Устрицеве фермерство: Інтенсивне вирощування покращує зберігання вуглецю в осаді протягом десятиліть
Устрицеве фермерство має ключове значення для уточнення вуглецевого балансу устриць у їхній фермерській екосистемі, що визначає майбутнє цієї галузі. Через біодепозицію устриці підвищують вертикальний потік органічного вуглецю. Однак обіг осадженого вуглецю до його відокремлення від біосфери залишається незрозумілим. У цьому дослідженні ми побудували хронологічні профілі осадових кернів з типової устрицевої ферми з приблизно 50-річною історією вирощування.
Профілі відповідали розвитку фермерства, навколишньому середовищу, супутнім біогенним елементам і мікробним спільнотам. Наші результати показали, що потік поховання органічного вуглецю після початку інтенсивного вирощування зріс у 2,6 рази, досягнувши 106 г C·м−2·рік−1. Розвиток фермерства сприяв накопиченню мікробної некромаси, тоді як відсоток стійкого органічного вуглецю в осадовому органічному вуглеці також зріс з 42,52% до 60,19%. Це дослідження підкреслює покращення зберігання вуглецю у відповідь на розвиток вирощування устриць, що сприяє розумінню екосистемного балансу вуглецю для вирощування устриць.
Устрицеве фермерство
Прибережні екосистеми з високою первинною продуктивністю можуть ефективно фіксувати і захоплювати вуглець, коли їх поєднують з довгостроковим зберіганням у вертикально аккреційних анаеробних осадах, покращуючи секвестрацію вуглецю. Хоча великі наукові зусилля були спрямовані на вегетовані середовища, такі як приливні болота, мангрові ліси та морські трави, які відомі як екосистеми блакитного вуглецю, нещодавнє дослідження вказало на те, що інші типи прибережних екосистем також є значними для зберігання вуглецю, включаючи біва́лвові ліжка.
У останні десятиліття індустрія вирощування бівалвів зазнала значного зростання, з виробництвом, що досягло приблизно 20 мільйонів тонн у 2020 році. Ця галузь, ймовірно, буде зростати в найближчому майбутньому через постійне зростання глобального попиту на їжу та зміни клімату. З поглибленням розуміння фермерських екосистем, які не обмежуються лише виробництвом їжі, визнаються широкі екологічні функції, особливо секвестрація вуглецю. У контексті того, що термінові дії необхідні для пом’якшення зміни клімату, уточнення вуглецевого балансу вирощуваних устриць може визначити майбутнє цієї галузі.
Устрицеве фермерство: Дослідження
Чи можна вважати вирощування устриць практикою вуглецевого поглинання, останнім часом активно обговорюється. На індивідуальному рівні біокальцифікація є чистим викидом CO2 в атмосферу з точки зору карбонатної системи морської води. Хоча екологи аквакультури виступають за врахування вуглецевого балансу у вирощуванні бівалвів з екосистемної точки зору, кількісне визначення обігу вуглецю в усій екосистемі залишається викликом. Проте досягнуто консенсусу, що вирощування устриць може збільшити вертикальний потік органічного вуглецю, і цей збільшений потік, ймовірно, підвищить накопичення та поховання осадового органічного вуглецю.
Це пов’язано з тим, що устриці, які фільтрують, консолідують підвішені частинки, такі як фітопланктон і детрит, у більші, важчі фекалії та псевдофекалії, які осідають на дно як біодепозити. Зважаючи на те, що високо локалізована швидкість накопичення органічного осаду може поховати значні кількості переважно автохтонного вуглецю, цей процес, ймовірно, назавжди відокремлює органічний вуглець від морської води та біосфери. Однак наразі бракує досліджень щодо впливу потоку депозиції органічного вуглецю на зберігання органічного вуглецю та його механізмів у осадах під устрицевими фермами.
Устрицеве фермерство: Історія вирощування
Історія вирощування устриць налічує століття, тоді як індустріалізація почалася наприкінці 1970-х років. Від спорадичного на початку до інтенсивного вирощування, розвиток інтенсивності фермерства призводить до значних змін у потоці депозиції органічного вуглецю. Тому розуміння впливу вирощування устриць на зберігання вуглецю в осаді вимагає реконструкції потоку депозиції органічного вуглецю на різних етапах розвитку фермерства.
Як фільтратори, устриці не потребують зовнішньої їжі, а покладаються на первинну продукцію моря, і їхні швидкості годування та біодепозиції сильно реагують на екологічні фактори, такі як температура та концентрація їжі. Таким чином, реконструкція потоку депозиції органічного вуглецю вимагає інтеграції вирощуваної біомаси, морської первинної продукції та їхніх взаємодій протягом періоду вирощування. Крім того, вирощувана біомаса, яка, як очікується, буде постійно зростати протягом періоду вирощування, також повинна бути включена як динамічна змінна в загальному потоці біодепозиції.
Зважаючи на це, екосистемні моделі забезпечують ефективні способи для ретроспективного та прогнозного аналізу потоку біодепозиції в умовах динамічного навколишнього середовища і були широко використані в багатьох дослідженнях. Поєднуючи біогеохімічний процес з екологічною інформацією та розвитком ферм, історичну біодепозицію можна ефективно реконструювати.
Устрицеве фермерство: Вплив мікробів на зберігання вуглецю
Мікроби все більше визнаються основними чинниками зберігання та трансформації вуглецю в осаді через метаболізм і катаболізм. У устрицевих фермах вхід від біодепозиції органічного вуглецю також значно впливає на мікробні спільноти, змінюючи чисельність автотрофних і гетеротрофних мікробів та впливаючи на розклад і фіксацію вуглецю в осаді. Більше того, нещодавнє дослідження спостерігало зменшення лабільності вуглецю в осадах, на які вплинула біодепозиція, і віднесло це до зміни функцій фіксації вуглецю в мікробах.
Однак тимчасовий масштаб цього лабораторного експерименту є недостатнім для пояснення варіацій у зберіганні та лабільності органічного вуглецю під час історії вирощування. Мікробна некромаса значно сприяє органічному вуглецю в прибережному осаді, що вважається ключовим фактором для зберігання та стабілізації вуглецю. Варіації в потоці депозиції органічного вуглецю змінюють мікробні спільноти, що може вплинути на частку мікробної некромаси в осаді.
Окрім вуглецю, біодепозиція також впливає на обіг азоту та сірки. Наприклад, азот може сприяти денітрифікації, тоді як сірка може виникати внаслідок анаеробного окислення метану, що відповідно впливає на склад і функції мікробних спільнот. Тому оцінка мікробної активності також вимагає відстеження варіацій вуглецю, азоту та сірки в осаді.
Хронологічні профілі осадів
Устрицеве фермерство,морські осади можуть природно фіксувати історію змін навколишнього середовища та порушень. Вертикальні осадові профілі зазвичай доповнюються хронологічною інформацією, що дозволяє досягти тимчасової відповідності між біогеохімією осадів і історичними подіями. Це дослідження зібрало осадові керни з устрицевої ферми в затоці Санггоу, Китай, з півстолітньою історією вирощування.
На основі історичних записів і знань місцевих фермерів аквакультури розвиток аквакультури в затоці можна поділити на шість етапів з конкретними характеристиками. Екосистемне моделювання було використано для кількісної оцінки багатодесятирічних ефектів інтенсифікації фермерства на потоки депозиції органічного вуглецю.
Параметризована архітектура моделі включала температуру, концентрацію хлорофілу-а та виробництво устриць, моделюючи річні потоки депозиції органічного вуглецю.
Інтегруючи хронологію осадів на основі 210Pb з реконструкціями моделювання потоку, ця методологія дозволила узгодити вуглець, азот, сірку та мікробні спільноти, зафіксовані в осадових кернах, з історичними патернами депозиції органічного вуглецю. Мета цього дослідження полягає в тому, щоб:
- Перевірити, чи сприяє вирощування устриць зберіганню вуглецю та стійкому органічному вуглецю в осаді.
- Оцінити розвиток вирощування устриць і його кореляцію зі зберіганням вуглецю.
- Визначити роль мікробів у зберіганні вуглецю в устрицевій фермі.
Результати цього дослідження підкреслили внесок вирощування устриць у зберігання органічного вуглецю, покращуючи розуміння обігу вуглецю з точки зору біогеохімії осадів.
Можливість стежити за новинами у більш стислому форматі в телеграм каналі головна сторінка сайту