We kennen allemaal kantelpunten, wanneer het overschrijden van wat een kleine drempel lijkt, tot drastisch verschillende resultaten kan leiden - de Super Bowl-favoriet die op de laatste plaats valt met een blessure aan een enkele lijnwachter, een tomatenzaailing die naar de hemel stijgt op het moment dat hij de schimmige grenzen van zijn aarden pot bereikt.

Nutsvoorzieningen, een onderzoek door onderzoekers van het William &Mary's Virginia Institute of Marine Science identificeert een kantelpunt in de inspanningen voor het herstel van oesters, waarin riffen die zijn herbouwd om een ​​voet of meer boven de bodem te reiken, zich ontwikkelen tot gezonde, zelfvoorzienende ecosystemen, terwijl die herbouwd op lagere hoogten snel worden bedekt en vervolgens worden begraven door sediment.

De studie, het hoofdartikel in het nummer van 6 november van Mariene Ecologie Progress-serie , is co-auteur van voormalig VIMS Ph.D. student Allison Colden samen met VIMS-hoogleraren Rob Latour en Rom Lipcius. Het is het tweede uitgelichte artikel van VIMS-onderzoekers in het prestigieuze tijdschrift in de afgelopen maand.

Koud, nu Maryland visserijwetenschapper voor de Chesapeake Bay Foundation, zegt, "Het identificeren van de drempelreactie van oesterpopulaties op rifhoogte biedt kritische inzichten in de degradatie en het verlies van de oesterriffen in de baai. Inzicht in deze reactie en de onderliggende mechanismen ervan kan managers helpen het beste te halen uit beperkte middelen door niet te veel te bouwen, terwijl de kans op herstelsucces wordt gemaximaliseerd." Gerestaureerde oesterriffen worden meestal gebouwd met behulp van fossiele of gerecyclede schelpen, beide zijn schaars.

De onderzoekers zeggen dat hun bevindingen het verlies van oester kunnen verklaren en de inspanningen voor het herstel van oesters kunnen verbeteren, niet alleen in de baai maar wereldwijd. De inheemse oesterpopulaties zijn de afgelopen eeuw wereldwijd afgenomen als gevolg van overbevissing, nutriëntenvervuiling, ziekte, en aangetast leefgebied, met grote economische en ecologische gevolgen.

Het onderzoek van het team bouwt voort op verschillende recente onderzoeken die de hoogte van het rif identificeerden als een belangrijke voorspeller van het succes of falen van restauraties. Maar, zegt Lipcius, "Niemand had de drempelhoogte gekwantificeerd waarop de baan van een rif divergeert, of identificeerde de betrokken mechanismen."

Om die vragen te beantwoorden, de wetenschappers gebruikten oesterschelpen om 24 experimentele riffen te bouwen op 4 locaties in de rivieren Great Wicomico en Lynnhaven, zijrivieren van Chesapeake Bay in Virginia. Ze bouwden de riffen op 6 verschillende hoogtes, van 5 centimeter tot een halve meter boven de erkervloer - een reeks verhogingen die doorgaans worden gebruikt bij het herstel van oester of het aanvullen van oesters in de baai.

Vervolgens observeerden ze deze riffen 8 maanden en 2 jaar na de bouw, het gebruik van een videocamera op een op afstand bestuurbaar voertuig. Ze maten ook de oesterdichtheid, de snelheid van sedimentafzetting, en "ruwheid, " een maat voor de complexiteit van het oppervlak. Gezonde riffen hebben veel hoeken en gaten, die oesterlarven en andere kleine dieren beschermen tegen stroming en roofdieren, terwijl turbulentie wordt gegenereerd die helpt om sediment van het rifoppervlak te houden.

"Onze videobemonstering toonde aan dat de toestand van het rif bijna onmiddellijk uiteenliep - binnen 2 maanden na de aanleg, " zegt Colden. "Op de lagere riffen, sedimenten begroeven de schelpen snel, vooral rond de rifranden. Op de hogere riffen, we zagen opkomende schelp, veel jonge oesters, en lagere sedimentatieniveaus."

Het kantelpunt of de drempel tussen deze twee toestanden was 0,3 meter, ongeveer een voet. Riffen die op deze hoogte of hoger zijn gebouwd, hadden een oesterdichtheid die 3,5 keer groter was dan die van lagere riffen, en de dichtheden op de hogere riffen namen in het algemeen in de loop van de tijd toe. Dichtheden op de lagere riffen hadden de neiging af te nemen onder een reeks sedimentatiesnelheden, waarbij de meeste van deze riffen uiteindelijk verdwijnen onder een deken van sediment.

"We ontdekten dat de relatie tussen oesterdichtheid en rifhoogte niet-lineair was, ", zegt Lipcius. "Sedimentafzettingen namen exponentieel af met toenemende rifhoogte, terwijl de ruwheid toenam."

De onderzoekers schrijven deze waarnemingen toe aan positieve terugkoppelingen tussen rifstructuur, waterstroom, en de daaruit voortvloeiende bevolkingsdynamiek.

"Hoe hoger het rif boven de zeebodem ligt, hoe minder ruimte er is voor water om tussen het water en het oppervlak te stromen, " zegt Colden. "Daardoor stroomt het water sneller, die voorkomt dat sediment zich ophoopt over de oesters, biedt veel plankton om te filteren, en helpt bij het onderhouden van de hoeken en gaten die oesterlarven en andere ongewervelde dieren beschermen."

De onderzoekers zeggen dat de relatie tussen rifhoogte en persistentie ook helpt verklaren hoe de oogstdruk leidde tot de ondergang van inheemse oesterpopulaties in de 20e eeuw.

"De drempeldynamiek die we hebben waargenomen, helpt het historische verlies van rifhabitats langs de Atlantische kust te verklaren, ", zegt Lipcius. "Door de rifstructuur uit elkaar te halen en schelpen te verwijderen, samen met levende oesters, oogsttechnieken zoals baggeren en hydraulisch tangen verminderde rifhoogte onder de kritische drempel, het verplaatsen van de riffen van een hardnekkige naar een vernederende baan."

Ergens naar uitkijken, de onderzoekers zeggen dat hun bevindingen aangeven dat herstelde riffen zich minstens 0,3 meter boven de bodem moeten uitstrekken, en moet verboden terrein zijn om te oogsten, tenzij managers ervoor kunnen zorgen dat de riffen onder de oogstomstandigheden boven de drempel van de rifhoogte blijven.