Hier willen we de zonering van biologische productiviteit in Narragansett Bay, Rhode Island, visualiseren op basis van het stikstofmassabalansmodel. De resultaten zullen worden gebruikt voor het nutriëntenbeheer in de kustregio’s om hypoxie en eutrofiëring te verminderen.
Primaire productiviteit in de kustgebieden, gekoppeld aan eutrofiëring en hypoxie, biedt een kritisch inzicht in het functioneren van ecosystemen. Hoewel de primaire productiviteit grotendeels afhankelijk is van de toevoer van nutriënten in de rivieren, is het een uitdaging om de omvang van de nutriënteninvloeden van rivieren in de kustgebieden in te schatten. Een stikstofmassabalansmodel is een praktisch hulpmiddel om de productiviteit van de kustoceaan te evalueren om biologische mechanismen te begrijpen die verder gaan dan gegevenswaarnemingen. Deze studie visualiseert de biologische productiezones in Narragansett Bay, Rhode Island, VS, waar hypoxie vaak voorkomt, door een stikstofmassabalansmodel toe te passen. De baai is verdeeld in drie zones – bruine, groene en blauwe zones – op basis van primaire productiviteit, die worden gedefinieerd door de resultaten van het massabalansmodel. Bruine, groene en blauwe zones vertegenwoordigen een hoog fysisch proces, een hoog biologisch proces en een lage biologische proceszone, afhankelijk van de rivierstroom, de nutriëntenconcentraties en de mengsnelheden. De resultaten van deze studie kunnen het nutriëntenbeheer in de kustoceaan beter informeren als reactie op hypoxie en eutrofiëring.
Primaire productiviteit, de productie van organische verbindingen door fytoplankton, voedt voedselwebben van ecosystemen en is belangrijk voor het begrijpen van de functie van het systeem als reactie op veranderingen in het milieu 1,2. De primaire productiviteit van estuaria hangt ook nauw samen met eutrofiëring, die wordt gedefinieerd als een overmaat aan nutriënten in het ecosysteem1, die verschillende schadelijke gevolgen heeft in de kustgebieden, zoals een overgroei van fytoplankton die leidt tot grote algenbloei en daaropvolgende hypoxie 3,4. Belangrijk is dat de primaire productiviteit in estuaria sterk afhankelijk is van de nutriëntenbelasting in de rivier, met name stikstofconcentraties, die de typische beperkende voedingsstof zijn in de meeste gematigde oceaanecosystemen 5,6. Een schatting van de omvang van de stikstofeffecten van rivieren in kustgebieden blijft echter een uitdaging.
Om de primaire productiviteit van het estuarium te schatten, is een stikstof (N) massabalansmodel een nuttig hulpmiddel om stikstoffluxen te berekenen2. Het N-massabalansmodel biedt ook inzicht in biologische mechanismen die verder gaan dan gegevenswaarnemingen, en onthult informatie aan de randen van verschillende primaire productiviteitszones7. Drie verschillende zones8, gedefinieerd als bruine, groene en blauwe zones, zijn bijzonder nuttig voor het voorspellen van de impact van nutriëntenbelasting in hypoxische regio’s. De bruine zone, gedefinieerd als het dichtstbijzijnde gebied van een riviermonding, vertegenwoordigt een hoog fysisch proces, de groene zone heeft een hoge biologische productiviteit en de blauwe zone vertegenwoordigt een laag biologisch proces. De grens van elke zone hangt af van het debiet van de rivier, de nutriëntenconcentraties en de mengsnelheden8.
Narragansett Bay (NB) is een gematigd estuarium aan de kust in Rhode Island, VS, dat economische en ecologische diensten en goederen 9,10,11 ondersteunt, waarin hypoxie consequent is voorgekomen. Deze hypoxische gebeurtenissen, gedefinieerd als de periode van weinig opgeloste zuurstof (d.w.z. minder dan 2-3 mg zuurstof per liter), komen vooral voor in juli en augustus en worden sterk beïnvloed door de stikstofbelasting in de rivieren gedurende deze maanden12. Met een toename van de primaire productie en hypoxie als gevolg van antropogene emissies van nutriënten13, is inzicht in de stikstofinput in NB van cruciaal belang voor het beheersen en aanpakken van kustproblemen zoals eutrofiëring en hypoxie. In deze studie wordt dus de snelheid van de primaire productie in NB berekend op basis van het N-massabalansmodel met behulp van historisch waargenomen nutriëntengegevens, met name opgeloste anorganische stikstof (DIN). Op basis van de resultaten van het N-massabalansmodel door conversie naar koolstofeenheden met behulp van de Redfield-ratio, werden drie verschillende primaire productiviteitszones geïdentificeerd om de mate van stikstofinvloed van de rivier in NB te visualiseren. Het model werd vervolgens nagemaakt tot een 3D-weergave om de verschillende zones beter te visualiseren. De producten die uit deze studie zijn voortgekomen, kunnen het nutriëntenbeheer in NB beter informeren als reactie op hypoxie en eutrofiëring. Verder zijn de resultaten van deze studie toepasbaar op andere kustregio’s om de effecten van riviertransport op nutriënten en primaire productiviteit in beeld te brengen.
Deze studie schatte de omvang van de nutriënteneffecten van rivierinputs in Narraganset Bay (NB) op basis van het N-massabalansmodel door de drie theoretische zones te definiëren. Historisch gezien verschenen hypoxische zones in de buurt van de Providence River, de westkant van Greenwich Bay en Mount Hope Bay tijdens de zomerperiode18, die in deze studie werden gedefinieerd als bruine zones. Bovendien is de zonering van NB vergelijkbaar met de resultaten van een eerdere studie1…
The authors have nothing to disclose.
Deze studie werd ondersteund door de National Science Foundation (OIA-1655221, OCE-1655686) en Rhode Island Sea Grant (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U). We willen ook de Rhode Island School of Design bedanken voor het ontwikkelen van het Vis-A-Thon-project en deze visualisatie.
Adobe Illustrator | Adobe | version 27.6.1 | https://www.adobe.com/products/illustrator.html |
Ampersand Gessobord Uncradled 1/8" Profile 8" x 8" | Risdstore | 70731053088 | https://www.risdstore.com/ampersand-gessobord-8×8-flat-1-8-profile.html |
Ocean Data View software | https://odv.awi.de/en/software/download/ | ||
W-Series (Wide) Flexible LED Strip Light – Ultra Bright (18 LEDs/foot) | aspectLED | SKU AL-SL-W-U | https://www.aspectled.com/products/w-wide-5050-ultra-bright?gclid=CjwKCAjwm4ukBhAuEiwA0z QxkyqisRPqBcHvXEW8KcJE-bK0d2cvGtqlOxXWJI_ E2rd6DzttPR0FLRoCgfkQAvD_BwE |