Marsh orgel

Kärrorgeln är en samling plaströr fästa på en träram som placeras i kärr för att mäta effekterna av översvämningstid och översvämningsfrekvens på kärrvegetationens produktivitet. Informationen används för vetenskapliga forskningsändamål.

Marsh-orgeln utvecklades av James Morris från University of South Carolina med stöd från National Science Foundation och NOAA:s National Centers for Coastal Ocean Science . Deras mål var att kvantifiera kortsiktiga och långsiktiga effekter av havsnivåhöjning på kustprocesser såsom växtproduktivitet , nedbrytning av organiskt material i marken, sedimentation som bidrar till struktureringen av våtmarksstabilitet .

Klimatförändring

Kärrorganet används för att bestämma hur väl olika kustprocesser kommer att reagera på havsnivåhöjningar . Klimatförändringseffekter som accelererad havsnivåhöjning gör att kustkärr upplever högre vattennivåer än normalt, vilket leder till högre salthalt i inlandet, sediment och höjdförluster och förändringar i växtsamhällets struktur.

Dessa konsekvenser kommer att påverka stressgradienter som utsätts för kustvegetation , men toleranserna för dessa växtarter och de avvägningar de kan uppleva är oklara. Denna anordning är ett sätt att direkt manipulera vad kärrvegetation kan uppleva i framtiden och ge bättre insikt i de restaureringsinsatser som behövs för att förhindra skadliga konsekvenser för kustkärr.

Design

Kärrorgeln är en struktur med rader av pipor på olika vertikala höjder. Dessa rör är fyllda med lera och kärrväxtarter planteras i varje rör. De olika vertikala nivåerna representerar varierande vattennivå "höjd" som kärrväxterna skulle uppleva. När tidvattnet ebbar och flyter utsätts rören för stigande och sjunkande vattennivåer. Forskare kan justera olika faktorer, såsom den totala höjden av installationen, översvämningens varaktighet, tillsatta näringsämnen och mycket mer.

Med tiden kan forskare samla information som total ackumulering av växtbiomassa, totalt organiskt material, torvbildning , nedbrytningshastigheter och sedimentering . Data kan användas för att förutsäga den framtida hälsan hos träsket som studeras, och för att sluta sig till hur träsket kommer att reagera på havsnivåhöjningar i framtiden.

Artspecifika effekter

Med många olika konstruktioner och tillvägagångssätt för kärrorganstudier har forskare funnit att kärrväxter kan reagera på framtida havsnivåhöjningar annorlunda, därför är det helt artspecifikt.

Forskare som studerade kärrväxternas reaktioner i tidvattenkärr i nordöstra Stilla havet använde ett kärrorgan och fann att arter som vanligtvis finns i högkärret (översvämmade endast under högvatten eller extrema väderhändelser) som Salicornia pacifica och Juncus balticus var känsliga för ökade översvämningar. Andra arter som Bolboschoenus maritimus och Carex lyngbyei förekom rikligt i kärr på eller över den höjd som motsvarar deras maximala produktivitet. En annan grupp som använde kärrorganet fann också att ökad översvämning minskade biomassan för arter som vanligtvis finns på högre kärrhöjder. Närvaron av grannar minskade den totala biomassan ännu mer.

En grupp forskare använde ett kärrorgan för att utvärdera effekterna av ett invasivt gräs på de inhemska växtsamhällena i en flodmynning i Kina. De fann att det invasiva gräset överlevde bra i optimala höjder, och inte särskilt bra i extrema höga och låga höjder. När det blandas med inhemska arter undertryckte det invasiva gräset den inhemska biomassan med 90 % på mellanliggande höjd där biomassan vanligtvis var störst.

Externa stressfaktorer

Tillsammans med stressen från stigande havsnivåer, påverkas kärrvegetationen också av många yttre källor som stormar, torka , näringsberikning och höjdförändringar med sättningar. Kärrväxternas reaktioner på dessa stressfaktorer har spårats i olika studier med hjälp av kärrorganet.

En grupp som använde kärrorganet för att studera Spartina alterniflora , ett rikligt lågt kärr (vanligtvis översvämmat hela dagen) gräs fann att storm- och torkapåfrestningar ledde till betydligt mindre biomassa ovanjord och underjordisk biomassa än de som planterats under omgivande regnförhållanden. Växter som översvämmades vid höga översvämningar hade dessutom finare rötter och skott vilket resulterade i en växt som är strukturellt svagare.

Tillsats av näringsämnen har potential att hjälpa till med tillväxten av många växtarter, men överskott av näringsämnen kan ha motsatt effekt och vara skadligt för många kärrväxters framgång. I en kärrorganstudie fann forskare ett positivt samband där tillsatt kväve förbättrade växttillväxten vid havsnivåer där växter är mest stressade av översvämningar, och effekterna var större i kombination med förhöjd koldioxid . Emellertid noterade de att kroniskt kvävetillskott från föroreningar minskar tillgången på propagula (en knopp av en ny växt) av översvämningstoleranta arter som skulle förändra arternas dominans och göra myrarna mer mottagliga för kollaps. Denna avvägning har också hittats i kärrorganstudier där näringstillskott har potential att öka primär produktivitet, men kan negativt påverka ansamling av organiskt material och torvbildning .

Kärrväxter kan vara känsliga för höjdförändringar som åtföljer havsnivåhöjningar på grund av att deras önskade livsmiljöer förändras . Med hjälp av kärrorgansuppsättningen upptäckte forskare att för kärrhöjder högre än optimalt förväntat vid låga havsnivåhöjningshastigheter, kommer accelerationen av havsnivåhöjningen att förbättra rottillväxten, organisk ansamling och våtmarksstabiliteten totalt. Men för suboptimala kärrhöjder som förväntas vid snabba höjningar av havsnivån med låg sedimenttillgång, kommer höjningar av vattennivån att leda till minskad rottillväxt och en minskning av höjdökningshastigheten. Detta kan leda till ett snabbt försämrat träsk. Sammanfallande med höjden, fann en grupp forskare som använde kärrorganet att jorden sjunkit mindre i planterade behandlingar än oplanterade kontrollbehandlingar antydde att växter potentiellt kan hjälpa till att lindra förlusten av kärrhöjden på grund av havsnivåhöjning