Multiple stressor effects on morphology of Zostera marina, its erosion mitigation capacity and shoot dislodgement, in the Turku Archipelago, Finland.

Abstract

One of the biggest threats that our marine systems are currently facing is temperature variability. This is directly consequential of increasing marine heatwaves (MHWs) and heightened wave activity due to stronger and increasingly frequent storms posing a threat to coastal systems. In the Baltic Sea, Zostera marina serves as a coastal protection mechanism against erosion. Vast research exists in the field of single stressor effects on coastal vegetation, but coherent empirical support is lacking in effects of multiple stressors. In this research, I studied the effects of temperature and hydrodynamic forcing as treatment stressors on Z. marina’s morphological properties, erosion mitigation capacity and shoot dislodgement in the Turku Archipelago in Finland. In a mesocosm facility, half of the seagrass was exposed to ambient temperatures and the other half to a MHW. By comparing control treatments to the MHW treatment, I considered the differences in seagrass morphology. Samples were then subjected to continuous oscillatory flow for an hour in wave flumes under minimal orbital velocities from 8 cm s−1 to 29 cm s−1. Eroded sediment was collected from the test area and grams of sediment eroded per hour were compared between samples and the dislodged shoots were collected. I found no significant differences in Z. marina’s morphological structure when comparing samples from the ambient to the MHW treatment. Similarly, no statistically notable distinctions were found in roots, rhizomes, leaves or overall belowground- and aboveground-biomass. For sediment erodibility, 86% was explained by wave velocity as a predictor, but for the MHW treatment no effect was detected. A significant relationship was observed between velocity and dislodgement (57% of the variation was explained). MHW treatment showed no significant effect. The simulated MHW was not strong enough to hinder the state of homeostasis of seagrass. Alternatively, it is possible that this was an indication of stronger resilience of the organisms to thermal stress.

Ein af stærstu ógnunum sem sjávarkerfi okkar eru á þessum tíma að mæta er breytilegt hitastig. Þetta leiðir beint af auknum sjávarhitabylgjum (MHW) og hækkaðri öldustarfsemi vegna öflugri og tíðari storma og skapar hættu fyrir strandkerfi. Marhálmur, Zostera marina, í Eystrasaltinu þjónar sem strandverndar útbúnaður gegn rofi. Mjög miklar rannsóknir eru til á sviði áhrifa einstakra álagsþátta á strandgróður, en skýran og skilmerkilegan raunvísindalegan stuðning vantar enn um margföld áhrif álagsþátta. Í þessari rannsókn, rannsakaði ég áhrif hitastigs og vökvaafls þvingunar sem meðferðarálags á Z. marina formgerðar eiginleika, rofmildunar getu og tap á vaxtarskotum í Turku eyjaklasanum í Finnlandi. Í vistkerfiskers aðstöðu, var helmingurinn af marhálmssýnum útsettur fyrir hitastigi umhverfisins og hinn helmingurinn fyrir sjávarhitabylgjum (MHW). Með samanburði á viðmiðunarmeðferðum við sjávarhitabylgju (MHW) meðferð, hugsaði ég um mismunandi byggingarlag marhálms. Sýni voru síðan útsett fyrir samfellt bylgjuflæði í klukkustund í öldustokkum við lágmarks sporbrautarhraða 8 cm s−1 - 29 cm s−1. Rofseti var safnað fyrir prófunarsvæðið, grömmin af rofseti á klukkustund borin saman milli sýna og töpuðum vaxtarskotunum var safnað. Ég fann engan marktækan mun á Z. marina formbyggingu þegar borin voru saman sýni frá ytra umhverfi við sjávarhitabylgju (MHW) meðferðina. Svipað þessu var engin tölfræðilega merkjanlegur munur fundinn fyrir rætur, rætlinga, lauf og heildar neðanjarðar- og ofanjarðar-lífmassa. Fyrir setmyndun vegna rofs var 86% útskýrt með ölduhraða sem skýribreytu, en engin áhrif voru numin fyrir sjávarhitabylgju (MHW) meðferðina. Marktækt annars stigs samband sást milli hraða og taps (57% af breytileikanum útskýrð). Sjávarhitabylgju (MHW) meðferð sýndi engin marktæk áhrif. Það er hugsanlegt að sjávarhitabylgja (MHW) sem hermt var eftir hafi ekki verið nægilega sterk til að hindra samvægisástand marhálms. Á hinn bóginn, er hugsanlegt að þetta sé vísbending um öflugra þol lífveranna við hitaálagi.