Dutch below
Sea turtles have been overharvested in the past, resulting in their endangered population status. But since two decades, their populations have recovered in certain areas around the world, and their ecological role is unfolding. The seagrass meadows they feed on are returning to their naturally grazed state as a result. Some are even becoming overgrazed. How does the return of the sea turtle affect the functioning of coastal ecosystems?
A research team analysed the seagrass ecosystem value (such as coastal protection and carbon storage) along a turtle grazing area from low to high. In experiments, they determined the impact of recovering sea turtle populations on ecosystem functioning. The team, led by Wageningen University, with colleagues from the Netherlands and the Dutch Caribbean, recently published their findings in Global Change Biology.
Seagrass meadows provide us with a range of goods and services. For example, they provide a habitat and food for many commercially important fish species. They also help protect the coast by stabilising sediment, and reducing wave energy. With the return of the large herbivore – the sea turtle – it is important to quantify their impact on the ecosystem services a seagrass meadow can provide. Often these services are measured separately, but in the new study, the most essential services have been assessed together to assess the ecosystem’s multifunctionality.
Combining ecosystem services in one index
“Our approach to measuring different ecosystem functions simultaneously and combining these in one ecosystem-multifunctionality-index is new for marine habitats and led to striking results,” says Marjolijn Christianen, lead investigator of the study. “We found that medium turtle grazing pressure increased carbon storage and nutrient cycling in seagrass meadows. On the other hand, fish biomass and other services were higher in meadows without turtle grazing. More importantly, we found a simultaneous collapse of all these services under severe turtle grazing pressure.”
Cages were used to keep turtles from grazing the seagrass to mimic the – no-grazing scenario
Integrative approach for balanced ecosystems
Based on these results, the authors argue that the successful return of the sea turtle should be accompanied by the protection of their habitat, seagrass meadows, as well as their predators, who can influence turtle grazing behaviour through fear effects. “Based on recent insights from studies in the Bahamas, the resulting spatial variation in grazing pressure can probably prevent habitat collapse,” says Fee Smulders, co-author of the study. Christianen: “By taking an integrative ecosystem approach to management, we can maintain high ecosystem multifunctionality, as well as balanced ecosystems that can sustain natural densities of charismatic sea turtles”.
Pristine seagrass meadows
Green sea turtles are considered the megaherbivores of the ocean. Since their populations have been decimated, scientists have become accustomed to studying and experiencing ungrazed seagrass meadows. These lush seagrass meadows dominated by sturdy species are considered healthy, in ‘pristine’ condition, and very valuable. But with the return of the green sea turtle in many coastal areas in the past decades – due to successful conservation – many seagrass meadows have been transformed into grazed seascapes.
An earlier paper published in Nature, Ecology and Evolution by Wageningen researchers discussed how we must reconsider our view of a pristine seagrass meadow, which likely consists of a mosaic of (heavily) grazed patches and ungrazed patches with high plant species diversity and higher biodiversity in general. This mosaic seascape may be more natural, even though the ecosystem value may be slightly lower than ungrazed meadows. Now that the different grazing scenarios (high turtle abundance, low abundance, sometimes hyper-abundant) coincide in all three ocean basins where turtles are found, the outcomes of these new studies are even more globally relevant and urgent. The findings can also be used to predict ecosystem impacts of future shifts.
Three scenarios of megaherbivore grazing intensity can be observed in tropical seagrass ecosystems with green turtles as megaherbivores worldwide (Fig a). The turtle’s ecological role is rapidly unfolding in numerous foraging areas where populations are recovering through conservation after centuries of decline, with an increase in recorded overgrazing episodes. In field experiments, researchers assessed the effects of simulated grazing intensity scenarios on ecosystem functions and multifunctionality (Fig b) in a tropical Caribbean seagrass ecosystem over an 18-month period.
More info in the Dutch Caribbean Biodiversity Database
De zeeschildpad komt terug, wat betekent dat voor het functioneren van ecosystemen?
In het verleden is er veel op zeeschildpadden gejaagd, waardoor ze met uitsterven worden bedreigd. Maar sinds twee decennia hebben ze zich in een aantal gebieden over de hele wereld hersteld. Hun rol in het ecosysteem komt daarmee terug. Zo wordt zeegras – hun voedingsbron – weer op een natuurlijke manier begraasd. Op sommige plekken wordt zeegras zelfs overbegraasd. Wat betekent de terugkeer van de zeeschildpad voor het functioneren van ecosystemen langs de kust?
Een onderzoeksteam heeft in een gebied met grazende zeeschildpadden de waarde van zeegras-ecosystemen geanalyseerd (waarbij bijvoorbeeld naar kustbescherming en koolstofopslag werd gekeken). Via experimenten bepaalden ze het effect van de zich herstellende populaties schildpadden op het functioneren van het ecosysteem. Het team, onder leiding van de Wageningen University, met collega’s uit Nederland en het Caribisch gebied, publiceerde hun bevindingen onlangs in Global Change Biology.
Velden met zeegras voorzien ons van verschillende diensten. Ze vormen bijvoorbeeld een habitat voor veel vissoorten die commercieel belangrijk zijn, en bieden hen voedsel. Ook helpt zeegras de kust te beschermen, doordat het sediment stabiliseert en golfslag vermindert. Nu de grote grazer – de zeeschildpad – is teruggekeerd, is het belangrijk om te bepalen wat voor impact dat heeft op de diensten die een zeegras-ecosysteem kan leveren. Vaak worden deze diensten afzonderlijk gemeten, maar in de nieuwe studie zijn de belangrijkste diensten samen onderzocht om de multifunctionaliteit van het ecosysteem te beoordelen.
Combinatie van ecosysteemdiensten in één index
“Onze aanpak om verschillende functies tegelijkertijd te meten, en die te combineren in één multifunctionaliteitsindex voor ecosystemen, is nieuw voor mariene habitats,” zegt Marjolijn Christianen, hoofdonderzoeker van de studie. “Het leidde tot opvallende resultaten. We zagen dat koolstofopslag en nutriëntencyclus hoger lagen in velden zeegras met een gemiddelde graasdruk. Anderzijds bleken de hoeveelheid vis, en andere diensten, hoger te zijn in onbegraasde velden. Maar nog belangrijker: we zagen dat al deze diensten bezweken bij een zware graasdruk.”
Om het scenario ‘geen-begrazing’ na te bootsen, werden er kooien gebruikt om te voorkomen dat schildpadden bij het zeegras konden.
Integrale aanpak voor een evenwichtig ecosysteem
Op basis van de resultaten stellen de auteurs dat de succesvolle terugkeer van de zeeschildpad moet samengaan met de bescherming van hun habitat (zeegras) en hun natuurlijke vijanden. Deze predatoren kunnen het graasgedrag van schildpadden beïnvloeden door het effect van angst. “Recent zijn er daar op de Bahama’s studies naar gedaan. Op basis van die inzichten, denken we dat ruimtelijke variatie in graasdruk die daaruit ontstaat, waarschijnlijk kan voorkomen dat habitats bezwijken,” aldus Fee Smulders, co-auteur van de studie. Christianen: “Met een integrale benadering van ecoysteembeheer kunnen we de hoge multifunctionaliteit van ecosystemen behouden. En het leidt tot evenwichtige ecosystemen, die natuurlijke aantallen van de zeeschildpad kunnen dragen.”
Ongerepte velden met zeegras
Groene zeeschildpadden worden beschouwd als de grote herbivoren van de oceaan. Sinds hun populaties zijn uitgedund, zijn wetenschappers gewend geraakt aan het bestuderen van onbegraasd zeegras. Deze weelderige velden – gedomineerd door sterke soorten – worden beschouwd als gezond, in ‘ongerepte’ staat, en als zeer waardevol. Maar dankzij succesvolle natuurbescherming is de groene zeeschildpad de afgelopen decennia in veel kustgebieden teruggekeerd. De velden met zeegras zijn daardoor weer veranderd in begraasde gebieden.
Een eerder artikel, gepubliceerd in Nature, Ecology and Evolution door Wageningse onderzoekers, beschreef hoe we ons idee van ‘ongerept’ zeegras moeten bijstellen. Waarschijnlijk bestaat dat uit een mozaïek van (zwaar) begraasde plekken, afgewisseld door onbegraasde plekken met een hogere dichtheid aan plantensoorten, en een hogere biodiversiteit in het algemeen. Dit mozaïek is wellicht natuurlijker, ook al ligt de ecosysteemwaarde iets lager dan bij onbegraasd zeegras. De uitkomsten van deze studies worden wereldwijd nog relevanter en urgenter, nu de verschillende graasniveaus (veel schildpadden, weinig, of soms uitermate veel) samenvallen in de drie oceaanbekkens waar schildpadden voorkomen. De bevindingen kunnen ook worden gebruikt om de gevolgen voor ecosystemen te voorspellen, die toekomtige verschuivingen kunnen veroorzaken.
In tropische ecosystemen met zeegras, waar groene schildpadden als mega-herbivoor voorkomen, worden wereldwijd drie niveau’s aan graasintensiteit waargenomen (a). Na eeuwenlange achteruitgang ontvouwt de ecologische rol van de schildpad zich snel in talrijke foerageergebieden waar populaties zich door natuurbescherming herstellen. Hier wordt een toename van het aantal overbegrazingen geregistreerd. Onderzoekers hebben met veldexperimenten de effecten beoordeeld van gesimuleerde graasintensiteit (op verschillende niveaus) op de functies van ecosysteemfuncties, en op multifunctionaliteit (b). Deze experimenten vonden gedurende 18 maanden plaats in een tropisch zeegras-ecosysteem in het Caribisch gebied.
More info in the Dutch Caribbean Biodiversity Database
Published in BioNews 59
Invasive species can pose a direct threat to native species through competition and hybridization. Species which evolved to reproduce and spread rapidly generally have a greater chance at survival, and when introduced to a new environment, can out compete slower growing native species. This is certainly the case for Halophila stipulacea, a seagrass native to the Red Sea, Persian Gulf and Indian Ocean which has been rapidly gaining habitat within the Caribbean since its first reported sighting in 2002. This species is quickly outpacing native Thalassia testudinum (turtle grass) and Syringodium filiforme (manatee grass), both of which provide critical habitat, coastal protection and foraging grounds. 
