Handbok för ålgräsrestaurering i Västerhavet

Handbok för ålgräsrestaurering i Västerhavet
Per-Olav Moksnes, Lena Gipperth
Louise Eriander, Kristjan Laas, Scott Cole, Eduardo Infantes
Juridiska institutionen, Handelshögskolan, Göteborgs universitet
Institutionen för Biologi och Miljövetenskap, Göteborgs universitet
www.gu.se/zorro
Bakgrund
Inventering av ålgräs i Bohuslän
1980 och 2000-2005 visar att
60% försvunnit
Motsvarar en förlust av
8 000-15 000 ha ålgräs!
Zostera marina
(Baden m.fl 2003, Ambio 32:347-377)
Bakgrund
En effekt av övergödning och överfiske
Höga halter näringsämnen och förlust av små algbetande
kräftdjur har ökat utbredningen av fintrådiga algmattor
(Pihl m.fl. 1999, Moksnes m.fl 2008, Baden m.fl. 2012)
Övergödningseffekter har minskat i Västerhavet
STATUS
Kvävehalter
2010-2012
Vattenkvalitén har förbättras sen
1990-talet
Miljöstatusen för vattenkvalitén är
idag God i många havsområden
Ålgräset har dock inte kommit tillbaka!
Siktdjup
1992-2012
Bakgrund
Inledande bedömning av miljötillståndet för ålgräs inför
Havsmiljödirektivet gav Otillfredställande till Dålig status
i Bohuslän
Statusbedömning av ålgräsvariabler med bedömningsverktyget BEAT.
HARMONY-projektet.
(God Havsmiljö 2012)
Bakgrund
Starkt tryck för fortsatt exploatering av grunda vikar
Många små ärenden – stora effekter?
Restaurering av ålgräs
• Ålgrästransplantering har använts för restaurering
eller som kompensationsåtgärd i USA i >50 år• Framgången har varit blandad (42% överlevnad)
• Felaktigt valda lokaler största orsaken till misslyckande
• Nya metoder med frön visar mycket lovande resultat
(>1700 ha restaurerade!)
(Fonseca m.fl. 1998, Orth m.fl.2012)
Restaurering av ålgräs i Sverige
• Exploatörer har börjat föreslå kompensationsrestaurering av ågräs för att få tillstånd
• Metoder för att restaurera ålgräs i svenska vatten
har saknats
• Regelverk för kompensationsrestaurering saknas
• Värdet av en ålgräsäng och kostnaden för
restaurering har varit oklara.
Forskningsprogrammet ZORRO
(Zostera restoration)
Tvärvetenskaplig forskning om
restaurering av ålgräsängar
och hållbar förvaltning av grunda kustekosystem
Marin Ekologi
Miljörätt:
Miljöekonomi:
Per Moksnes, Louise Karlsson, Eduardo Infantes
Lena Gipperth, Kristjan Laas
Scott Cole
Finansierad av Länsstyrelsen i Västra Götalands län, HaV, FORMAS
och Göteborgs universitet
Forskningsprogrammet ZORRO
Specifika mål
• Undersöka ekologiska och legala orsaker till ålgräsets
minskade utbredning i Västerhavet.
• Utveckla kostnadseffektiva metoder för storskalig
restaurering av ålgräs.
• Utveckla en detaljerad handbok för restaurering av
svenska ålgräsängar
• Utveckla förslag till ett bättre regelverk vid förvaltning av
grunda kustekosystem.
Metoder för restaurering av ålgräs I Västerhavet
1. Utvärdering och val av lokal för restaurering
2a. Restaurering med vegetativa skott
2b. Restaurering med frön
3. Utvärdering av restaureringsresultat
1. Utvärdering och val av lokal för restaurering
Studier i Kungälv 2010-2014
1.
2.
3.
Mätningar 6 delområden:
Ljusförhållanden
Vattenkvalitet
Temperatur & salthalt
Sedimentkemi
Förekomst algmattor, m.m
4.
5.
6.
Kontinuerlig mätning av ljus och salthalt
1. Utvärdering och val av lokal för restaurering
Studier i Kungälv 2010-2014
Kontinuerliga
ljusmätningar
1.
2.
3.
Testplantering
4.
5.
6.
Lokalt ”ekosystemskifte” vid förlust av
ålgräsets stabiliserande effekt på sedimentet
Kontinuerliga
Förlust av 36 ha
ålgräsäng
Lokal 1
Lökebergskile
ljusmätningar
Minskat skydd av sediment
Ökad uppgrumling
Försämrad vattenkvalitét
Från Baden et al.
2003
Djuputbredning 1980: >3.5 m
Max tillväxtdjup 2012: <2.5 m
Siktdjupsförsämring >1.0 m
Lokalt ”ekosystemskifte” vid förlust av
ålgräsets stabiliserande effekt på sedimentet
Förlust av 36 ha ålgräsäng
Lokal 1
Lökebergskile
Minskat skydd av sediment
Ökad uppgrumling
Mycket svårt att restaurera denna lokal
Viktigt att skydda kvarvarande bestånd!
Försämrad vattenkvalitét
Från Baden et al.
2003
Winddriven resuspension av sediment
(Infantes m.fl opubl. data)
2. Utveckling av restaureringsmetoder
a. Restaurering med vegetativa skott
Singel-skottmetod
Ingen förankring
Mycket snabb
Liten effekt på donatoräng
Förankringsmetod
Förankring
Snabb
Liten effekt på donatoräng
Sediment-pluggmetod
Plantans miljö bibehålls
Tidskrävande
Större effekt på donatoräng
Eriander m.fl i prep.
Resultat – restaurering med skott
• Singelskott-metoden var snabbast, billigast, gav minst påverkan i
donatorängar och visade snabbast tillväxt i alla miljöer.
• Restaurering i djupa, ljusfattiga miljöer är svårt. Skott överlever men
tillväxer inte.
• Mycket hög tillväxt i grunda miljöer (1-2 m djup):
• Ett 5 cm rotskott kan tillväxa till ett meterlång nätverk med 30 skott på ett
år. Efter 3 år var testplanteringar ca 100 m2 sammanhängande äng!
Juni 2011
Augusti 2012
Restaurering med skott
Fördelar
Pålitlig: Relativt säker metod som fungerar väl vid goda ljusförhållanden.
Snabb etablering: Ålgräsäng med vissa ekosystemtjänster fås redan ett
år efter plantering.
Nackdelar
Kräver dykning för svenska förhållande vilket gör den relativt kostsam
(ca 1.1-2.3 miljoner SEK per hektar)
Långsam: Handplantering tar tid varför metoden endast är lämpade för
relativt små projekt (<10 ha per år)
2. Utveckling av restaureringsmetoder
b. Restaurering med frön
Blomskott vår/sommar
Frömognad höst
Frögroning följande vår
Restaurera med frön
Fröskott
Plantering av frön
Förvaringstankar för skott
Förvaring av frön
Plantering Sep-2012
Jun-2013 Efter 9 månader
Sep-2013 Efter 1 år
Resultat – restaurering med frön
•
•
•
•
<1% av sådda frön överlever och gror på 1-3 m djup!
Predation från krabbor och erosion viktiga orsaker
Frön klarar djupa miljöer bättre än skott
Hög tillväxt av frönskott vid goda ljusförhållanden
Restaurering med frön
Fördelar
Snabb och billig att plantera (kräver ej dykning)
Lämpad för stor skala (>10 ha) om frö-överlevnad är hög
Bättre än skott-metoder för större djup (>4 m) med mjukt sediment
Nackdelar
Mycket höga förluster av frön (99.3%) på normala planteringsdjup (1-3 m)
gör att ett mycket stort antal frön behövs (7-25 miljoner frön ha-1), vilket ger
mycket höga kostnader för fröproduktion (4.6-17.5 miljoner SEK ha-1) med
nuvarande metoder.
Osäker: Kunskapsbrist om groning och överlevnad av fröskott gör det svårt
att förutsäga planteringsresultat. Planteringar kan misslyckats helt.
Långsam etablering. Tar lång tid att utvärdera (2 år) och tills en äng är
etablerad (2 år).
Metoder behöver utvecklas mer innan de kan rekommenderas!
Forskningsprogrammet ZORRO
Specifika mål
• Undersöka ekologiska och legala orsaker till ålgräsets
minskade utbredning i Västerhavet.
• Utveckla kostnadseffektiva metoder för storskalig
restaurering av ålgräs.
• Utveckla en detaljerad handbok för restaurering av
svenska ålgräsängar
• Utveckla förslag till ett bättre regelverk vid förvaltning av
grunda kustekosystem.
Handbok för ålgräsrestaurering i Västerhavet
Innehåll
Handbok för restaurering av ålgräsekosystem i Sverige
1,3
2,3
1
2
Per-Olav Moksnes , Lena Gipperth , Louise Eriander , Kristjan Laas ,
Scott Cole4 och Eduardo Infantes1
1
Institutionen för Biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet
2
Juridiska institutionen, Göteborgs universitet
3
Havsmiljöinstitutet, Göteborgs universitet
4
EnviroEconomics Sweden Consultancy, Östersund
A. Ekologisk, juridisk and ekonomisk bakgrund
1. Ekologisk bakgrund till ålgräsekosystem i svenska vatten
2. Förvaltning och rättslig skydd av ålgräs i Europa och Sverige
3. Ekologisk restaurering och kompensationsåtgärder
4. Ekonomisk värde av ålgräsets ekosystemtjänster i Sverige
Bilagor
A1. Skattning av förändringar i ålgräsets utbredning i
Västerhavet
A2. Beräkningar av ekonomiskt värde av ålgräsets
ekosystemtjänster i Bohuslän.
A3. Beräkningar av det ekonomiskt värde av historiska
förluster av ålgräs i Bohuslän.
Handbok för ålgräsrestaurering i Västerhavet
Innehåll
Handbok för restaurering av ålgräsekosystem i Sverige
Per-Olav Moksnes1,3, Lena Gipperth2,3, Louise Eriander1, Kristjan Laas2,
Scott Cole4 och Eduardo Infantes1
1
Institutionen för Biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet
2
Juridiska institutionen, Göteborgs universitet
3
Havsmiljöinstitutet, Göteborgs universitet
4
EnviroEconomics Sweden Consultancy, Östersund
B. Teknisk handledning för ålgräsrestaurering
1. Bakgrund
2. Utvärdering och val av lokal för restaurering
3. Samråd och tillståndsprövning
4. Planteringssmetoder
4.1. Val av restaureringsmetod
4.2. Restaurering med vegetativa skott
4.3. Restaurering med frön
4.4. Utvärdering av restaurering
5. Modifiering av miljön för restaurering
6. Kostnad för ålgräsrestaurering i Västerhavet
Bilagor
B1. Kostnadsberäkningar för ålgräsrestaurering i
Västerhavet
B2. Utvärdering av potentiella restaureringslokaler i
Kungälvs kommun
B3. Utvärdering av planteringsmetoder för ålgräs i Bohuslän
B3.1 Plantering med vegetativa skott
B3.2 Plantering med frön
B4. Steg-för-steg beskrivningar av restaureringsmetoder
B4.1 Utvärdering och val av lokal
B4.2 Plantering med vegetativa skott
B4.3 Plantering med frön
B4.4 Övervakning och provtagning
Exempel från handboken
Illustrationer av ålgräsets utveckling
och olika metoder
Figur 4.2.1. Olika typer av skott som kan påträffas
i en ålgräsäng. Bild a) visar strukturerna hos ett
rhizom med huvudskott och två mindre sidoskott.
Ett 2 månader gammalt fröskott visas också, där
fröet fortfarande sitter fast vid rotzonen.
Figur 4.3.2. De 5 olika utvecklingsstadierna för ålgräsets blomhölster
med frön, samt längd och beskrivning för varje stadium. Ålgräsets
blomskott bör skördas när blomhölstrena är istadium 4.
Figur 4.3.8. Förvaring av skördade
blomskott med frön i skottsäckar
1.
Sammanfattning av
gränsvärden för
ålgräsrestaurering
Utvärdering och val av lokal för restaurering
Table 12. Tröskelvärden för ålgräsrestaurering i Västerhavet.
Tröskelvärden (säsongsmedelvärden) för nyckelvariabler som indikerar att
planterat ålgräs skall uppvisa positiv tillväxt (Ja) eller förväntas påverka
tillväxt och långsiktig överlevnad negatvit varför lokalen ej är lämplig för
restaureing (Nej).
Variabler
Ja
Nej
Referenser
Lokal
≤100
Närmast naturliga ålgräsäng (m)
Djup (m)
Ljus och vattenvariabler
1.5-2.5
Ljusutsläckningskoefficient (Kd)
0.55-1.39
<1
Fonseca m.fl. 1998
Denna rapport
0.64-1.61 Denna rapport
Ljus (% av ljuset vid ytan)
>25%
<20%
Denna rapport
Ljus (mol fotoner m-2 d-1)
>7
<5
Denna rapport
TSS (mg L-1)
Chl-a (µg
L-1)
DIN (µM)
DIP (µM)
>15
Dennison m.fl. 1993
>15
Dennison m.fl. 1993
>10
Dennison m.fl. 1993
>0.67
Dennison m.fl. 1993
Temperatur (° C)
<25
Borum et al. 2004
Salthalt
>5
Borum et al. 2004
Fysisk exponering
Strömhastighet (cm/s)
Sediment erosionshastighet (mm day-1)
<15
50
Fonseca m.fl. 1998
-
0.5
Merkel 1992
3*106
Vågexponeringsindex
Fonseca m.fl. 1998
Sedimentvariabler
Sedimentationshastighet (mm day-1)
-
0.3
Merkel 1992
Organiskt innehåll (resuspension)
<2%
Lillebø m.fl. 2011
Organiskt innehåll (erosion of fröskott)
<10%
Lillebø m.fl. 2011
Vatteninnehåll (resuspension)
<40%
Lillebø m.fl. 2011
Vatteninnehåll (erosion of fröskott)
<70%
Lillebø m.fl. 2011
>100
Dennison m.fl. 1987
Ammoniuminnehåll i porvatten (µmol
L-1)
Biostörning för ålgräsfrön
Sandmask (Arenicola marina; no. m-2)
Strandkrabba (Carcinus maenas; no.
m-2)
<10
<1
>50
Delefosse & Kristensen 2012
Denna rapport
Faktarutor
Steg-för-steg beskrivningar
Bilagor med bl.a. underlag för olika skattningar
Table 6.3. Estimates of collection and planting rates.
Average collection and planting rates of vegetative and
reproductive shoots using diving at 1-3 m depth in
Bohuslän in Sweden.
Arbetstider
Skördning av vegetativa skott
Plantering av vegetativa skott
Skördning of blomskott med frön
Table 6.4. Restaurering med vegetativa skott. Summering av antal skott, timmar
och dagar av arbete och kostnad (SEK) för att restaurera en hektar av ålgräs med
single-skott metoden planterad med två olika skottätheter (4 och 16 skott per m-2).
Antal skott för plantering av 1 ha
Dyktimmar (Skörding av skott)
Dyktimmar (Plantering)
Antal fältdagar för skörding
Kostander
Arbetskostnad dykning
Andra arbetskostnader
Båtkostnad
Transportkostnad (bil)
Total cost
Planteringstäthet
av skott
-2
4m
16 m-2
46 305
176 505
102
390
147
560
10
40
211 836
186 914
15 576
17 913
432 238
807 474
712 477
59 373
68 279
1 647 603
No. h-1
453
300
184
Summering
1. Ålgräsrestaurering är ingen magic bullet för exploatering!
– Restaurering är mycket dyrt, inte alltid möjligt.
– Viktigt att skydda återstående ängar!
2. För områden med goda miljöförhållanden finns nu väl
fungerande metoder för ålgräsrestaurering i Västerhavet.
– Plantering med skott rekommenderas idag för områden <10 ha
– Mer studier behövs innan restaurering med frön kan
rekommenderas på normala djup.
3. Handbok för ålgräsrestaurering i Västerhavet kommer 2015.
Läs mer på www.gu.se/zorro
TACK!
FRÅGOR?
www.gu.se/zorro
or
de
n-
1.
Gu
llm
ar
s(
2.
3.
Ljustillgång och tillväxt
4.
% Tillväxt (juni-sept)
300
5.
6.
8.
200
100
0
0
-100
7.
9.
10.
12.
20
40
% ljus vid botten
60
80
Ålgräsrestaurering med frön i Virginia, USA
38 miljoner frön sådda (125 ha)
>10x ökning i utbredning efter
10 år (total 1700 ha!)
Förbättrad vattenkvalité!
Orth et al. 2012
Table 6.7. Total kostnad för restaurering. Summering av
den totala kostnaden (SEK) för val av lokal, skördning och
plantering av skott eller frön samt övervakning i 5 år för att
restaurera en hektar ålgräs med single-skott metoden samt
restaurering med frön vid två olika djup (1-3 m och 4-5 m)
med en fröförlust på 99.3% respektive 95.7%.
Val av lokal
Skördning & plantering
Övervakning
Total kostnad
Skott Frö (1-3 m) Frö (4-5 m)
4 m-2
4 m-2
4 m-2
339 975
351,975
351 975
432 238 4 601 501
705 387
311 400
311 400
311 400
1 083 613 5 264 876 1 368 762