Ecologische Monitoring Kustverdedigingsproject Oostende (t0-situatie, fase 3)
AANVULLENDE STUDIE:
KWANTIFICERING EN KWALIFICERING VAN ORGANISCH MATERIAAL IN MARIENE SEDIMENTEN: HUN ONDERLINGE RELATIES EN DE RELATIE TOT DE KORRELGROOTTEVERDELING
MDK dossiernummer 205.240
RAPPORT Juli 2008
Jan Vanaverbeke, Bart Beuselinck, Ulrike Braeckman, Carl Van Colen, Marleen De Troch,Tom Moens, Annelien Rigeaux, Danielle Schram, Dirk Van Gansbeke, Magda Vincx, Steven Degraer *
Universiteit Gent, Vakgroep Biologie, Sectie Mariene Biologie, Krijgslaan 281/S8, B-9000 Gent* *Huidig adres: : Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, Beheerseenheid van het Mathematisch Model van de Noordzee, Gulledelle 100, 1200 Brussel
Inhoudstafel Samenvatting................................................................................................................................... 2 Inleiding .......................................................................................................................................... 3 Materiaal en Methoden ................................................................................................................... 4 Staalname .................................................................................................................................... 4 Laboratoriumtechnieken ............................................................................................................. 6 Granulometrie ......................................................................................................................... 6 Totaal Organisch Materiaal..................................................................................................... 6 Totaal Organische Koolstof (TOC) ........................................................................................ 6 Opgeloste Organische Koolstof (DOC) .................................................................................. 6 Pigmenten ............................................................................................................................... 6 Vetzuren .................................................................................................................................. 6 Extracellulaire Polymere Substanties (EPS) ........................................................................... 7 Adenosine TriFosfaat (ATP)................................................................................................... 7 Analyse van de data .................................................................................................................... 8 Resultaten........................................................................................................................................ 8 Stabiliteit van het sediment ......................................................................................................... 8 Relaties tussen componenten van het OM onderling .................................................................. 9 Relatie OM met sedimentkarakteristieken ................................................................................ 11 Discussie en conclusies ................................................................................................................. 13 Referenties .................................................................................................................................... 14
1
Samenvatting Tijdens dit project werd onderzoch of er (1) eenduidige relaties bestaan tussen de verschillende componenten van organisch materiaal (OM) in mariene sedimenten; (2) eenduidige relaties bestaan tussen deze componenten en het slibgehalte van het sediment en (3) gelijkaardige resultaten worden bekomen bij het bepalen van het gehalte aan Totaal Organisch Materiaal (TOM) volgens verschillende laboratoriumtechnieken. Op basis van 2 staalnamecampagnes waarbij telkens 25 stations werden bemonsterd, die een brede range aan sedimentkarakteristieken vertonen kon worden aangetoond dat er geen eenduidige relaties bestaan tussen de verschillende componenten van het OM. Verder bleek het ook niet mogelijk om een unieke regressie op te stellen waarbij enige component kon worden geschat uit het slibgehalte van de sedimenten. Dit wijst er op dat bij verder monitoringscampagnes die component(en) effectief moeten worden bepaald die relevant zijn voor de vraagstelling. Alleen schattingen van TOM uit slibgegevens kunnen worden berekend, maar het is duidelijk dat de nodige regressielijnen voor elke monitoringscampagne moeten worden opgesteld. Een andere mogelijkheid bestaat er in om – in het geval van kleinere opdrachten – het TOM gehalte daadwerkelijk te meten. Bij de bepaling van TOM op basis van verschillende methodes blijkt dat het drogen op 60°C en 110°C geen wezenlijke verschillen oplevert, wat er op wijst dat de snellere methode (drogen bij110°C) verder kan toegepast worden. Er waren wel verschillen meetbaar als de moffeltemperatuur werd veranderd Uit literatuur blijkt dat deze ideale temperatuur afhankelijk kan zijn van het slibgehalte. Indien de slibfractie verwaarloosbaar is, wordt door Luczak et al. (1997) een moffeltemperatuur van 500°C aangeraden. Aangezien in de sedimenten die voor onze kust worden aangetroffen deze slibfractie wel aanwezig is, kan het aangewezen zijn om via een gericht onderzoek deze ideale moffeltemperatuur te bepalen. Deze opmerkingen doen echter geen afbreuk aan het feit dat TOM een volwaardige variabele is, als een ruwe schatting van het OM nodig is om een bepaalde wetenschappelijke vraagstelling te onderzoeken (Luczak et al. 1997).
2
Uit deze analyse blijkt dat er alleen voor TOM significante regressies gevonden worden die geassocieerd zijn met een hoge R² (>0.75) na beide staalnames. De volledige regressievergelijking voor beide tijdstippen is: Februari: y=0.347831828 + 0.0526187639 * x Juni: y=0.411736788 + 0.037995367 * x Via een Analysis of Covariance (ANCOVA) werd nagegaan of beide regressies samen te voegen zijn tot 1 regressie die geldig is voor beide periodes. Aangezien de richtingscoëfficient van beide regressies echter significant van elkaar verschilt (t2,46= 2.013; p<0.05) moet echter besloten worden dat deze berekening niet mag worden uitgevoerd.
Discussie en conclusies Uit de resultaten van dit onderzoek blijkt dat er geen eenduidige relaties bestaan tussen de verschillende componenten van het OM. Dit is op zich niet verwonderlijk, omdat uit de definities blijkt dat vb. EPS, vetzuren en Chl a gebruikt worden om heel gedetailleerde aspecten van het volledige spectrum in kaart te brengen.Hieruit volgt echter dat het niet mogelijk is om slechts 1 v variabele te bepalen en daaruit besluiten te trekken omtrent andere variabelen, of om 1 variabele te berekenen op basis van regressievergelijkingen. De verschillende methodieken om TOM te bepalen zijn wel significant aan elkaar gebonden. De hoeveelheid TOM die gevonden wordt bij drogen op 60°C is vergelijkbaar met het TOM gehalte dat gevonden wordt na drogen bij 110°C. Omdat drogen bij 60°C echter meer tijd in beslag neemt (12 uur in plaats van 5 uur bij 110°C) kan bij grote monitoringstaken overwogen worden om de kortste methode te gebruiken. Er moet echter wel opgemerkt worden dat de temperatuur waarbij gemoffeld wordt van belang is. Als de moffeltemperatuur lager ligt dan 550°C kan een aanzienlijk kleiner gehalte aan TOM gemeten worden (tot ongeveer 50% minder bij een moffeltemperatuur van 450 graden). De reden hiervoor kan niet ten volle uit deze studie worden achterhaald. Het staat echter vast dat zouten, ingekapseld water, en ammonium... mee verbranden bij hoger temperaturen (Allen et al. 1974), wat leidt tot hogere schattingen van TOM. Luczak et al. (1997) onderkenden dit probleem ook, maar hun resultaten wezen er toch op dat de bepaling van TOM via de verbrandingstechniek toch een goede maat voor de hoeveelheid OM geeft. Hierbij dient vermeld te worden dat Luczak et al. (1997) aanraden om een temperatuur van 500 graden te gebruiken. Dezelfde auteurs merken echter wel op dat in sedimenten met een grote kleifractie een grotere fout op de meting kan optreden omdat tussen de kleipartikels een grote hoeveelheid structureel water kan ingekapseld 13
zitten. Verder gericht onderzoek, speciaal gericht op het bepalen van de meest geschikte temperatuur en voorbereidingstechniek om sedimenten van het Belgisch Continentaal Plat te moffelen kan de precisie van de metingen ten goede komen. Een laatste aandachtspunt uit deze studie is het feit dat sedimentkarakteristieken niet kunnen gebruikt worden als schatter voor een andere component van het OM. Per staalnamecampagne werd een goede relatie verkregen met het TOM gehalte, maar om het slibgehalte echt als basis te gebruiken voor een schatting van het TOM mogen de regressievergelijken niet significant verschillend zijn. Dit was echter niet het geval. Daaruit volgt dat bij elke monitoringscampagne moet geopteerd worden om ofwel de regressielijn opnieuw op te stellen, ofwel om telkens uit elk staal het TOM gehalte effectief te bepalen.
Referenties Allen SE, Grimshaw HM, Parkinson JA, Quarmby C (1974). Chemical analysis of ecological materials. Blackwell Scientific Publications; 565 pp. Luczak C, Janquin M-A, Kupka A (1997). Simple standard procedure for the routine determination of organic matter in marine sediment. Hydrobiologia 345: 87-94
14
