Mathematical Modelling of Measures Supporting Eelgrass Recovery

Ålegræs, en udbredt marin makrofyt, yder adskillige økosystemtjenester (lagring af kulstof, næringsstofreduktion, beskyttelse og udklækningssted for adskillige fiskearter, forøgelse af biodiversitet mm). En faldende dækningsgrad af ålegræs på grund af antropogene stresspåvirkninger (f.eks. eutrofiering og akvakulturer) er et globalt problem og mange lande udvikler nu bevarings- og retableringsstrategier for at opfylde international lovgivning herunder EU's vandrammedirektiv. På nuværende tidspunkt dækker ålegræs kun 10-20 % af dets oprindelige udstrækning. Selvom man i Danmark har reduceret mængden af næringsstofafstrømning og forbedret vandkvaliteten for at formindske tabet af ålegræs, er der ikke observeret en retablering af ålegræsset.

Dynamisk modellering muliggør analyse af hvordan tidligere udpegede miljømæssige presfaktorer påvirker retablering af ålegræs på systemniveau (f.eks. et estuarie), samt tester effektiviteten af foreslåede metoder til ålegræsretablering (f.eks. sand-capping). I denne afhandling anvendtes økologiske modeller til at vurdere ålegræssets reaktion på stresspåvirkninger (sandormebetinget sediment bearbejdning og kortvarig ballistisk påvirkning fra makroalger) og effektiviteten af sand-capping som metode til retablering. Yderligere muliggjorde nyudviklede Agent-based modeller et estimat af retableringspotentialet i en dansk fjord.

Manuskript I omhandler stressfaktorers hindring af ålegræsretablering trods forbedret vandkvalitet. Analyse af stressfaktorerne, der påvirker ålegræs viste at retableringen er kraftigt påvirket af utilstrækkeligt lys og sediment-bearbejdning hvilket reducerer ålegræssets biomasse ca. 80 % sammenlignet med referencetilstanden (præ-antropogen påvirkning i 1900-tallet). Den andenstørste påvirkning stammede fra ballistisk stress fra flerårige makroalger og et lavt bentisk lysniveau med en reduktion på 70 % i forhold til referencetilstanden. Manuskript II fokuserer på udvikling og test af det nye marine virkemiddel, sand-capping, til forbedring af det bentiske lysklima og ålegræssets forankringsevne. Sand-capping på mudrede sedimenttyper mindskede resuspensionstærsklerne kraftigt, da erosionstærsklen for mudrede sedimenter (LOI =16 %) steg fra en uhindret strømhastighed på 12 cm s-1 til 40-50 cm s-1 efter sand-capping, og derved forbedrede det bentiske lysklima. I manuskript III blev sand-capping testet i en dynamisk 3D-model for at analysere den potentielle effekt af sand-capping på lysklima, forankringsevne og ålegræsbiomasser i Odense Fjord. Sand-capping af de mudrede områder vil forøge ålegræssets dybdegrænse til 4,5 m og mindske uprooting af ålegræsskud grundet strøm- og bølgepåvirkning med ca. 63 % i mudrede områder (LOI 7-10 %). Det naturlige retableringspotentiale via frøspredning blev estimeret med en nyudviklet ABM frøspredningsmodel i manuskript IV. På nuværende tidspunkt mistes størstedelen af de producerede frø i områder med dårlige forhold for frøplante-etablering (utilstrækkeligt lys, lav forankringskapacitet, høje sandormedensiteter), og kun 5 % af frøene forventes at danne frøbanker i områder med gode forhold for retablering.

Denne afhandling giver forskere og miljøforvaltere værdifulde værktøjer, der støtter udvælgelse af egnede metoder og områder til retablering. Ydermere kan de udviklede værktøjer anvendes til at udpege kritiske beskyttelsesområder for ålegræs, for at sikre et naturligt retableringspotentiale og teste nyudviklede metoder.