Modelstudie onthult vroege tekenen van wijdverspreide achteruitgang van kustmoerassen

Afnames in ondergrondse biomassa kunnen wijzen op de kwetsbaarheid van moerassen voor verlies. Dit diagram illustreert hoe een gezond zoutmoeras (links) eerst kan veranderen in een kwetsbaar moeras (midden) voordat het vegetatieverlies optreedt (rechts) als gevolg van een verhoogde inundatie-intensiteit, gedreven door de stijging van de zeespiegel. Crediet: Kyle Runion/Colorado State University

Onderzoekers hebben de afnemende gezondheid van kustmoerassen enkele jaren vóór zichtbare tekenen van achteruitgang onthuld, wat een vroegtijdige waarschuwing biedt en een kans om een ecosysteem te beschermen dat als eerste verdedigingslinie tegen overstromingen aan de kust fungeert.

Wetenschappers van Colorado State University, de University of Georgia en de University of Texas at Austin hebben een model ontwikkeld om vroege tekenen van moerasachteruitgang te detecteren met behulp van satellietwaarnemingen. Het model identificeerde kwetsbare moerassen langs de kust van Georgia door afname van de wortelproductie te lokaliseren – een voorteken van falen van het moeras.

Het onderzoek, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, is de eerste die brede trends in moerasverval voorspelt met behulp van remote sensing. “Onze bevindingen tonen een wijdverspreide ondergrondse afname in het afgelopen decennium en suggereren dat dit een vroegtijdig waarschuwingssignaal is voor moerasverval en -verlies,” zei hoofdauteur Kyle Runion, een onderzoeker aan de University of Georgia, die tijdens de studie aan het Marine Science Institute van UT Austin was. “Door precies te bepalen waar ondergronds verlies plaatsvindt, kunnen we een voorsprong krijgen op conserverings- en herstelprojecten om moerasverlies effectiever te voorkomen.”

Kustmoerassen filteren water, slaan koolstof op, fungeren als leefgebied voor wilde dieren en bieden voedsel en visserijlevensonderhoud voor mensen. Moerassen absorberen ook stormvloeden en de stijging van de zeespiegel, wat ergere overstromingen in het binnenland voorkomt.

“Deze moerasgebieden kunnen in iemands achtertuin liggen,” zei senior auteur Jessica O’Connell, een professor aan CSU en Runions adviseur. “Het is belangrijk om deze vroege waarschuwing te hebben en een kans om iets te doen voordat je deze speciale landschappen verliest waarmee mensen een economische of emotionele verbinding hebben.”

O’Connell voegde toe: “Het behouden van het natuurlijke landschap is veel goedkoper dan het verliezen ervan en vervolgens proberen een ecologisch verantwoorde manier te bedenken om de dingen te doen die het land vroeger deed.” Het onderzoek richtte zich op het moerasgras Spartina alterniflora, dat langs een groot deel van de Amerikaanse kust voorkomt. De onderzoekers hebben de hele kust van Georgia bestudeerd, een gebied waarvoor ze uitgebreide veldgegevens hadden, en ontdekten dat de ondergrondse biomassa in 72% van de kustmoerassen van Georgia sinds 2014 is afgenomen, met bijna 30% die aanzienlijke verliezen lijdt. Ze werken nu aan een universeel toepasbaar model voor alle moerasplanten en kustlijnen.

Afnames in ondergrondse biomassa wijzen op de kwetsbaarheid van moerassen voor verlies. Het onderzoeksteam ontwikkelde het Belowground Ecosystem Resiliency Model (BERM) met behulp van meer dan een decennium aan veldgegevens verzameld via het Georgia Coastal Ecosystems Long Term Ecological Research Program aan de University of Georgia. Het programma, geleid door co-auteur Merryl Alber, verzamelde gegevens over de bladeren en stelen van moerasgras boven de grond, samen met wortels en rizomen onder de grond.

Dit rigoureuze veldwerk gaf gedetailleerd inzicht in de complexe – en soms tegenstrijdige – relatie tussen boven- en ondergrondse groei van moerasgras. De studie vond dat moerasgras er boven de grond gezond of zelfs bloeiend uit kan zien, terwijl de wortels kunnen afnemen.

Kustmoerassen zijn aangepast aan zout water en fluctuerende waterniveaus. Periodieke overstromingen of langzame stijging van de zeespiegel kunnen de plantengroei bevorderen door overtollige zoutopbouw te verwijderen en planten te onderdompelen in voedingsrijke sedimenten, wat bijdraagt aan de bodem waarin ze groeien. “Kustwetlands zoals zoutmoerassen hebben historisch gezien dynamisch gereageerd om gelijke tred te houden met de stijging van de zeespiegel, deels door uitgebreide wortelnetwerken te ontwikkelen, die de bodems uitbreiden met organisch rijk materiaal,” zei Runion. “Deze accumulatie van ‘blauwe koolstof’ stimuleert de hoogtewinst en stelt het moerasoppervlak in staat om de hoogte te behouden ten opzichte van stijgende zeespiegels.”

Echter, als het water te hoog blijft, kan de moerasvegetatie verdrinken omdat de wortels worden beroofd van zuurstof. De afname van het wortelsysteem is het eerste teken dat een moeras faalt.

“De afnames in vegetatie waren nauw gerelateerd aan de overstromingsdruk, die alleen maar zal verergeren met de snelle versnelling van de stijging van de zeespiegel die het zuidoosten van de VS ervaart,” zei Alber, een professor aan UGA en directeur van het Marine Institute van UGA. “Dat is waarom dit werk zo belangrijk is.”

BERM voorspelt zowel boven- als ondergrondse biomassa op basis van plantkenmerken die vanuit de ruimte waarneembaar zijn en omgevingsfactoren, zoals hoogte, zeespiegel en klimaat. De onderzoekers pasten het toe op alle locaties in Georgia van Spartina alterniflora, in kaart gebracht door co-auteur Christine Hladik, een professor in de geografie aan de Georgia Southern University. De studie was ook co-auteur door Deepak Mishra aan de University of Georgia en Mark Lever aan het Marine Science Institute van de University of Texas at Austin.