mișcării ierburilor marine oferă o modalitate de a evalua capacitatea populațiilor de a se recupera de la impacturile asociate presiunilor existente și viitoare. Acestea includ (re) colonizarea peisajelor modificate sau fragmentate și mișcările asociate schimbărilor climatice.
Mediul marin acționează ca un vector de dispersie abiotică și proprietățile sale fizice influențează semnificativ mișcarea, prezentând atât provocări, cât și oportunități care diferă de mediile terestre. Viteza de curgere tipică în ocean este de aproximativ 0,1 ms -1 , în general cu unul până la două ordine de mărime mai slabe decât debitele atmosferice tipice (1-10 ms -1 ), care pot limita dispersia. Cu toate acestea, deoarece densitatea apei de mare este de aproximativ 1000 de ori mai mare decât aerul, impulsul unei mase de apă în mișcare la aceeași viteză este cu trei ordine de mărime mai mare decât în aer. Prin urmare, forțele de tracțiune care acționează asupra indivizilor (proporționale cu densitatea) sunt, de asemenea, cu trei ordine de mărime mai mari, permițând mobilizarea propagulelor de dimensiuni relativ mai mari . Dar cel mai important, forțele de flotabilitate (proporționale cu diferența de densitate dintre apa de mare și propagulă) reduc semnificativ greutatea efectivă a propagulelor scufundate. În ierburile marine, propagulele se pot așeza slab (negativ), pot rămâne în mod eficient suspendate în interiorul coloanei de apă (neutre plutitoare) sau plutesc la suprafață (pozitive pozitive).
Cu o flotabilitate pozitivă (de exemplu, fructe plutitoare), curenții de la suprafața oceanului se deplasează liber cu propagule, iar distanțele de dispersie sunt limitate doar de timpul de viabilitate al fructului, ducând la evenimente de dispersie unice excepțional de lungi (mai mult de 100 km), ceea ce este rar pentru abiotice pasive mișcarea fructelor și semințelor terestre.
Există o varietate de vectori de dispersie biotici pentru ierburi marine, deoarece se hrănesc sau trăiesc în habitatul ierbii marine. Acestea includ dugongi, lamantini, broaște țestoase, păsări de apă, pești și nevertebrate. Fiecare vector biotic are propria sa stare internă, capacitatea de mișcare, capacitatea de navigație și factorii externi care îi influențează mișcarea. Acestea interacționează cu ecologia mișcării plantelor pentru a determina calea de mișcare finală a plantei.
De exemplu, dacă o pasăre de apă se hrănește cu o iarbă de mare care conține fructe cu semințe care sunt viabile după defecare, atunci pasărea are potențialul de a transporta semințele dintr-un teren de hrănire în altul. Prin urmare, calea de mișcare a păsării determină calea de mișcare potențială a sămânței. Trăsăturile particulare ale animalului, cum ar fi timpul de trecere digestiv al acestuia, influențează direct calea de mișcare a plantei.
Biogeochimie
Elementele nutritive primare care determină creșterea ierbii marine sunt carbonul (C), azotul (N), fosforul (P) și lumina pentru fotosinteză. Azotul și fosforul pot fi obținute din apa porilor din sedimente sau din coloana de apă, iar ierburile marine pot absorbi N atât în formă de amoniu (NH 4+ ), cât și de azotat (NO 3− ).
O serie de studii din întreaga lume au descoperit că există o gamă largă de concentrații de C, N și P în ierburile marine, în funcție de speciile și factorii de mediu. De exemplu, plantele colectate din medii bogate în nutrienți au avut un raport C: N și C: P mai scăzut decât plantele colectate din medii cu nutrienți scăzuti. Stoichiometria ierbii marine nu respectă raportul Redfield utilizat în mod obișnuit ca indicator al disponibilității nutrienților pentru creșterea fitoplanctonului. De fapt, o serie de studii din întreaga lume au descoperit că proporția de C: N: P din ierburile marine poate varia semnificativ în funcție de specia lor, de disponibilitatea nutrienților sau de alți factori de mediu. În funcție de condițiile de mediu, iarbele marine pot fi limitate P sau N limitate.
Un studiu timpuriu al stoichiometriei ierbii marine a sugerat că raportul echilibrat de la Redfield între N și P pentru ierburile marine este de aproximativ 30: 1. Cu toate acestea, concentrațiile de N și P nu sunt strict corelate, sugerând că ierburile marine își pot adapta consumul de nutrienți pe baza a ceea ce este disponibil în mediu. De exemplu, ierburile marine din pajiști fertilizate cu excremente de păsări au arătat o proporție mai mare de fosfat decât pajiștile nefertilizate. Alternativ, iarbele marine din medii cu rate de încărcare mai ridicate și diageneză a materiei organice furnizează mai mult P, ducând la limitarea N-ului. Disponibilitatea P în Thalassia testudinum este nutrientul limitativ. Distribuția nutrienților în Thalassia testudinum variază între 29,4-43,3% C, 0,88-3,96% N și 0,048-0,243% P. Aceasta echivalează cu un raport mediu de 24,6 C: N, 937,4 C: P și 40,2 N: P. Aceste informații pot fi, de asemenea, folosite pentru a caracteriza disponibilitatea nutrienților unui golf sau a altor corpuri de apă (care este dificil de măsurat direct) prin prelevarea de ierburi marine care trăiesc acolo.
Disponibilitatea luminii este un alt factor care poate afecta stoichiometria nutrienților din ierburile marine. Limitarea nutrienților poate apărea numai atunci când energia fotosintetică determină creșterea ierburilor mai repede decât fluxul de nutrienți noi. De exemplu, mediile cu lumină scăzută tind să aibă un raport C: N mai mic. Alternativ, mediile cu conținut ridicat de N pot avea un efect negativ indirect asupra creșterii ierburilor marine prin promovarea creșterii algelor care reduc cantitatea totală de lumină disponibilă.
Variabilitatea nutrienților în ierburile marine poate avea implicații potențiale pentru gestionarea apelor uzate în mediile de coastă. Cantități mari de descărcare antropogenă de azot ar putea provoca eutrofizare în medii anterior limitate de N, ducând la condiții hipoxice în pajiștile de iarbă marină și afectând capacitatea de încărcare a ecosistemului respectiv.
Un studiu al depunerii anuale de C, N și P din pajiștile de iarbă marină Posidonia oceanica din nord-estul Spaniei a constatat că pajiștea a sechestrat 198 g C m −2 yr −1 , 13,4 g N m −2 yr −1 și 2,01 g P m −2 ani −1 în sediment. Remineralizarea ulterioară a carbonului din sedimente datorită respirației a redus aproximativ 8% din carbonul sechestrat sau 15,6 g C m −2 yr −1 .
Laguna de iarbă marină, Chek Jawa , Singapore.
Amenințări
Perturbările naturale, cum ar fi pășunatul , furtunile , curățarea gheții și deshidratarea , sunt o parte inerentă a dinamicii ecosistemului ierbii marine . Iarbele marine prezintă un grad ridicat de plasticitate fenotipică , adaptându-se rapid la condițiile de mediu în schimbare.
Cu toate acestea, activitățile umane, cum ar fi metodele de pescuit care se bazează pe plase grele care sunt trase pe fundul mării, pun acest important ecosistem în pericol. Habitatele de iarbă de mare sunt amenințate de eutrofizarea litorală și de creșterea temperaturii apei de mare, precum și de sedimentarea crescută și de dezvoltarea litoralului. Pierderile de ierburi marine s-au accelerat în ultimele decenii, de la 0,9% pe an înainte de 1940 la 7% pe an în 1990.
Iarbele marine sunt în declin la nivel mondial, cu aproximativ 30.000 km 2 (12.000 mile pătrate) pierdute în ultimele decenii. Principala cauză este tulburarea umană, în special eutrofizarea , distrugerea mecanică a habitatului și pescuitul excesiv . Aportul excesiv de substanțe nutritive ( azot , fosfor ) este direct toxic pentru ierburile marine, dar cel mai important, stimulează creșterea macro - și micro - algelor epifite și plutitoare . Acest lucru slăbește lumina soarelui , reducând fotosinteza care hrănește iarba marină și rezultatele primare ale producției .
Frunzele de iarbă marină în descompunere și algele alimentează creșterea înfloririi algelor , rezultând un feedback pozitiv . Acest lucru poate provoca o deplasare completă a regimului de la iarbă de mare la dominanță algală. Acumularea de dovezi sugerează, de asemenea, că pescuitul excesiv al prădătorilor de vârf (pești mari de pradă) ar putea crește indirect creșterea algelor prin reducerea controlului pășunatului efectuat de mezoghezi , cum ar fi crustaceele și gastropodele , printr-o cascadă trofică .
Florile macroalgice determină declinul și eradicarea ierburilor marine. Cunoscute ca specii de neplăcere, macroalge cresc sub forme filamentoase și asemănătoare foilor și formează rogojini groase neatasate peste iarbă de mare, care apar ca epifite pe frunzele de iarbă de mare. Eutrofizarea duce la formarea unei flori, provocând atenuarea luminii în coloana de apă, ceea ce duce în cele din urmă la condiții anoxice pentru iarba marină și organismele care trăiesc în / în jurul plantei. În plus față de blocarea directă a luminii către plantă, macroalgele bentice au un conținut scăzut de carbon / azot, determinând descompunerea acestora pentru a stimula activitatea bacteriană, ducând la resuspendarea sedimentelor, la creșterea turbidității apei și la atenuarea luminii.
Când oamenii conduc bărci cu motor peste zone de iarbă marină superficială, uneori paleta elicei poate deteriora iarba marină.
Cele mai utilizate metode pentru protejarea și refacerea pajiștilor de iarbă marină includ reducerea nutrienților și a poluării , ariile marine protejate și restaurarea utilizând transplantul de iarbă de mare . Iarba de mare nu este văzută ca rezistentă la impactul viitoarelor schimbări de mediu.
Dezoxigenare oceanică
La nivel global, iarba marină a scăzut rapid. Hipoxia care duce la eutrofizare cauzată de dezoxigenarea oceanelor este unul dintre principalii factori care stau la baza acestor decese. Eutrofizarea cauzează îmbogățirea nutrienților sporită, ceea ce poate duce la productivitatea ierburilor marine, dar cu îmbogățirea continuă a nutrienților în pajiștile de iarbă marină, poate provoca o creștere excesivă a microalgelor , epifitelor și fitoplanctonului, ducând la condiții hipoxice.
Iarba de mare este atât o sursă, cât și o chiuvetă pentru oxigen în coloana de apă din jur și în sedimente. Noaptea, partea interioară a presiunii oxigenului din iarba de mare este legată liniar de concentrația de oxigen din coloana de apă, astfel încât concentrațiile scăzute de oxigen din coloana de apă duc adesea la țesuturi de iarbă de mare hipoxice, care în cele din urmă pot distruge iarba de mare. În mod normal, sedimentele de iarbă de mare trebuie să furnizeze oxigen țesutului subteran fie prin fotosinteză, fie prin difuzarea oxigenului din coloana de apă prin frunze către rizomi și rădăcini. Cu toate acestea, odată cu modificarea echilibrului de oxigen al ierbii de mare, poate duce adesea la țesuturile de ierburi marine hipoxice. Iarbele marine expuse la această coloană de apă hipoxică prezintă respirație crescută, rate reduse de fotosinteză, frunze mai mici și număr redus de frunze pe lăstare. Acest lucru determină un aport insuficient de oxigen către țesuturile subterane pentru respirația aerobă, astfel încât iarba de mare trebuie să se bazeze pe respirația anaerobă mai puțin eficientă . Decolările de iarbă de mare creează o buclă de feedback pozitiv în care evenimentele de mortalitate cauzează mai multe decese, deoarece se creează cereri mai mari de oxigen atunci când materialul vegetal mort se descompune.
Deoarece hipoxia crește invazia sulfurilor în iarbă de mare, aceasta afectează negativ iarba de mare prin fotosinteză, metabolism și creștere. În general, iarba de mare este capabilă să combată sulfurile prin furnizarea de oxigen suficient rădăcinilor. Cu toate acestea, dezoxigenarea face ca iarba marină să nu poată furniza acest oxigen, distrugându-l astfel. Dezoxigenarea reduce diversitatea organismelor care locuiesc în albiile marine prin eliminarea speciilor care nu pot tolera condițiile de oxigen scăzut. În mod indirect, pierderea și degradarea ierbii marine amenință numeroase specii care se bazează pe iarbă de mare fie pentru adăpost, fie pentru hrană. Pierderea de iarbă de mare afectează, de asemenea, caracteristicile fizice și rezistența ecosistemelor de iarbă de mare. Paturile de iarbă marină oferă grădinițe și habitat pentru mulți pești și crustacee recoltate comerciale, recreative și de subzistență. În multe regiuni tropicale, localnicii sunt dependenți de pescuitul asociat cu iarba marină ca sursă de hrană și venit.
Pajiști în scădere
Depozitarea carbonului este un serviciu esențial al ecosistemului pe măsură ce trecem într-o perioadă de niveluri ridicate de carbon atmosferic. Cu toate acestea, unele modele de schimbări climatice sugerează că unele ierburi marine vor dispărea - se așteaptă ca Posidonia oceanica să dispară, sau cam așa, până în 2050.
Situl Patrimoniului Mondial UNESCO din jurul insulelor baleare Mallorca și Formentera include aproximativ 55.000 de hectare (140.000 de acri) de Posidonia oceanica , care are o semnificație globală datorită cantității de dioxid de carbon pe care o absoarbe. Cu toate acestea, pajiștile sunt amenințate de creșterea temperaturilor, ceea ce încetinește creșterea acesteia, precum și daunele cauzate de ancore .
Restaurare
Folosind propagule
Seagrass propagule sunt materiale care ajuta la propagarea seagrass. Iarburile marine polenizează hidrofil , adică prin dispersare în apă. Propagulele produse sexual și asexual sunt importante pentru această dispersare .
Speciile din genurile Amphibolis și Thalassodendron produc răsaduri vivipare . Majoritatea altora produc semințe, deși caracteristicile lor variază foarte mult; unele specii produc semințe sau fructe care sunt pozitive și au potențial de dispersare pe distanțe lungi (de exemplu, Enhalus , Posidonia și Thalassia ). Alții produc semințe care sunt negative cu potențial de dispersie limitat (de exemplu, Zostera și Halophila ). deși dispersarea pe distanțe lungi poate apărea încă prin transportul fragmentelor detașate care transportă spate (frunze modificate care înglobează clusterul de flori; de exemplu, Zostera spp. Aproape toate speciile sunt, de asemenea, capabile de reproducere asexuată prin alungirea rizomului sau producerea de fragmente asexuale (de exemplu, fragmentele rizomi, pseudoviviparous plantule ). sexual derivate propagule unor specii le lipsește capacitatea de a fi latente ( de exemplu, Amphibolis și Posidonia), în timp ce altele pot ramane latente pentru perioade lungi de timp. Aceste diferente in biologia si ecologia propagule influențează puternic modelele de recrutare și dispersare și modul în care pot fi utilizate în mod eficient în restaurare.
Restaurarea ierbii marine a presupus în primul rând utilizarea materialului asexual (de exemplu, butași, fragmente de rizom sau miezuri) colectat din pajiștile donatoare. Relativ puține eforturi de restaurare a ierburilor marine au folosit propagule derivate sexual. Utilizarea mai puțin frecventă a propagulelor derivate sexual se datorează probabil parțial variabilității temporale și spațiale a disponibilității semințelor, precum și percepției că ratele de supraviețuire a semințelor și a puieților sunt slabe. Deși ratele de supraviețuire sunt adesea scăzute, recenziile recente ale cercetărilor bazate pe semințe evidențiază că acest lucru se datorează probabil cunoștințelor limitate despre disponibilitatea și colectarea semințelor de calitate, abilităților în manipularea și livrarea semințelor și adecvarea locurilor de restaurare.
Metodele de colectare și preparare a propagulelor variază în funcție de caracteristicile lor și valorifică mecanismele lor naturale de dispersie. De exemplu, pentru taxonii vivipari, cum ar fi Amphibolis, puieții recent detașați pot fi colectați prin plasarea de materiale fibroase și ponderate, cum ar fi pungi de hesie umplute cu nisip, la care structurile de prindere a puieților se atașează pe măsură ce trec pe lângă ele. În acest fel, mii de răsaduri pot fi capturate în mai puțin de un metru pătrat. De obicei, sacii de nisip sunt desfășurați în locații în care este necesară restaurarea și nu sunt colectați și redistribuiți în altă parte.
Pentru speciile care au semințe conținute în spații (de exemplu, Zostera spp.), Acestea pot fi recoltate folosind scafandri sau recoltatori mecanici. În Golful Chesapeake, câteva milioane de semințe de marina Zostera au fost colectate în fiecare an în timpul sezonului de reproducere de vârf, folosind o secerătoare mecanică. Semințele sunt extrase din spate după recoltare, dar metodele de extracție și livrare variază. De exemplu, unele metode implică păstrarea spatiilor în tancuri mari de reținere, unde în cele din urmă se deschid și eliberează semințele (negativ flotante), care sunt apoi colectate de pe fundul rezervorului. Semințele sunt apoi plasate într-un canal pentru a determina calitatea semințelor pe baza vitezei de sedimentare, după care sunt împrăștiate cu mâna de pe bărci peste habitatele destinatarilor. Alternativ, folosind geamanduri ancorate în loc, spațiile Z. marina pot fi suspendate peste site-urile de restaurare în pungi de plasă; spatele eliberează și livrează semințele pe fundul mării.
Pentru speciile care eliberează semințe din fructele care plutesc ( Posidonia spp., Halophila spp.), Fructele pot fi detașate de planta mamă prin agitare; apoi plutesc la suprafață unde sunt colectate în plase. Semințele sunt apoi extrase din fruct prin aerare viguroasă și mișcare de apă din pompe la temperaturi stabile (25 ° C) în rezervoare. Semințele cu flotabilitate negativă sunt apoi colectate de pe fundul rezervorului și împrăștiate manual pe habitatele destinatarilor. Alte metode au fost testate cu succes limitat, inclusiv plantarea directă a semințelor cu mâna, injectarea semințelor folosind utilaje sau plantarea și desfășurarea în sacii de nisip din Hessian.
Restaurarea folosind propagule de iarbă de mare a demonstrat până acum rezultate scăzute și variabile, peste 90% din propaguli nu reușind să supraviețuiască. Pentru ca propagulele să fie încorporate cu succes în programele de restaurare a ierburilor marine, va trebui să existe o reducere a irosirii propagulelor (care include mortalitatea, dar și eșecul de a germina sau de a se dispersa departe de locul de restaurare), pentru a facilita rate mai mari de germinare și supraviețuire. Un obstacol major în calea utilizării eficiente a semințelor în refacerea ierburilor marine este cunoașterea calității semințelor. Calitatea semințelor include aspecte precum viabilitatea, dimensiunea (care poate conferi rezerve de energie disponibile pentru creșterea și stabilirea inițială), deteriorarea stratului de semințe sau a răsadului, infecția bacteriană, diversitatea genetică și ecotipul (care pot influența capacitatea semințelor de a răspunde la restaurare mediu inconjurator). Cu toate acestea, diversitatea propagulelor și speciilor utilizate în restaurare este în creștere și înțelegerea biologiei și ecologiei semințelor de iarbă de mare avansează. Pentru a îmbunătăți șansele de stabilire a propagulei, este necesară o mai bună înțelegere cu privire la etapele care preced livrarea semințelor către siturile de restaurare, inclusiv calitatea semințelor, precum și barierele sociale și de mediu care influențează supraviețuirea și creșterea.
Alte eforturi
În diferite locații, comunitățile încearcă să refacă paturile de iarbă marină care au fost pierdute din cauza acțiunii umane, inclusiv în statele americane Virginia, Florida și Hawaii, precum și în Regatul Unit. S-a demonstrat că astfel de reintroduceri îmbunătățesc serviciile ecosistemice.
Dr. Fred Short de la Universitatea din New Hampshire a dezvoltat o metodologie de transplant specializată, cunoscută sub numele de „Transplantarea angrenelor de la distanță cu cadre” (TERF). Această metodă implică utilizarea unor grupuri de plante care sunt legate temporar cu hârtie creponată degradabilă la un cadru ponderat de plasă de sârmă. Metoda a fost deja încercată de Save The Bay.
În 2001, Steve Granger, de la Universitatea din Rhode Island Graduate School of Oceanography, a folosit o sanie trasă cu barca, care este capabilă să depună semințe sub suprafața sedimentului. Împreună cu colegul Mike Traber (care a dezvoltat o matrice de gelatină Knox pentru a încadra semințele), au efectuat o plantare de testare în Golful Narragansett. Au reușit să planteze o suprafață de 400 m² în mai puțin de 2 ore.
Începând din 2019, Centrul de cercetare a ecosistemelor marine de coastă din Universitatea Central Queensland cultivă iarbă de mare de șase ani și produce semințe de iarbă de mare. Au efectuat teste în tehnicile de germinare și însămânțare.