[TERJEMAHAN] Variasi Minimal Stok Karbon Organik Lamun dalam Skala Waktu Lebih Pendek pada Bentang Laut Subtropis Heterogen

[TERJEMAHAN]

Seagrass Organic Carbon Stocks Show Minimal Variation Over Short Time Scales in a Heterogeneous Subtropical Seascape

Variasi Minimal Stok Karbon Organik Lamun dalam Skala Waktu  Lebih Pendek pada Bentang Laut Subtropis Heterogen

Jimena Samper-Villarreal^1,2,3 & Peter J. Mumby^1,4 & Megan I. Saunders^1,5,6 & Chris Roelfsema⁷ & Catherine E. Lovelock⁴

Received: 23 August 2016 /Revised: 2 February 2018 /Accepted: 8 February 2018

Coastal and Estuarine Research Federation 2018

ABSTRAK

Inisiatif karbon biru membutuhkan pemantauan cadangan karbon yang akurat. Kami memeriksa sumber variabilitas dalam lamun organik cadangan karbon (C_org), kontras spasial dengan skala temporal pendek. Morfologi lamun dan sedimen stok Corg diukur dari biomassa dan inti sedimen dangkal yang dikumpulkan di Moreton Bay, Australia. Sampel dikumpulkan antara 2012 dan 2013, dari total 77 situs yang membentang gradien kekeruhan air. Ukuran lingkungan dari kualitas air antara tahun 2000 dan 2013 mengungkapkan fluktuasi musiman yang kuat dari musim panas ke musim dingin, namun biomassa lamun tidak menunjukkan temporal variasi. Tidak ada variabilitas temporal dalam stok C_org, selain stok biomassa di bawah tanah sedikit lebih tinggi pada Juni 2013. Lokasi lamun dikelompokkan menjadi lokasi kehilangan sungai, pesisir, dan lamun dan variabilitas temporal pendek dari Saham C_org dianalisis dalam kategori ini untuk memberikan wawasan yang lebih jelas ke dalam pola temporal. Di atas tanah saham C_org serupa antara padang rumput pesisir dan sungai. Di bawah tanah, persediaan C_org tertinggi di padang rumput pesisir, diikuti oleh padang rumput sungai. Stok sedimen C_org di padang rumput sungai jauh lebih tinggi daripada di padang rumput pesisir dan daerah kehilangan lamun, tanpa ada perbedaan dalam sedimen stok C_org antara dua kategori terakhir ini. Padang rumput lamun Riverine, lebih tinggi kekeruhan, memiliki total stok C_org lebih besar daripada padang rumput di daerah lepas pantai terlepas dari waktu. Kami menyarankan agar penilaian stok C_org harus memprioritaskan pengambilan sampel di atas gradien spasial, tetapi pemantauan berulang-ulang dalam skala waktu yang singkat lebih kecil kemungkinannya jika diperlukan kondisi lingkungan tetap stabil.

Kata kunci       : Karbon biru. Penyerapan karbon. Stok karbon. Penyerap karbon

PENDAHULUAN

Sebanyak 0,1% padang lamun hidup di permukaan laut, padang lamun merupakan salah satu organisme penyerap karbon terbesar di dunia dan diperkirakan akan menurun sekitar 7% per tahun (Orth et al. 2006; Waycott et al. 2009). Kemerosotan atau hilangnya padang lamun tidak hanya mengurangi fungsinya sebagai global C_org sink (Nellemann et al. 2009; Sifleet et al. 2011), tetapi juga menghasilkan paparan sedimen C_org stok hilang melalui erosi (Bos et al. 2007; Fonseca dan Fisher 1986; Marbà et al. 2015; Pendleton et al. 2012). Oleh karena itu, pelu adanya mengidentifikasi faktor apa saja yang mempengaruhi ukuran dan stabilitas stok lamun C_org dari waktu ke waktu karena sangat penting untuk pengembangan inisiatif konservasi dan manajemen.

Pola variabilitas spasial dalam stok lamun C_org telah dipelajari dengan beberapa skala. Kapasitas padang lamun untuk banyak memproduksi C_org sink bervariasi di antara lintang yang berbeda dan wilayah biogeografis (Duarte et al. 2010), dan variasi dalam stok lamun C_org telah dikaitkan dengan variasi dalam komposisi spesies (Lavery et al. 2013; Rozaimi et al. 2013), kompleksitas struktural kanopi (Samper-Villarreal et al. 2016), kedalaman air (Samper-Villarreal et al. 2016; Serrano et al. 2014), kekeruhan air, dan tinggi muka gelombang (Samper-Villarreal et al. 2016). Masih sedikit yang kurang ketahui tentang duniawi variasi dalam saham C_org atau faktor-faktor yang dapat mempengaruhi produksi C_org penyimpanan di padang lamun dari waktu ke waktu. Sampai saat ini, penelitian dikuantifikasi variabilitas dalam konten lamun C_org dari inti sedimen pada skala spasial (Fourqurean et al. 2012; Lavery et al. 2013; Samper-Villarreal et al. 2016; Sifleet et al. 2011) atau lebih lama skala temporal (100 hingga 1000 tahun) (Mazarrasa et al. 2017; Samper-Villarreal et al. 2018). Namun pemahaman mengenai variasi temporal dalam konten C_org pada skala waktu yang lebih pendek (mis. bulan  ke musim) sangat terbatas. Ini akan bermasalah karena skala waktu inisiatif pengelolaan dan konservasi beroperasi biasanya lebih bertahun-tahun, dengan demikian ada ketidakcocokan temporal antara pemahaman kita tentang penyimpanan Corg proses dalam lamun dan inisiatif konservasi yang mencari untuk melindungi lamun dan stok C_org terkait. Biomassa lamun berfluktuasi dalam skala waktu musiman-tahunan di daerah tropis (Coles et al. 2007; Unsworth et al. 2010), subtropis (Fourqurean et al. 2001; McMahon 2005; Preen 1992; Roelfsema et al. 2014b), dan daerah beriklim sedang (Bos et al. 2007; Duarte 1989). Padang lamun dapat bergeser dengan cepat dari Lamun yang mendominasi negara-negara tandus, misalnya selama musim dingin terdapat di daerah beriklim sedang (Bos et al. 2007), yang secara teori bisa mempengaruhi kapasitas penyimpanan C_org.

Padang lamun biasanya menyimpan hasil fotosintesis C_org dengan memproduksi biomassa ke atas tanah dan bawah tanah. Lamun dengan sedimen yang kaya C_org yang berasal dari lamun dan bahan organik (Kennedy et al. 2010), dan mencegah erosi yang disimpan sedimen C_org (Koch et al. 2006). Secara kolektif, Corg berasal dari sumber internal dan eksternal terdiri stok total sedimen Corg di padang lamun (Kennedy et al. 2010). Kita bisa berharap bahwa selama periode pertumbuhan lamun akan ada peningkatan tidak hanya pada saham C_org di tahun biomassa lamun, akan tetapi juga dalam pengendapan organik halus partikel kaya dari kolom air.

Sebaliknya, selama periode hilangnya lamun musiman, partikel halus yang terkait dengan bahan organik yang hilang dari sistem karena kekurangan perlindungan dari erosi yang diproduksi oleh biomassa lamun (Bos et al. 2007; Marbà et al. 2015). Mengingat potensi musiman variasi dalam kondisi yang mempengaruhi penyerapan K_org dan penyimpanan, penilaian saham C_org mungkin terlalu tinggi atau terlalu rendah maka Saham C_org akan bergantung pada jangka waktu pada pengukuran tertentu. Variabilitas temporal jangka pendek dari penyimpanan C_org dalam lamun seascape harus dinilai untuk memahami jangka panjang lintasan dalam penyerapan atau emisi dari C_org padang lamun.

Teluk Moreton di Queensland Tenggara, Australia, memiliki pameran variasi musiman antar-tahunan yang kuat dalam kualitas air (di sini fokus pada kejernihan air), dengan air yang sangat rendah kualitasnya lalu diamati selama bertahun-tahun dengan teliti (Maxwell et al. 2014). Kami berhipotesis bahwa stok biomassa C_org akan bervariasi secara musiman dan terus bertambah selama periode musim panas dari meningkatnya lamun pertumbuhan. Stok sedimen Corg diperkirakan lebih besar dari stok biomassa dan bervariasi dalam skala temporal pendek, dengan stok sedimen yang lebih tinggi selama periode musim panas dari peningkatan input lamun dan input tangkapan. Saham C_org diperkirakan akan menurun selama periode musim dingin ketika lamun berkurang dan bahan organik yang terus terkikis dari sedimen. Disini,  kami menghitung (1) variabilitas musiman antar tahunan dalam air dengan parameter kualitas (suhu, salinitas, kekeruhan, total N dan P, klorofil, oksigen terlarut, dan pH) selama beberapa skala dekade; (2) variabilitas temporal dalam karakteristik biomassa lamun dan saham Corg dalam tiga musim berbeda dengan dua pengambilan sampel di wilayah yang mencakup berbagai kondisi lingkungan; dan (3) pengaruh variabel lingkungan dan biologis terhadap Saham Corg di Moreton Bay. Memajukan pemahaman kita tentang bagaimana lamun saham C_org merespon pada skala temporal pendek dalam bentang laut tentu sangat penting untuk manajemen yang memadai dan inisiatif pemantauan.

METODE

Studi Pustaka

Kami melakukan penelitian di Moreton Bay, SE Queensland, Australia (27 ° S, 153 ° E) (Gbr. 1), Laut Koral yang ditutupi oleh dua pulau pasir terbesar di dunia. Teluk tersebut memiliki kedalaman rata-rata 12 m dan memiliki kisaran pasang surut semi-diurnal 1,7 m (Tibbetts et al. 1998). Teluk Moreton diklasifikasikan sebagai suatu muara yang didominasi oleh banyak gelombang (WDE) (Ryan et al. 2003). Lamun yang berlimpah di Teluk Moreton, dan telah diperkirakan memberikan kontribusi 36.000 ton C per tahun − 1 dari total 501.000 ton karbon dari produsen primer di laut Indonesia daerah setiap tahun (Abal dan Dennison 1996; Abal et al. 1998; Dennison dan Abal 1999; Eyre dan McKee 2002). Terdapat tujuh spesies lamun, dengan Zostera muelleri yang sangat berlimpah (Abal et al. 1998; Dennison dan Abal 1999; Sebelumnya 1992). Lamun di Moreton Bay terdapat di sepanjang gradien kualitas air, dengan kualitas air yang lebih rendah di sisi barat daripada di sisi timur teluk. Barat sisi Teluk Moreton menerima limpasan dari pengeringan sungai sebesar 21.220 km2 tangkapan, dan memiliki waktu tinggal yang tinggi diperolah dari pembilasan terbatas ke laut terbuka (Dennison dan Abal 1999). Beberapa daerah secara konsisten memiliki air kualitas rendah, teori yang menjelaskan hilangnya lamun seperti di mulut Sungai Logan, Teluk Bramble, dan Selatan Deception Bay; meskipun lamun telah tumbuh kembali diamati pada yang terakhir sejak 2011 (Abal et al. 1998; Dennison dan Abal 1999; Hyland et al. 1989; Maxwell et al. 2015; Roelfsema et al. 2013; Roelfsema et al. 2009). Area dengan kekeruhan air yang rendah terjadi di sisi timur teluk di tempat yang terdapat banyak keanekaragaman spesies.

Variasi musiman dalam biomassa padang lamun telah dilaporkan sebelumnya pada Teluk Moreton, dari pengamatan yang dibuat empat kali setahun antara tahun 1988 dan 1990 (Preen 1992) dan dengan analisis bulanan dan tahunan menggunakan penginderaan jauh bagian Timur antara tahun 2004 dan 2013 (Lyons et al. 2013; Roelfsema et al. 2014b). Sebaliknya, kurangnya variabilitas musiman yang telah diamati selama satu tahun penelitian yang diambil sampel biomassanya dalam empat waktu pada tahun 2011, setelah banjir terbesar dalam 100 tahun terakhir (Maxwell et al. 2014).

Desain Sampling

Pengambilan sampel dilakukan di dua wilayah studi di Moreton Bay, yang dipilih untuk span variabilitas spasial komposisi spesies lamun dan parameter fisik di Indonesia Moreton Bay: (1) Gradien BTurbidity dan (2) Blow Kekeruhan. Di wilayah studi Turbidity Gradient, enam intertidal situs diambil sampelnya di masing-masing dari delapan lokasi yang banyak ditemukan Zostera muelleri dan Halophila ovalis sepanjang gradien kekeruhan air (Gbr. 1, Tabel 1, Tabel Tambahan 1). Empat dari delapan lokasi memiliki sedimen yang tidak bervegetasi, tetapi munculnya padang lamun telah dilaporkan di masa lalu (Dennison dan Abal 1999), dan kondisi lingkungan cocok untuk lamun berdasarkan ketersediaan cahaya bentik dan tinggi gelombang (Callaghan et al. 2015; Saunders et al. 2013). Substrat bentik terdiri sedimen yang sebagian besar berlumpur. Di setiap lokasi di dalam wilayah studi Gradient Turbiditas, enam lokasi pengambilan sampel dipilih secara acak dari dalam plot 50x50 m yang ditempatkan secara acak (Samper-Villarreal et al. 2016). Pengambilan sampel pada wilayah yang keruh, terjadi pada 29 individu dalam Bagian Timur, yang merupakan area spasial kekeruhan rendah yang konsisten, namun dengan variasi spasial dalam lamun komposisi spesies dan kedalaman air (0,8 hingga 3,7 m) (Gbr. 1, Tabel 1, Tabel Tambahan 1). Enam spesies lamun adalah hadir di wilayah Turbiditas Rendah dengan tata ruang yang konsisten distribusi spesies dari waktu ke waktu (Roelfsema et al. 2014b). Substrat bentik terutama terdiri dari pasir (Samper-Villarreal et al. 2016). Untuk kedua wilayah studi, pengambilan sampel dilakukan pada bulan Juni – Juli 2012 (musim dingin Australia) dan Februari – Maret 2013 (musim panas Australia). Kekeruhan Situs gradien disampel untuk ketiga kalinya pada Juni-Juli 2013. Di semua lokasi di kedua wilayah, sampel inti sedimen adalah dengan dikumpulkan secara berpasangan: satu inti untuk menilai biomassa lamun, berdekatan ke inti lain yang digunakan untuk menilai sedimen karakteristik.

Variabilitas Temporal Kualitas Air

Variasi musiman kualitas air disebabkan oleh kondisi subtropis di Teluk Moreton mungkin berdampak pada lamun dan lamun saham Corg di dalam bay. Kami memperoleh informasi pada kualitas air untuk lokasi di Turbidity Gradient wilayah studi untuk periode 2000-2013 dari Healthy Program Pemantauan Kesehatan Ekosistem Perairan (EHMP) set data muara / laut (EHMP 2014). Informasi kualitas air untuk setiap lokasi diperoleh dari EHMP terdekat stasiun pemantauan. Data pemantauan kualitas air dari masing-masing delapan lokasi dalam gradien kualitas air adalah hasil rata-rata untuk setiap periode musim panas dan musim dingin per tahun dalam setiap stasiun. Nilai musim panas Austral terdiri dari rata-rata untuk bulan Desember, Januari, dan Februari, sementara nilai musim dingin terdiri dari bulan Juni, Juli, dan Agustus. Data kualitas air untuk setiap lokasi termasuk yang berikut: Kedalaman secchi (m), klorofil a (μg l-1), total nitrogen (mg l-1), fosfor total (mg l-1), salinitas (ppt), dan suhu (°C). Daerah Turbiditas Rendah disajikan secara keseluruhan secara spasial karakteristik lingkungan yang konsisten (JS-V personal observasi dan data yang tidak dipublikasikan) dan data hanya tersedia untuk satu lokasi pemantauan kualitas air EHMP di Bagian Timur. Karena itu, parameter kualitas air untuk ini area sudah dimasukkan ke dalam Turbidity Gradient analisis kualitas air sebagai daerah dengan kekeruhan rendah di Bagian Timur. Oleh karena itu, analisis terpisah khusus untuk satu stasiun di wilayah Turbiditas Rendah tidak diperlukan. Air waktu tinggal untuk setiap lokasi adalah nilai rata-rata dari tempat tinggal rentang waktu dilaporkan untuk Teluk Moreton (Dennison dan Abal 1999).

Stok C_org Lamun pada Atas dan Bawah Tanah

Penilaian kadar biomassa lamun dinilai dari sampel inti (15 cm diameter × kedalaman 20 cm) dari setiap situs. Sampel dibilas bersih dari sedimen di lapangan menggunakan kantong mesh 1-mm untuk menahan bahan lamun. Sampel lamun disimpan di es dalam bidang, dan kemudian disimpan pada -20 ° C hingga diproses lebih lanjut. Selama pemrosesan, jumlah tunas per spesies di masing-masing inti diukur, dan bahan biomassa dipisahkan oleh spesies ke atas tanah (daun dan batang daun) dan di bawah bahan tanah (akar, rimpang, dan daun). Epifit dikikis menggunakan forsep laboratorium, dan dengan perendaman dalam 10% asam klorida (HCl). Setiap komponen biomassa dikeringkan pada 60 ° C dan biomassa akhir dihitung dengan mengalikan bobot kering dari setiap komponen (g DW) dengan area sampel (m2). Foto diambil dari tiga pucuk daun per spesies di setiap inti untuk estimasi luas daun menggunakan Gambar J (Rasband 1997-2014). Indeks luas daun (LAI, m2 bahan daun m-2 permukaan) dihitung untuk setiap spesies per sampel sebagai luas daun satu sisi (m2) dikalikan dengan pucuk kepadatan (jumlah pucuk × area sampel (m2)). Ketika satu spesies hadir dalam sampel, maka total LAI didefinisikan sebagai jumlah LAI untuk semua spesies. Stok Biomassa C_org diperkirakan berdasarkan biomassa lamun ditemukan di inti biomassa dan isi C_org dari biomassa. Konten C_org diukur dari tiga yang dipilih secara acak subsampel daun lamun kering dan homogen dan rimpang secara terpisah untuk setiap spesies. Konten C_org dari spesies dominan di Moreton Bay, Z. muelleri dan H. ovalis, diukur selama tiga periode pengambilan sampel (Musim Dingin 2012, Musim Panas 2013, dan Musim Dingin 2013) di empat lokasi di Indonesia Gradient Turbiditas: Pelabuhan Brisbane, Penipuan Utara Bay, Wellington, dan terakhir Myora (Gbr. 1). Konten C_org tadinya diukur dari sampel di wilayah Kekeruhan Rendah spesies yang jarang terjadi pada Turbidity Gradient, terutama Halophila spinulosa, Halodule uninervis, Cymodocea serrulata, dan Syringodium isoetifolium (Tabel Tambahan 1). Biomassa Konten Corg diukur dengan menggunakan penganalisa unsur pada Fasilitas Isotop Stabil UC Davis (http://stableisotopefacility.ucdavis.edu).