Spelen watervogels een rol in de fosfaat belasting van meren? Lezing door Winnie Rip en Sebastiaan Schep gebaseerd op werk van Steffen Hahn en Marcel Klaassen
Potentieel veel impact…
? telegraph.co.uk
wikipedia.org
wikipedia.org
Statement “Inputs of Nitrogen from guano of migratory waterfowl…can represent a major input of N and P to certain lakes…” “Vertebrates excreta, particularly of birds, are well known to import large quantities of nutrient, especially N and P to inland waters….” Wetzel (2001) Limnology
' Spelen watervogels een significante rol als nutriëntenbron voor een meer? ' Hoe groot is die rol (landelijke versus lokale schaal)? ' Welke vogels leveren de belangrijkste bijdragen?
Benadering:
computermodel voor landschapsschaal; toegepast voor heel Nederland en een aantal meren.
Niet alles telt mee…
wikipedia.org wikipedia.org
afhankelijk van: ► herkomst voedsel: terrestrisch of aquatisch? ► excretie: terrestrisch of aquatisch
Hoeveel fosfaat?
potentiële belasting door vogels met verschillende diëten naar Hahn, Bauer & Klaassen (2007 & 2008) Freshwater Biology
belasting (g P/vogel/dag)
2,5 gewervelden mix (in)vertebraten gras bieten
2
1,5
1
0,5
0 0
2000
4000
6000 vogelbiomassa (g)
8000
10000
12000
Herbivores
Allochtone nutrient input door herbivoren
S. Hahn, S. Bauer, M. Klaassen
Freshwater Biology 08/2007
Opname Model Gebaseerd op soort-specifiek voedsel opname (IM)
watervogel
AI =Allochtone input
feeding / excretion feeding
allochtone nutriëntbron (XAI) XAI= x * Intake * Pfood * eigenschapterr x = RT / Tf TTf f RT
Tf RT Pfood DER E AM
= = = = = =
(Tf=12h)
Intake = DER / (E * AM) RT
time time
fourageer tijd gemiddelde tijd dat voedsel maag-darm kanaal passeert Fosfaat inhoud van het voedsel relatie dagelijkse energie behoefte en gewicht van de vogel energie inhoud van het voedsel stofwisselingscoëfficiënt
Het opname Model; schatting parameters Intake (IM)
waterbird
log Retention time (h)
AI 0.9
R2 = 0.21, p = 0.026
0.7
allochtone nutriëntbron (XAI)
0.5 0.3
XAI = x * Intake * Pfood * propterr
0.1
x = RT / Tf
-0.1
4.5 4.5
log DER (kJ d-1)
4.0
2.5 2.5
2.7 2.7
2.9 2.9
3.1 3.1
3.3 3.3
3.5 3.5
3.7 3.7
3.9 3.9
(Tf=12h)
4.1 4.1
R2 = 0.94, p = 0.001
Intake = DER / (E * AM)
3.5 3.0
Energy behoefte voedsel parameters
2.5 2.0 1.5 Nagy et al 1999
1.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
log Body mass (g)
Model toepassing – Landelijke tellingen (SOVON; 2001-2004) 26 soorten: eenden (8), ganzen (14) and zwanen (4)
geese ducks swans
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
Ju Se l pt N ov J M an ar ch M ay Ju Se l pt N ov J M an ar ch M ay Ju Se l pt N ov J M an ar ch M ay
# bird days / month (*106)
Herbivoren:
2002
2003
2004
8
Model toepassing herbivoren – heel Nederland category
160.0 geese ducks swans
N input (tons +/- std)
140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0
Ju Se l pt N ov J M an ar ch M ay Ju Se l pt N ov J M an ar ch M ay Ju Se l pt N ov J M an ar ch M ay
0.0
Seizoeneffect: Hoog in winter Laag in zomer
2002
2003
Maandelijkse bijdrage:
1. Ganzen: 46-93% 2. Eenden: 2-42% 3. Zwanen: 0.5-36%
hi te -fr on G ted re g yl . ag W g Ba ig . rn eon ac le M g. ut e Tu M nd a s. ra lla be rd an Pi g. nk -fo Co ot ot Tu ed g Eg ndr . yp a s tia . n fe g. C ral an g ad . a Br g. W en ho t g op . er s.
W
Proportion (%)
Herbivoren – Heel Nederland
soorten
30
4 species = 75%
25
15
Kolgans Grauwe gans
20
Smient
Brandgans
10
5
0
8
Lange termijn trend van Grauwe gans, Kolgans, Brandgans en Smient
© Sovon Vogelonderzoek Nederland © Netwerk Ecologische Monitoring (Sovon, RWS, CBS)
Carnivores
Nutrient input door carnivoren
S. Hahn, S. Bauer & M. Klaassen
Freshwater Biology 10/2007
Carnivoren
Herbivoren
Allochtone fosfaat input op landelijke schaal
0,025 mgP/m2/dag
Excretie in meren en rivieren
0,038 mgP/m2/dag
In totaal 0,063 mg P/m2/dag
Lokale toepassingen
► Botshol ► Ouderkerkerplas ► Loenderveense
plas ► Overzicht plassen Waternet
Botshol
Aantal broedende watervogels in Botshol gedurende 1988-2002 1000 andere herbivore vogels Waterhoen Krooneend Wilde eend Meerkoet Grauwe gans Kokmeeuw
250
200
900 800 700 600 500
150
400 100
300 200
50
100 0
0 1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
aantal broedende kokmeeuwen
aantal broedende herbivore vogels in Botshol
300
Fosfor belasting Botshol: 1988-2004 80 70
kg P /jaar
60 50 40 30 20 10 0 1985
1990
1995
2000
2005
In 2004: jaarlijkse P input vogels 70 kg = gelijk aan P inlaat
Totale fosfaatbelasting Botshol in mgP/m2/dag 4 petgaten afspoeling6 afspoeling5 afspoeling4 afspoeling3 afspoeling2 afspoeling1 Janshof vogels 2jaar gem_jaar
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5
kritische belasting
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
0
Totale fosfaatbelasting Botshol 1988-2005 mgP/m2/d
4
petgaten afspoeling6 afspoeling5 afspoeling4 afspoeling3 afspoeling2 afspoeling1 Janshof vogels 2jaar gem_jaar
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
0
slepend gemiddelde over 1 jaar slepend gemiddelde over 2 jaar
mgP/m2/d
4
petgaten afspoeling6 afspoeling5 afspoeling4 afspoeling3 afspoeling2 afspoeling1 Janshof vogels 2jaar gem_jaar
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5
Vogels
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
0
Ouderkerkerplas
drie belangrijkste vogels Ouderkerkerplas selectie Sovontellingen 2007-2009 12000
aantal vogels
10000 8000 smient grauwe gans
6000
kuifeend
4000 2000 0
datum Figuur -; Aantallen smienten, grauwe ganzen en kuifeenden in 3 winters op de Ouderkerkerplas.
Aantal vogels op Ouderkerkerplas
Winters 2006/2007 t/m 2008/2009
Gemiddeld aantal per dag in maand :
vogeldagen per max vogels winter per dag sept okt Smient 823770 10100 68 609 Grauwe gans 85975 1062 183 363 Kuifeend 16231 168 33 75 Wilde eend 8539 134 29 39 Meerkoet 9144 86 39 27 Kokmeeuw 9831 200 73 72 Krakeend 7176 63 42 34 Overige watervogels zwaar 6843 Overige watervogels licht 15505
nov dec jan feb mrt apr 3255 7783 6900 4625 2942 8 550 583 621 346 145 63 100 94 93 95 37 15 22 44 62 40 30 16 48 46 43 55 33 14 48 43 28 22 22 13 24 35 30 32 26 14
fosforbelasting gemiddeld per maand gemiddeld per vogelsoort
soort smient grauwe gans kuifeend wilde eend meerkoet kokmeeuw krakeend overig zwaar overig licht soepgans Totaal
gP/ind/dag jan feb mrt 0.06 0.57 0.38 0.24 0.23 0.20 0.11 0.05 0.06 0.01 0.01 0.00 0.08 0.01 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.30 0.01 0.01 0.01 0.015 0.00 0.00 0.00 0.23 0.01 0.01 0.01 0.03 0.00 0.00 0.00 0.17 0.00 0.00 0.00 0.81 0.53 0.32
P-Belasting per soort (mgP/m2/dag) apr mei jun jul aug sept okt nov dec gem./jr 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.05 0.27 0.64 0.18 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.12 0.17 0.19 0.08 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.04 0.01 0.01 0.01 0.01 0.12 0.22 0.49 0.87 0.29
.
De netto fosfor input (water)vogels in Ouderkerkerplas bedraagt 0,29 mgP/m2/dag,
Totale fosforbelasting voor Ouderkerkerplas fosforbelasting per seizoen 2.5 vogels (max)
inlaat (max)
P-belasting per seizoen (mgP/m2/d)
2.0
influx GW (max)
percelen (max)
neerslag (max)
1.5 vogels (min)
inlaat (min)
1.0 influx GW (min)
percelen (min)
neerslag (min)
0.5
excessief
toelaatbaar
0.0
Z 5jr
Z 25jr
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
1979
1978
Loenderveense Plas
P-belasting Loenderveense plas (mg/m2 dag)
P-belasting Loenderveense Plas (mg·m-2·d-1) 1970-2004 .40
inlaat (voor Terra Nova) inlaat (voor Loenderveense Plas) kwel neerslag ganzen
.30
-2
-1
P-belasting (mg·m ·d )
.35
.25 .20 .15 .10 .05
klimaatscenario
2002
1998
1994
1990
1986
1982
1978
1974
1970
.00
Relatieve bijdrage watervogels voor het gehele beheergebied van AGV Relatieve bijdrage (plassen)
Relatieve bijdrage (totaal)
Grauwe Gans
Meerkoet overige Wilde Eend Zilvermeeuw Kokmeeuw Knobbelzwaan
overige Brandgans Meerkoet Wilde Eend Kokmeeuw Stormmeeuw
Smient Knobbelzwaan
Kolgans Stormmeeuw
Grauwe Gans Smient Kolgans
Sl ot er N pl aa as H rd ol er la nd m ee s A r nk St ic ev ht Vi ee s nk n A ev nk ee ev ns Vi ee nk e n Pl ev as ee N ns W e Pl as ZO W ijd e Bl Te i rra k W at No er Lo va le en id in de gp r ve Br la s eu en ke se l G Pl r M ev e as en aa se rs Kl se Pl M as v e aa en rs se se pl ve as en se pl as
P-belasting (mg P/m2,d)
Analyse P-belasting plassen Waternet P-belasting (mg P/m2,d) als gevolg van vogels
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00 overige Meerkoet Wilde Eend Zilvermeeuw Kokmeeuw Knobbelzwaan Kolgans Stormmeeuw Grauwe Gans Smient
Conclusies ► Watervogels
zijn soms een belangrijke P bron: 30% van totale P-belasting plas in Ouderkerkerplas ► Met name smienten kunnen voor een aanzienlijke belasting zorgen ► Smienten hebben een voorkeur voor plassen zonder recreatie omdat ze overdag slapen op de plas ► P belasting is onderschatting: ►1.
omdat meeste herbivore vogels ‘s nachts op de plassen slapen en tellingen zijn overdag ►2. De trend van de belangrijkste herbivore vogels nog steeds stijgend is.
Model Waterbirds van NIOO ► Model
NIOO goed bruikbaar, ► download: http://www.nioo.knaw.nl/content/kwantitat ieve-bepaling-van-de-aanvoer-vanvoedingsstoffen-door-watervogelszoetwaterhabitats
Ouderkerkerplas: Conclusies ►
►
►
►
Er overwinteren veel vogels op de plas die een grote fosforbelasting veroorzaken. Het merendeel van deze belasting komt van smienten. Er zijn ruim 800.000 vogeldagen van de smient per jaar, op een gemiddelde januaridag zitten er ca. 7000. Ook de belasting van de grauwe gans is substantieel (soms tot 1000 exemplaren per dag) in de winterse fosforbelasting. De belangrijkste fosforbronnen zijn, in afnemende belasting ► ► ► ► ►
►
Influx grondwater (0.4 – 0.8 mgP/m2/d) Vogels (0.3 – 0.4 mgP/m2/d) Inlaatwater Bullewijk (0.2 mgP/m2/d) Afstroming (0.1 – 0.25 mgP/m2/d) Neerslag (0.1 mgP/m2/d)
een totale berekende P belasting van 1.1 – 1.8 mgP/m2/d.
Model NIOO: ' bruikbaar voor lokale of regionale schaal ' download: www.nioo.knaw.nl/PDI
Herbivores Carnivores
Thank you for your attention!
The Dropping Model Intake (IM)
Excretion (DM)
waterbird
feeding / excretion
AI AI = RT * DrR * DrM * Nfaeces * propterr
time
R2 = 0.21, p = 0.026
1.7
log Dropping rate (h-1)
log Retention time (h)
0.9
RT
0.7 0.5 0.3 0.1 -0.1
R2 = 0.58, p = 0.001
0.4
log Dropping mass (g)
RT
1.5 1.3 1.1 0.9 0.7
2.5
2.7
2.9
3.1
3.3
3.5
3.7
log Body mass (g)
3.9
4.1
R2 = 0.87, p = 0.001
0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
2.5
2.7
2.9
3.1
3.3
3.5
3.7
log Body mass (g)
3.9
4.1
2.5
2.7
2.9
3.1
3.3
3.5
3.7
log Body mass (g)
3.9
4.1
Model parameters Basic model Average food & faeces:
duck:0.8kg N (mg / g dm)
goose:2.2kg
50
N P
40
30 10
10 8 6 4
swan: 9.8kg
2 0
0
food
faeces
P (mg / g dm)
Test specimen:
Model results: Allochthonous Input 8.0
a
N
6.0 4.0
b
0.8
a b
0.6
2.0
0.4 0.2
0.0
0.0 1000
3000
5000
7000
P input (g d-1)
N input (g d-1)
P
9000 11000
Body mass (g) Nitrogen: IM >> DM Duck-goose-swan: 63% 79% 108% Min-Max: 0.3 – 5.7g N d-1
Phosphorus: IM =/> DM Duck-goose-swan: -4% 6% 23% Min-Max: 0.03 – 0.6g P d-1
6
Model results: Uncertainty analysis Monte-Carlo simulations:
each parameter normal distribution with mean +/- SE
0.15
Frequency
n=30,000
Result: Full randomized IM < DM (p=0.04)
0.15
Intake model
Dropping model
0.12
0.12
0.09
0.09
0.06
0.06 duck goose swan
0.03
Frequency
IM: RT, DER, E, AM, Xfood DM: RT, DrR, DrM, Xfaeces
0.03
0.00
0.00 1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
13.0
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
13.0
Per capita nitrogen input (g d-1)
Partly randomized (1factor with SE=0) 0.30
0.30
SERT = 0
Dropping model
Reduction in CV’s IM: RT - 80% DM:
RT - 24% DrM - 23%
Frequency
0.25
SERT & SEDM= 0
0.25
0.20
0.20
0.15
0.15
0.10
0.10 duck goose swan
0.05 0.00
0.05 0.00
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
13.0
1.0
3.0
5.0
Per capita nitrogen input (g d-1)
7.0
9.0
11.0
13.0
Frequency
Intake model
4.0
4.0
0.0
(C) 0.5
1.5
1.0
breeding
0.5
0.0 Little tern Black tern Arctic tern Common tern Sandwich tern Little egret Purple heron Gr. white egret Grey heron Great cormorant
(A)
Little gull Mediterranean gull Black-headed gull Mew gull L. black-backed gull Herring gull Yellow-legged gull Gr. black-backed gull
6.0
P (g d-1)
8.0
P (kg season-1)
2.0
Little tern Black tern Arctic tern Common tern Sandwich tern Little egret Purple heron Gr. white egret Grey heron Great cormorant
N (g d-1) 12.0
Little gull Mediterranean gull Black-headed gull Mew gull L. black-backed gull Herring gull Yellow-legged gull Gr. black-backed gull
N (kg season-1)
Model results 11
(B)
10.0 3.0
2.0
2.0 1.0
Intake > Excretion
0.0
(D)
0.4
difference: -N>P - piscivore > omnivore
0.3
0.2
0.1
0.0
model uncertainty Intake model: - energy estimates Excretion model: - N(P) concentration
weg Great cormorant
Grey heron
Common tern
Purple heron
Great white egret
Black tern
Black-headed gull
Mew gull
Herring gull
L. black-backed gull
0.5
Gr. black-backed gull
1.0
Mediterranean gull
Proportion seasonal loading (± SD)
Results: landscape 12
non-breeding
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
breeding
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
M2
Slide 44 M2
The nitrogen surplus is the difference between the input by mineral fertilisers, livestock manure, atmospheric deposition, biological nitrogen fixation and other inputs such as sewage sludge, and the output in the form of harvested crops. The nitrogen surplus indicates the nitrogen which potentially can be lost to groundwater and surface waters and cause eutrophication problems. MarcelK; 9-3-2007
Botshol ► T:\WS\P&R\Syst.analyse\Ecologie-
Winnie\Winnie\proefschrift\chapters all\chapter 8 enclosure\Val\submitted\reviewers\submitt ed 2\fig p8 grazing submitted 2 ► Fig 4 grazing ned
9
Model Carnivoren waterbird
AI
2 models:
I. Intake model:
AI = f(Xfood)
II. Excretie model:
AI = f(Xfaeces)
AI - fourageer strategie externe fourageerders interne fourageerders
Niet broedend (# volwassen) dagelijks AI
Broedend (# nests) seizoen AI AI= b * AIchicks + AIadult* nesting time
10
Model: Parameters – birds Vogels: 18 soorten:
external loaders meeuwen (8) external/internal loaders aalscholver, reiger (4) stern (5)
Niet-broedend:
Juli 2001 – Juni 2004 geteld door SOVON
Broedend:
binnenland 2002-2004
Voedsel &Uitwerpselen: DER: E: AM: Xfood: Nfaeces: Pfaeces:
10.456 * BM0.6808 (Nagy et al 1999) 23.9 kJ g-1 (arthopode/vertebraten, Karasov 1990) 0.76 puur vertebraten & vertebraten/invertebraten mix 103 mg g-1 dm 47 mg g-1 dm (n=16 studies)
UITZOEKEN DM
12
Results: landscape
Nutrient belasting door carnivore vogels Year
P (tons)
N (tons)
Internal
External
Internal
External
2001/02
22-35
17
47-124
36-87
2002/03
26-40
17-18
55-144
37-89
2003/04
27-43
19-20
58-152
41-98
58-65% internal loader 73% nonbreeding birds
N: 0.26-0.65 kg*ha-1 P: 0.12–0.16 kg*ha-1 N: 0.13 mgN/m-2dag P: 0.038 mgP/m-2dag
11
Model results
Proportion seasonal loading
0.2
non-breeding
0.1
0.0 0.5
breeding
0.4 0.3 0.2
blijven
2003
Ja M n ar ch M ay
2002
Ja M n ar ch M ay Ju l Se pt N ov
Ju l Se pt N ov
0.0
internal external Ja M n ar ch M ay Ju l Se pt N ov
0.1
Niet alles telt mee… aquatisch
terrestrisch
Allochtone nutriënteninput
Feeding / excretion
Xai
totale foerageertijd
RT
retentietijd
Tf RT
retentietijd
Time Hahn, Bauer & Klaassen (2008) Freshwater Biology
Model toepassing – Nederland
P belasting door herbivore vogels
zoetwater NL: 357.440ha N: 0.74-1.40 kg*ha-1
P: 0.09-0.10 kg*ha-1
N: 0,29 mg N m-2 dag-1 P: 0,03 mg P m-2 dag-1
7
