Ecosystem functions of plant diversity in restoration : comparisons from a large-scale salt marsh restoration experiment in Central California, USA

Abstract

Though biodiversity has been recognized as an important component in conservation, salt marsh restoration typically focuses on re-establishing dominant foundation species, instead of rarer species. Salt marsh restoration projects that add sediment to raise marsh elevation typically result in a bare landscape following construction. Restoration managers must decide whether to plant and, if so, which species. This decision can be difficult because few studies have examined the ecological functions of individual species, especially those that are rare relative to the marsh dominant. Within a major salt marsh restoration project in Elkhorn Slough, California, where 17,000 plants of five different rare high marsh species were planted, we investigated how these rare species and the naturally recruiting dominant species (Salicornia pacifica) differ in ecosystem functioning. We evaluated 30 different metrics related to blue carbon function, plant productivity, environmental effects, and community interactions. Our results highlight key contrasts in ecosystem functioning among the five planted and dominant marsh species, as well as effects of tidal elevation on some of these functions. Our study reveals that though the dominant, Salicornia pacifica, scored high on certain metrics, such as recruitment and canopy height, the planted species outperformed Salicornia pacifica on others. Of the planted species, Frankenia salina achieved greatest cover and plant litter accumulation, and we recommend its planting for high marsh restoration sites, due to its tolerance of highly saline and low moisture conditions. However, other planted species scored higher for metrics such as net photosynthesis and arthropod species richness. Our study illustrates the importance of biodiversity for increasing multifunctionality in salt marsh ecosystems and, specifically, in marsh restoration projects.

Enda þótt líffræðilegur fjölbreytileiki hafi verið viðurkenndur sem mikilvægur þáttur í náttúruvernd, beinist endurheimt sjávarfitja venjuleg að því að koma aftur inn ríkjandi tegundum eða grunntegundum, en ekki sjaldgæfari tegundum. Sjávarfitja endurheimtar verkefni sem bæta við jarðefni til að lyfta hæð fitja leiða venjulega til berangurs landslags í kjölfar framkvæmda. Stjórnendur endurheimtarverkefna verða að vi ákveða hvort á að planta og þá hvaða tegundum. Þessi ákvörðun getur verið erfið vegna þess að fáar rannsóknir hafa kannað vistfræðilega starfsemi einstakra tegunda, sérstaklega þeirra sem eru sjaldgæfar miðað við ríkjandi fitjategund. Innan meiriháttar sjávarfitja endurheimtarverkefnis í Elkhorn Slough, Kaliforníu, þar sem 17.000 plöntum af fimm mismunandi sjaldgæfum háfitjategundum var plantað, rannsökuðum við hvernig þessar sjaldgæfu tegundir og náttúrlega nýliðandi ríkjandi tegundir (Salicornia pacifica) eru ólíkar hvað varðar vistkerfis starfsemi. Við mátum 29 mismunandi firðir tengdar virkni blás kolefnis, framleiðni, umhverfisáhrifum, og samskiptum innan samfélagsins. Niðurstöður okkar varpa ljósi á helstu andstæður í vistkerfis starfsemi meðal fimm plantaðra og ríkjandi fitjategunda, sem og áhrif hæðar sjávarfalla á sumt af þessari starfsemi. Rannsókn okkar sýnir að enda þótt hin ríkjandi tegund, Salicornia pacifica, hafi hlotið mörg stig í vissum firðum, svo sem endurliðun og hæð laufkrónu, hafi plantaða tegundin staðið sig betur en Salicornia pacifica í öðrum. Af plöntuðu tegundum hafði Frankenia salina öðlast mesta þekju og uppsöfnun plöntusinu, og við mælum með þessari plöntu sem tegund fyrir háfitjaendurheimtar staði, vegna þols tegundarinnar á mjög söltum og lítt rökum aðstæðum. Engu að síður náðu aðrar plantaðar tegundir hærri firðum svo sem í plöntu-grundvallaðri nettóljóstillífun og tegundaauðgi liðdýra. Rannsókn okkar sýnir fram á mikilvægi líffjölbreytileika til að auka fjölvirkni í sjávarfitjavistkerfum og, nánar tiltekið, í fitjaendurheimtar verkefnum.