Remote sensing of particle depletion by coastal suspension-feeders

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Abstract

Marine bivalves have been designated ecosystem engineers owing to their capacity to control estuarine water quality, particle dynamics, and primary production. Globally, bivalves have higher production than any other cultured animal. Large populations of natural, invasive, and cultured bivalves are suggested to cause changes in coastal ecosystem function through suspension-feeding of particles and biodeposition of waste materials. Association of bivalves with particle depletion is a trophic tenet of coastal ecosystems, but there are no previous observations of this process except at small scales. Using airborne hyperspectral remote sensing, we show direct evidence of aquaculture impacts at the ecosystem scale (kilometres), documenting significant depletion of phytoplankton through a blue mussel (Mytilus edulis) farm in eastern Canada, compared with dispersion in circulation model results without mussels. Understanding of factors controlling primary production and ecosystem processes in the coastal zone is critical in light of growing reliance on this region for development and resource extraction worldwide.

Dans les estuaires, les bivalves marins sont considérés comme des ingénieurs de l'écosystème, car ils sont capables de contrôler la qualité de l'eau, la dynamique des particules et la production primaire. À l'échelle globale, les bivalves ont une production plus importante que tout autre animal élevé en culture. On croit que les fortes populations de bivalves naturels, envahissants et cultivés dans les écosystèmes côtiers causent des changements dans le fonctionnement de l'écosystème par l'intermédiaire de leur alimentation à partir des particules en suspension et de la biodéposition de leurs déchets. L'association des bivalves avec la réduction des particules est l'un des principes trophiques fondamentaux de l'étude des écosystèmes côtiers, mais il n'existe pas d'observations antérieures de ce processus, excepté à de petites échelles. À l'aide de la télédétection aérienne hyperspectrale, nous démontrons de façon directe les impacts de l'aquaculture à l'échelle de l'écosystème (kilomètres), en illustrant une réduction significative du phytoplancton à travers un élevage de moules bleues (Mytilus edulis) dans l'est du Canada par comparaison à la dispersion prédite par l'utilisation d'un modèle de circulation en l'absence de moules. La compréhension des facteurs qui contrôlent la production primaire et les processus de l'écosystème dans la zone côtière est indispensable, compte tenu de la dépendance de plus en plus grande dans laquelle nous nous trouvons de cette région marine pour le développement et l'extraction des ressources à l'échelle de la planète.[Traduit par la Rédaction]

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