Soortenrijke, functionerende oevers Instituutsdag 4 februari 2011 Mariet Hefting, Merel Soons Ecologie en Biodiversiteit, UU Setup Oevers van nature divers De biodiversiteit-functionaliteit hypothese Zal een diverse oever beter functioneren? Functies van natuurlijke oevers De zuiverende oever De soortenrijke oever De oever in een veranderend klimaat Samenvatting onderzoeksresulaten en het vervolg Is multifunctioneel gebruik van oevers mogelijk? Wat zijn de consequenties voor natuurvriendelijke oevers en beek herstelprojecten (discussie 14.00-15.00)
Soortenrijke oevers Oever is van nature zone met sterke gradiënten Grondwater Sediment/substraat Oppervlaktewater Biogeochemie Van nature rijke biodiversiteit Echter: biodiversiteitfunctie oevers vaak verloren, door verdwijnen natuurlijke gradiënten en koppeling aan andere functies (retentie nutriëntenrijk water, waterzuivering) Potentieel voor combinatie van functies na aanleg nvo of beekherstelmaatregelen? Afbakening oever (laagste gemiddelde zomerstand tot hoogste stand 1* in de 100 jaar) Functies van natuurlijke oevers watervogel habitat KRW Versterken aquatische natuurwaarden Vis habitat/paai grond Habitat voor insecten, amfibieen, kleine zoogdieren, vogels Verhogen van plant diversiteit Recreatie Ecologische connectiviteit Waterberging WB21 Reductie van piekafvoeren Koolstofopslag Broeikasgas reductie Pesticide verwijdering Nutrientenretentie Sedimentretentie/ slib invang Waterkwaliteitsverbetering
De Biodiversiteit-functionaliteit hypothese Fornara and Tilman, 2008 Cedar Creek, Minnesota 168 plots 9*9 meter met 1,2,4,8,16, soorten, D. Tilman Maar geldt deze hypothese ook hier??
De zuiverende oever Plantopname N,P,K Denitrificatie Fosfaatbinding Calcium, IJzer, Aluminium, Organische Stof Slibinvang Pesticiden afbraak Overzicht onderzoek aan bodemprocessen Koolstofopslag in wetland bodems onder invloed van stikstof, fosfor, DOC en temperatuur Denitrificatie, lachgas emissie en decompositie in oeverzones Dr. Ir. Mariet Hefting Oeverzones als hot spots voor denitrificatie en lachgas emissies (Ronald vd Heuvel) Moerasbufferstroken haalbaarheid en functionaliteit (Martijn Antheunisse) Anaerobe en aerobe afbraak van veen (aio Karlijn Brouns) Interactie effecten van stikstof en temperatuur op bodem organischestof (aio Bas Dingemans) Biogeochemische en botanische effecten van vernatten (aio Bas van de Riet) Koolstofopslag in mangroves belast met afvalwater (aio Joost Keuskamp)
Maakt het type vegetatie uit voor het zuiveringsrendament? Weisner and Thiere, 2010 Free developed wetland (fdw) Submerged vegetation wetland (svw) Emergent vegetation wetland (evw) Zal een diverse oever beter functioneren? 38 mg N2O-N m-2 day-1 28 18 8-2 grassland divers grassland mono reed divers reed mono N 2 O emissions from the field potential denitrification rates Pilot experiment in overstromingsvlakte aan de Hunze, Hefting and Mouissie
Relatief lage denitrificatie snelheden door lage organische stof gehalten in afgegraven bodem van bufferstrook of NVO Antheunisse, Hefting en Bos 2008 STOWA rapport no 7 Strooisel kwaliteitseffecten Welke plantensoorten produceren materiaal dat goed afgebroken kan worden door denitrificeerders? Bastviken et al 2007 Strooisel kwantiteits effecten Uiteindelijk maakt toch de hoeveelheid organische stof uit voor denitrificatie snelheden
strooiselmenging kan de afbraak stimuleren Van de Riet, Hefting and Verhoeven submitted Harguindegay et al 2008 Bij gemengd strooisel zie je soms een versnelling van de afbraak Voorstel Biodiversiteit werkt NWO Do semi-natural shores combine biodiversity with nitrogen removal? Linking macrophyte and denitrifier diversity in steep aeration gradients In samenwerking met Riks Laanbroek NIOO Jan Willem van Groenigen WUR Jos Verhoeven UU 1) Welke (diverse) plantgemeenschap stimuleert de stikstof verwijdering in natuurvriendelijke oevers zonder daarbij de N 2 O emissies te laten toenemen 2) Hoe beïnvloed de macrofyten diversiteit de koolstofbeschikbaarheid in de oever en daarmee de activiteit en diversiteit van de denitrificerdende micro-organismen
De soortenrijke oever Overzicht onderzoek biodiversiteit oevers Kolonisatie van bestaande en herstelde oevers (beken en meren) door planten Ontwikkeling biodiversiteit Dr. Merel Soons Herstel van dynamische oevervegetaties en verlanding in petgaten (Judith Sarneel) Kolonisatie en biodiversiteit in beekoevers in relatie tot klimaatsverandering (REFRESH) (aio Annemarie Garssen) Herstel van oever- en beekbiodiversiteit na hermeanderen (aio Rob Fraaije) Zaadverspreiding door watervogels (aio Erik Kleyheeg) Kolonisatie van ondiepe meren en hun oevers in sawa s in de Volgermeerpolder (CWE postdoc)
Case study 1: kolonisatie van beekoevers Onderzoek in 7 herstelde beken in Duitsland: Beekoevers nu vaak steil, recht en hoog Waterpeilen sterk gereguleerd, weinig dynamiek Korte gradiënt beek omgeving, verlies habitat heterogeniteit en biodiversiteit Herstelmaatregelen: Afgraven Herstel overstromingsvlakte Herstel peilfluctuaties Hermeanderen Herstel habitat heterogeniteit, ook biodiversiteit???
U+R Unr Rest Exp Soons et al., submitted
Case study 1: kolonisatie van beekoevers Habitat hersteld, maar kolonisatie door planten afhankelijk van (in volgorde): (1)Bronpopulatie bovenstrooms POS (2)Levensduur plantensoort NEG (3)Zaadgrootte NEG (4)Bronpopulatie binnen 25x25 km POS (5) Langlevende zaadbank POS Kolonisatie sterk afhankelijk van nabijheid bronpopulaties en verspreidingscapaciteit Soons et al., submitted Case study 2: kolonisatie van meeroevers Waterpeilen sterk gereguleerd, weinig dynamiek Waterkwaliteit matig Stagnatie natuurlijk verlandingsproces, verlies habitat heterogeniteit en biodiversiteit Herstelmaatregelen: Afgraven Herstel peilfluctuaties Herstel waterkwaliteit Herstel habitat, ook biodiversiteit en verlanding???
Case study 2: kolonisatie van meeroevers Onderzoek Waterpeilen in herstelde sterk petgaten gereguleerd, in NL: weinig dynamiek Herstel Waterkwaliteit van kenmerkende matig oever-soorten voor verlandingsproces: Afhankelijk Stagnatie van natuurlijk goede waterkwaliteit (helder, weinig nutriënten, weinig sulfaat) Weinig verlandingsproces, muskusratten verlies Krabbenscheer habitat heterogeniteit en biodiversiteit Maar interacties Herstelmaatregelen: tussen waterkwaliteit en decompositie beïnvloeden verlanding ook Afgraven Herstel peilfluctuaties Herstel waterkwaliteit Herstel habitat, ook biodiversiteit en verlanding??? Sarneel et al., submitted Sarneel et al., ECOSYSTEMS 2010 De oever in een veranderend klimaat Klimaatverandering hogere temperatuur meer neerslag in winter (NW Europa) minder neerslag in zomer (NW Europa)
beekoevers en klimaatverandering Wat zijn de gevolgen voor beekoevers: kolonisatie, biodiversiteit, decompositie, nutriëntenfluxen, denitrificatie REFRESH: EU project, WP leader Merel Soons 12 laaglandbeken op zandgrond langs Atlantische gradiënt Zweden tot Spanje (temperatuur) Manipulatie van overstroming en droogte
Samenvatting Zuiverende oevers Geen aanwijzing dat grotere plant diversiteit leidt tot hogere denitrificatie, enzym activiteit hoger bij emergente waterplanten als riet Vervolg: studie aan de koppeling tussen plant diversiteit en microbiologische diversiteit i relatie tot waterzuiveringsfunctie Soortenrijke oevers Na herstelmaatregelen habitat heterogeniteit terug, soorten volgen afhankelijk van bronpopulaties en verspreiding Vervolg: over welke afstanden, hoe snel, hoe lang? Oevers en klimaatverandering Nieuw onderzoek, koppeling biodiversiteit en functionaliteit Samengaan verschillende functies? Discussiemiddag 14.00-15.00 Voor onderzoek naar multifunctioneel gebruik van oevers is Jos Verhoeven en de koppeling van onderzoekslijnen zoals we die in onze groep hebben essentieel!