Теңіз шөбі шабындығы және оның экологиялық маңызы

Кіріспе

Су асты экожүйесі

Теңіз шөбінің алқаптары – теңіз шөптері құрайтын су асты экожүйесі. Теңіз шөптері – жағалаудың саяз суларында және эстуарийлердің тұзды-әуе суларында өсетін теңіз (тұз су) өсімдіктері. Теңіз шөптері – гүлі бар, сабақтары мен ұзын, жасыл, шөп тәрізді жапырақтары бар өсімдіктер. Олар тұқымдар мен тозаңдар шығарады және теңіз түбінің құмына бекітілген тамырлары мен тамырсабақтары болады. Теңіз шөптері тығыз су асты шалғындары құрайды, бұл әлемдегі ең өнімді экожүйелердің бірі. Олар теңіз фаунасының алуан түрлілігі үшін мекен ортасын және тамақ көзін қамтамасыз етеді, бұл жағдайды қарапайымдылықпен маржан рифтерімен салыстыруға болады. Бұған шаяндар мен қабылдақтар, треска және тік балықтар, теңіз сүтқоректілері мен құстар сияқты омыртқасыз жануарлар кіреді. Олар теңіз жылқылары, тасбақалар және дугонгтар сияқты жоғалу қаупі төніп тұрған түрлерге пана береді. Теңіз шөптерінің алқаптары шаяндар, исіркектер және көптеген коммерциялық балық түрлері үшін өркендеу ортасы болып табылады. Теңіз шөптері жапырақтары толқындардың энергиясын сіңіріп, жағалауды дауылдан қорғайды. Олар бактериялар мен қоректік заттарды сіңіру арқылы жағалау суларын тазартады және көмірқышқыл газын мұхит түбінің шөгінділеріне сіңіру арқылы климаттың өзгеруін баяулатады. Теңіз шөптері теңіз балдырларынан пайда болып, құрлыққа тарап, құрлық өсімдіктеріне айналды, содан кейін шамамен 100 миллион жыл бұрын мұхитқа қайта оралды. Дегенмен, қазіргі уақытта теңіз шөптерінің алқаптары адамның қызметінен зардап шегуде, мысалы, құрлықтан келген ластану, шөпті тамырымен жұлып алуға арналған шұңғырлар немесе тралдарды сүйрейтін балық аулау кемелері, сондай-ақ экожүйенің тепе-теңдігін бұзатын шамадан тыс балық аулау. Қазіргі уақытта теңіз шөптерінің алқаптары секундына шамамен 3 м2 жылдамдықпен жойылуда.

Өмірбаян

Теңіз шөптері – теңіз ортасында өсетін гүлді өсімдіктер (ангиоспермдер). Олар 75-100 миллион жыл бұрын мұхитқа көшіп келген құрлық өсімдіктерінен пайда болды. Бүгінде олар теңіз түбінде, жағалаудың тыныш суларында, құмды немесе лайлы түбіне бекіген күйде өседі. Олардың құрамында салыстырмалы түрде аз түрлер (барлығы бір монокотиледондар отрядына жатады) бар. Теңіз шөптері Антарктидадан басқа барлық құрлықтарда таралған, ал таралу аймағы Маскарен платосы сияқты ашық теңіздерге дейін созылады. Теңіз шөптері шамамен 80 миллион жыл бұрын теңіз ортасын қайта мекендеген монокотиледондардың полифилетикалық тобынан (Alismatales отрядынан) құралған. Барлығы Alismatales (монокотиледондар класына) жататын төрт туысқа (Posidoniaceae, Zosteraceae, Hydrocharitaceae және Cymodoceaceae) жататын 60-қа жуық теңіз шөптерінің түрі бар. Теңіз шөптерінен тұратын жайылымдар бір түрден (монотипті) немесе түрлердің қосындысынан құрылуы мүмкін. Темperate аймақтарда әдетте бір немесе бірнеше түр басым (мысалы, Солтүстік Атлантикадағы Zostera marina), ал тропикалық жайылымдар көбінесе әртүрлі болады, Филиппинде он үш түрге дейін тіркелген. Барлық автотрофты өсімдіктер сияқты, теңіз шөптері су астындағы фотолық аймақта фотосинтез жасайды. Көптеген түрлер су астында тозаңдалады және өмірлік циклын су астында аяқтайды. Теңіз шөптерінің жайылымдары – тропикалық және умерен теңіздерде бүкіл әлемде кездесетін, бай биологиялық әртүрлілікке ие экожүйелер. Олардың құрамында күрделі тағамдық тізбектер бар, ол түрлер мен олардың мекендейтін орындарына таралу аймағынан тыс жерлерде де трофикалық қолдау көрсетеді. Бұл өнімді мекендегінің ұсынайтын азық көздерінің алуан түрлілігін ескере отырып, теңіз шөптерінің жайылымдары көптеген шөпқоректілер мен жыртқыштарды қамтамасыз ететіні таңқаларлық емес. Дегенмен, биологиялық әртүрлілікті сақтаудағы және көптеген басқа да экожүйелік қызметтердегі маңыздылығына қарамастан, теңіз шөптерінің әлемдік таралуы тарихи түрде болғанның бір бөлігі ғана. Соңғы есептерге сәйкес, әлемдегі теңіз шөптерінің кем дегенде 20% жоғалған. Су бағанын сүзуге қатысты жұмыстарды қолдау үшін мұндай жаңа мекендерді құрудың экожүйелік қызметтеріне пайдасын мұқият зерттеу қажет. Теңіз шөптерінен тұратын жайылымдар Антарктидадан басқа барлық құрлықтардың континенттік сөрелерінде кездеседі. Континенттік сөрелер – әрбір континентті қоршап тұрған су астындағы жерлер, олар салыстырмалы түрде терең емес су аймақтарын – сөрелік теңіздерді құрайды. Теңіз шөптерінің тірі қалуы мен өсуі үшін осы шарттардың бәрі орындалуы керек.

Seagrasses are flowering plants (angiosperms) which grow in marine environments. They evolved from terrestrial plants which migrated back into the ocean about 75 to 100 million years ago. These days they occupy the sea bottom in shallow and sheltered coastal waters anchored in sand or mud bottoms. containing relatively few species (all in a single order of monocotyledon). They occupy shallow environments on all continents except Antarctica: their distribution also extends to the High Seas, such as on the Mascarene Plateau. Seagrasses are formed by a polyphyletic group of monocotyledons (order Alismatales), which recolonised marine environments about 80 million years ago. There are about 60 species of fully marine seagrasses belonging to four families (Posidoniaceae, Zosteraceae, Hydrocharitaceae and Cymodoceaceae), all in the order Alismatales (in the class of monocotyledons). Seagrasses beds or meadows can be either made up of a single species (monospecific) or mixed. In temperate areas one or a few species usually dominate (like the eelgrass Zostera marina in the North Atlantic), whereas tropical beds are usually more diverse, with up to thirteen species recorded in the Philippines. Like all autotrophic plants, seagrasses photosynthesize, in the submerged photic zone. Most species undergo submarine pollination and complete their life cycle underwater. Seagrass meadows are rich biodiverse ecosystems that occur all over the globe, in both tropical and temperate seas. They contain complex food webs that provide trophic subsidy to species and habitats way beyond the extent of their distribution. Given the wide variety of food sources provided by this productive habitat, it is no surprise that seagrass meadows support an equally wide array of grazers and predators. However, despite its importance for sustaining biodiversity and many other ecosystem services, the global distribution of seagrass is a fraction of what was historically present. Recent estimates from where records exist indicate that at least 20% of the world's seagrass has been lost. and filtering the water column. making the case for such work requires a thorough examination of the ecosystem service benefits of such new habitat creation.]] Seagrass meadows are found in the shallow seas of the continental shelves of all continents except Antarctica. Continental shelves are underwater areas of land surrounding each continent, creating areas of relatively shallow water known as shelf seas. all of these things must be right for seagrass to survive and grow.

Экожүйелік қызметтер

Теңіз шөптесін жайылымдары жағалау аймақтарына маңызды экожүйелік тауарлар мен қызметтерді ұсынады. Олар ауыр металдар мен басқа да улы ластаушы заттарды тұрақтандыру арқылы су сапасын жақсартады, сондай-ақ суды артық қоректік заттардан тазартады. Теңіз шөптері су астындағы өсімдіктер болғандықтан, олар су бағанын оттегімен толықтыратын көп мөлшерде оттегі шығарады. Олардың тамыр жүйесі шөгінділерді оттегімен қамтамасыз етуге көмектеседі, шөгіндіде тіршілік ететін организмдерге қолайлы орта жасайды. Сонымен қатар, теңіз шөптесін жайылымдарын сақтау БҰҰ-ның 17 Тұрақты даму мақсатының 16-сына үлес қосады. Теңіз шөптерінің жапырақтарында көптеген эпифиттер өседі, ал балдырлар, диатомиялар және бактериялық пленкалар бетін жабады. Шөпті тасбақалар, шөп жейтін попугайбалықтар, хирург балықтары және теңіз кірпілері жейді, ал жапырақ бетіндегі пленкалар көптеген ұсақ омыртқасыз жануарларға тамақ көзі болып табылады. Көміртегіді сақтау қабілеті атмосферадағы көміртегі деңгейінің артуына байланысты маңызды. Көк көміртек – бұл өсімдіктердің өсуі және органикалық заттардың шөгінділерге жинақталуы мен көмілуі арқылы әлемдік жағалау теңіз экожүйелері (негізінен мангр, тұзды батпақтар, теңіз шөптері және мүмкін макробалдырлар) атмосферадан алып тастаған көмірқышқыл газы. Теңіз шөптесін жайылымдары мұхит түбінің барлық ауданының 0,1% ғана алып тұрса да, жалпы мұхит көміртегінің 10–18% құрайды. Қазіргі есептер бойынша, жаһандық теңіз шөптесін жайылымдары 19,9 Пг (петаграмм немесе гигатонна, бір миллиард тоннаға тең) органикалық көміртекті сақтайды.

Жағалауды қорғау

Теңіз шөптері экожүйе инженерлері, яғни олар қоршаған ортаны өзгертеді, физикалық және химиялық тұрғыдан қоршаған экожүйені бейімдейді. Теңіз шөптеріне тек су қозғалысы ғана әсер етпейді, олар ағыстарға, толқындарға және турбуленттілікке де өзгеріс енгізеді. Теңіз шөптері теңіз түбінің эрозиясын тоқтатып, тіпті теңіз түбінің көтерілуіне әкелуі мүмкін. Олар теңіз арқылы тасымалданған тас-қиыршықтарды ұстап, жағалауды қорғауға көмектеседі. Теңіз шөптері жағалау эрозиясын азайтады және үйлер мен қалаларды теңіздің күшінен және жаһандық жылыну салдарынан теңіз деңгейінің көтерілуінен сақтайды. Бұл олардың жапырақтарымен толқындардың күшін жұмсартуы және теңіз суымен әкелінген шөгінділердің теңіз түбінде жиналуына көмектесуі арқылы жүзеге асырылады. Теңіз шөптерінің жапырақтары турбулентті судағы кедергілер сияқты әрекет етеді, су қозғалысын баяулатып, бөлшектердің шөгуіне ынталандырады. Теңіз шөп шөптері эрозияға қарсы ең тиімді кедергілердің бірі болып табылады, себебі олар жапырақтары арасында шөгінділерді ұстайды. Құстар теңіз экожүйелерінің көбінесе назардан тыс қалған бөлігі болып табылады, олар теңіз экожүйелерінің саулығы үшін ғана емес, сонымен қатар олардың популяциясы теңіз және жағалау экожүйелерінің өнімділігі мен биологиялық әртүрлілігіне байланысты. Құстардың теңіз шөптері сияқты нақты тіршілік орындарымен байланысы көбінесе жабайы құстардың тікелей өсімдіктермен қоректену контекстінде қарастырылмайды. Бұл, төменнен жоғары және жоғарыдан төмен процестер кейбір жағалау құстарының популяциясын сақтау жолдары ретінде қарастырылғанына қарамастан, олардың маңыздылығын толыққанды бағаламаушылықтың көрінісі. Теңіз шөптерін жайылымдарының әлемдік балық шаруашылығының өнімділігі мен азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз етудегі маңызды рөлі, оларды басқаруға заңды жауапкершілік жүктелген органдардың қабылдаған шешімдерінде жеткілікті түрде көрсетілмейді. Олардың пікірінше: (1) Теңіз шөптерін жайылымдары әлемдегі ең көп ауланатын 25 балық түрінің бесіден біріне, соның ішінде планетадағы ең көп ауланатын балық – сайдаққа қоректік орта болып табылады. (2) Әлемдегі күрделі шағын аулауларда (балық статистикасында жеткілікті көрсетілмеген), теңіз шөптеріне жақын жердегі көптеген балықтардың осы тіршілік орындарымен қамтамасыз етілетіні дәлелденген. (3) Теңіздегі балық аулау – әлемдік құбылыс, ол көбінесе адамдардың күнкөрісін тікелей қамтамасыз етеді. Зерттеуге сәйкес, теңіз шөптерін тану және оларды басқару арқылы олардың әлемдік балық шаруашылығы өндірісіндегі рөлін сақтап, барынша арттыру қажет. Теңіз шөптерімен байланысты шағын аулау кедейлер үшін қауіпсіздік желісін қамтамасыз ете алады және Үнді-Тынық мұхитындағы рифтермен байланысты балық аулаудан гөрі жиі қолданылады. Зерттеуде сұхбаттасқандардың жартысына жуығы теңіз шөптерінде балық аулауды жөн көреді, себебі олардың өсіру ортасы ретіндегі қызметі балықтың көп және сенімді көлемде аулануына мүмкіндік береді. Су аралық теңіз шөп далаларында омыртқасыздарды жинап балық аулау кең таралған, бұл жүздеген миллион адамды азық-түлікпен қамтамасыз етуге үлес қосады, бірақ осы балық аулау және оны ынталандыратын экологиялық факторлар туралы түсінік өте шектеулі. 2019 жылы Nessa және тағы басқалар жүргізген зерттеу осы балық аулауды әлеуметтік және экологиялық тұрғыдан талдады. Балық аулауда екібаштылар, теңіз кірпілері және гастроподтар басым болды. Барлық жерлерде бір күш-жігерге шаққандағы аулау көлемі (БЖБЖ) бір жинағышқа сағатына 0,05-3 кг-ға дейін ауытқып, балықшылардың көп бөлігі әйелдер мен балалар болды. Жерге түсірілген өнім барлық жерлерде жергілікті азық-түлікпен қамтамасыз ету және күнкөріс үшін маңызды болды. Жергілікті экологиялық білімге сәйкес, теңіз шөп жайылымдары басқа аймақтардағы тенденциялармен салыстырғанда азайып барады. Теңіз шөптерінің тығыздығының артуы омыртқасыздарды жинаудың жалпы пайдалану көрсеткішімен айтарлықтай және оң байланысты, бұл осы қауіп төнген тіршілік орындарын сақтаудың маңыздылығын көрсетеді.

Seagrasses are also ecosystem engineers, which means they alter the ecosystem around them, adjusting their surroundings in both physical and chemical ways. Seagrasses are not only affected by water in motion; they also affect the currents, waves and turbulence environment. Seagrasses prevent erosion of the seafloor to the point that their presence can raise the seafloor. They contribute to coast protection by trapping rock debris transported by the sea. Seagrasses reduce erosion of the coast and protect houses and cities from both the force of the sea and from sea level rise caused by global warming. They do this by softening the force of the waves with their leaves, and helping sediment transported in the seawater to accumulate on the seafloor. Seagrass leaves act as baffles in turbulent water that slow down water movement and encourage particulate matter to settle out. Seagrass meadows are one of the most effective barriers against erosion, because they trap sediment amongst their leaves.]] Birds are an often overlooked part of marine ecosystems, not only are they crucial to the health of marine ecosystems, but their populations are also supported by the productivity and biodiversity of marine and coastal ecosystems. The links of birds to specific habitat types such as seagrass meadows are largely not considered except in the context of direct herbivorous consumption by wildfowl. This is despite the fact that both bottom up and top down processes have been considered as pathways for the population maintenance of some coastal birds. the significant role seagrass meadows play in supporting fisheries productivity and food security across the globe is not adequately reflected in the decisions made by authorities with statutory responsibility for their management. They argue that: (1) Seagrass meadows provide valuable nursery habitat to over 1/5th of the world's largest 25 fisheries, including walleye pollock, the most landed species on the planet. (2) In complex small‐scale fisheries from around the world (poorly represented in fisheries statistics), there is evidence that many of those in proximity to seagrass are supported to a large degree by these habitats. (3) Intertidal fishing activity in seagrass is a global phenomenon, often directly supporting human livelihoods. According to the study, seagrasses should be recognized and managed to maintain and maximize their role in global fisheries production. showed seagrass associated small scale fisheries can provide a safety net for the poor, and are used more commonly than reef associated fisheries across the Indo Pacific. Nearly half the people interviewed in the study preferred fishing in seagrass, since their function as a nursery habitat could result in large and reliable catches of fish. Invertebrate gleaning (walking) fisheries are common within intertidal seagrass meadows globally, contributing to the food supply of hundreds of millions of people, but understanding of these fisheries and their ecological drivers are extremely limited. A 2019 study by Nessa et al. analysed these fisheries using a combined social and ecological approach. Catches were dominated by bivalves, sea urchins and gastropods. The catch per unit effort (CPUE) in all sites varied from 0.05 to 3 kg per gleaner per hour, with the majority of fishers being women and children. Landings were of major significance for local food supply and livelihoods at all sites. Local ecological knowledge suggests seagrass meadows are declining in line with other regional trends. Increasing seagrass density significantly and positively correlated with CPUE of the invertebrate gleaning highlighting the importance of conserving these threatened habitats.

Басқа қызметтер

Тарихи тұрғыдан алғанда, теңіз шөптері құмды топыраққа тыңайтқыш ретінде жиналған. Бұл Португалиядағы Авейру лагунасында маңызды қолданысқа ие болды, онда жиналған өсімдіктер молицо деп аталды. 20 ғасырдың басында Францияда және, аз дәрежеде, Ла-Манш аралдарында кептірілген теңіз шөптері төсек (паилласс) ішін толтыру үшін пайдаланылды. Мұндай төсектерге Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде француз әскерлерінің сұранысы жоғары болды. Оны таңу материалдары және басқа да мақсаттар үшін де қолданды. 2017 жылдың ақпан айындағы зерттеулер теңіз шөптерінің жайылымдары теңіз суынан түрлі патогендерді жоюға қабілетті екенін көрсетті. Индонезияның орталық бөлігіндегі сарқынды суларды тазарту құрылғылары жоқ шағын аралдарда, теңіз шөптері бар жайылымдарда адамдарға, балықтарға және омыртқасыздарға зиян келтіретін энтерококк сияқты патогенді теңіз бактерияларының деңгейі, теңіз шөптері жоқ жерлермен салыстырғанда 50 пайызға төмендеді, бірақ бұл олардың өмір сүруіне кері әсер ете алуы мүмкін.

Қозғалыс экологиясы

Теңіз шөптерінің қозғалыс экологиясын түсіну, популяциялардың қазіргі және болашақ қысымдармен байланысты әсерлерден қалпына келу қабілетін бағалауға мүмкіндік береді. Бұған өзгерген немесе фрагменттелген ландшафттарды (қайта) қоныстандыру және климаттың өзгеруімен байланысты қозғалыстар жатады. Дегенмен, теңіз суының тығыздығы ауадан шамамен 1000 есе артық болғандықтан, бірдей жылдамдықпен қозғалатын су массасының импульсі ауадағыдан үш есе үлкен. Сондықтан, жеке тұлғаларға әсер ететін сүйреу күштері (тығыздыққа пропорционалды) да үш есе жоғары, бұл салыстырмалы түрде ірі ұшқыштардың қозғалуына мүмкіндік береді. Бірақ ең маңыздысы, су астындағы ұшқыштардың тиімді салмағы (теңіз суы мен ұшқыш арасындағы тығыздық айырмашылығына пропорционалды) күшпен азаяды. Теңіз шөптерінде ұшқыштар нашар тұнатылуы (теріс жүзу), су бағанының ішінде тиімді түрде тоқтап қалуы (бейтарап жүзу) немесе бетінде жүзуі (оң жүзу) мүмкін. Бұл жердегі бір реттік таралудың ерекше ұзақ кезеңі (100 км-ден астам), құрлықтағы жемістер мен тұқымдардың пассивті абиотикалық қозғалысы үшін сирек кездеседі. Әрбір биотикалық вектор өзінің ішкі жағдайына, қозғалыс қабілетіне, навигациялық қабілетіне және оның қозғалысына әсер ететін сыртқы факторларға ие. Бұл факторлар өсімдік қозғалысының экологиясымен өзара әрекеттеседі және өсімдіктің соңғы қозғалыс жолын анықтайды. Теңіз шөптерінің өсуін анықтайтын негізгі қоректік заттар – көміртек (С), азот (N), фосфор (P) және фотосинтез үшін жарық. Азот пен фосфор шөгінділердің тесікті суынан немесе су бағанасынан алынуы мүмкін, ал теңіз шөптері N-ді аммоний (NH4+) және нитрат (NO3−) түрінде сіңіре алады. Әлемдегі көптеген зерттеулер теңіз шөптерінде олардың түрлеріне және қоршаған орта факторларына байланысты С, N және P концентрацияларының кең ауқымы бар екенін көрсетті. Мысалы, жоғары қоректік заттарға толы ортадан жиналған өсімдіктерде C:N және C:P қатынастары, төмен қоректік заттарға толы ортадан жиналған өсімдіктерге қарағанда төмен болды. Теңіз шөптерінің стехиометриясы фитопланктонның өсуі үшін қоректік заттардың болуын көрсететін индикатор ретінде жиі қолданылатын Редфилд қатынасына сәйкес келмейді. Шындығында, әлемдегі көптеген зерттеулер теңіз шөптеріндегі С:N:P арақатынасы олардың түріне, қоректік заттардың болуына немесе басқа да қоршаған орта факторларына байланысты айтарлықтай өзгереді. Қоршаған ортаның жағдайларына байланысты теңіз шөптері P немесе N тапшылығын сезінуі мүмкін. Теңіз шөптерінің стехиометриясының алғашқы зерттеулері теңіз шөптері үшін N және P арасындағы Редфилд тепе-теңдік қатынасы шамамен 30:1 екенін көрсетті. Алайда, N және P концентрациялары қатаң түрде байланысты емес, бұл теңіз шөптері қоршаған ортада қол жетімді нәрсеге байланысты қоректік заттарды сіңіруге бейімделе алады дегенді білдіреді. Мысалы, құс экскременттерімен тыңайтылған даладағы теңіз шөптерінде тыңайтылмаған далаларға қарағанда фосфаттың үлесі жоғары. Сонымен қатар, жоғары жүктемелі ортадағы теңіз шөптері және органикалық заттардың диагенезі көбірек P береді, бұл N тапшылығына әкеледі. *Thalassia testudinum* үшін P қолжетімділігі – шектеуші қоректік зат. *Thalassia testudinum* құрамындағы қоректік заттардың таралуы 29,4–43,3% C, 0,88–3,96% N және 0,048–0,243% P аралығында. Бұл 24,6 C:N, 937,4 C:P және 40,2 N:P орташа қатынасына тең. Бұл ақпаратты, сондай-ақ, шығанақтың немесе басқа су айдынының қоректік заттарын сипаттау үшін (тікелей өлшеу қиын болғандықтан) онда тұратын теңіз шөптерін сынап алу арқылы пайдалануға болады. Жарықпен қамтамасыз ету теңіз шөптерінің қоректік стехиометриясына әсер ететін тағы бір фактор. Қоректік заттардың шектеулі болуы тек фотосинтез энергиясы шөптердің жаңа қоректік заттардың ағынынан жылдам өсуіне себеп болған кезде ғана мүмкін. Мысалы, жарық аз ортада C:N қатынасы төмен болады. Теңіз шөптеріндегі қоректік заттардың өзгеруі жағалау маңындағы қоршаған ортадағы ағынды суларды басқаруға әсер етуі мүмкін. Адамның әрекетінен туындаған азоттың көп мөлшерде шығарылуы бұрын азотпен шектелген ортада эвтрофикацияға әкелуі мүмкін, бұл теңіз шөптеріндегі гипоксиялық жағдайларға және осы экожүйенің жүктемелік қабілетіне әсер етуі мүмкін.

Understanding the movement ecology of seagrasses provides a way to assess the capacity of populations to recover from impacts associated with existing and future pressures. These include the (re) colonization of altered or fragmented landscapes, and movement associated with climate change. However, as seawater density is approximately 1000 times greater than air, momentum of a moving mass of water at the same speed is three orders of magnitude greater than in air. Therefore, drag forces acting on individuals (proportional to density) are also three orders of magnitude higher, enabling relatively larger sized propagules to be mobilized. But most importantly, buoyancy forces (proportional to the density difference between seawater and the propagule) significantly reduce the effective weight of submerged propagules. Within seagrasses, propagules can weakly settle (negatively buoyant), remain effectively suspended in the interior of the water column (neutrally buoyant), or float at the surface (positively buoyant). leading to exceptionally long single dispersal events (more than 100 km), which is rare for passive abiotic movement of terrestrial fruit and seeds. Each biotic vector has its own internal state, motion capacity, navigation capacity and external factors influencing its movement. These interact with plant movement ecology to determine the ultimate movement path of the plant.]] The primary nutrients determining seagrass growth are carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P), and light for photosynthesis. Nitrogen and phosphorus can be acquired from sediment pore water or from the water column, and sea grasses can uptake N in both ammonium (NH4+) and nitrate (NO3−) form. A number of studies from around the world have found that there is a wide range in the concentrations of C, N, and P in seagrasses depending on their species and environmental factors. For instance, plants collected from high nutrient environments had lower C:N and C:P ratios than plants collected from low nutrient environments. Seagrass stoichiometry does not follow the Redfield ratio commonly used as an indicator of nutrient availability for phytoplankton growth. In fact, a number of studies from around the world have found that the proportion of C:N:P in seagrasses can vary significantly depending on their species, nutrient availability, or other environmental factors. Depending on environmental conditions, seagrasses can be either P limited or N limited. An early study of seagrass stoichiometry suggested that the Redfield balanced ratio between N and P for seagrasses is approximately 30:1. However, N and P concentrations are strictly not correlated, suggesting that seagrasses can adapt their nutrient uptake based on what is available in the environment. For example, seagrasses from meadows fertilized with bird excrement have shown a higher proportion of phosphate than unfertilized meadows. Alternately, seagrasses in environments with higher loading rates and organic matter diagenesis supply more P, leading to N limitation. P availability in Thalassia testudinum is the limiting nutrient. The nutrient distribution in Thalassia testudinum ranges from 29.4 to 43.3% C, 0.88 3.96% N, and 0.048 0.243% P. This equates to a mean ratio of 24.6 C:N, 937.4 C:P, and 40.2 N:P. This information can also be used to characterize the nutrient availability of a bay or other water body (which is difficult to measure directly) by sampling the seagrasses living there. Light availability is another factor that can affect the nutrient stoichiometry of seagrasses. Nutrient limitation can only occur when photosynthetic energy causes grasses to grow faster than the influx of new nutrients. For example, low light environments tend to have a lower C:N ratio. Nutrient variability in seagrasses can have potential implications for wastewater management in coastal environments. High amounts of anthropogenic nitrogen discharge could cause eutrophication in previously N limited environments, leading to hypoxic conditions in the seagrass meadow and affecting the carrying capacity of that ecosystem.

Мұхиттың оттегіден арылуы

Әлем бойынша теңіз шөптерінің саны қарқынды түрде азайып барады. Мұхиттың оттегісінің азаюынан туындаған эутрофикация, гипоксияға алып келіп, осы шөптердің қырылуының басты себептерінің бірі болып табылады. Эутрофикация теңіз шөптерінің өнімділігін арттыратын қоректік заттардың молындауына себеп болады, бірақ теңіз шөптерінің жайылымдарындағы қоректік заттардың үнемі артуы микротоқыршалардың, эпифиттердің және фитопланктонның тіріс өсуіне әкеліп, гипоксиялық жағдайларды тудырады. Теңіз шөптері – қоршаған су қабаты мен шөгінділердегі оттегінің көзі де, сіңіргіші де болып табылады. Түнде теңіз шөптерінің ішкі оттегі қысымы су қабатындағы оттегі концентрациясымен тікелей байланысты, сондықтан су қабатындағы оттегі концентрациясының төмендеуі теңіз шөптері тіндерінде гипоксияға алып келеді, бұл соңында теңіз шөптерін құртып жіберуі мүмкін. Әдетте, теңіз шөптері шөгінділері фотосинтез арқылы немесе су қабатынан жапырақтар мен тамырлар арқылы оттегін тарату арқылы жер астындағы тіндерін оттегімен қамтамасыз етуі керек. Дегенмен, теңіз шөптерінің оттегі балансының өзгеруі жиі гипоксиялық теңіз шөптері тіндеріне әкелуі мүмкін. Гипоксиялық су қабатына ұшыраған теңіз шөптері тыныс алудың күшеюін, фотосинтез деңгейінің төмендеуін, жапырақтарының кішіреюін және бір өркендегі жапырақ санының азаюын көрсетеді. Бұл аэробты тыныс алу үшін жер астындағы тіндерге жеткілікті оттегі жеткізілмейтін жағдайға алып келеді, сондықтан теңіз шөптері тиімділігі төмен анаэробты тыныс алуға тәуелді болуға мәжбүр. Теңіз шөптерінің қырылуы оң кері байланыс циклын құрайды, онда өлген өсімдік материалдарының ыдырауы кезінде оттегіге деген қажеттілік артып, өлім-жітім оқиғалары одан да көп өлімге әкеледі. ЮНЕСКО-ның Бүкіләлемдік мұралық орнына жататын Майорка және Форментера аралдарының айналасындағы Posidonia oceanica шабындығы, сіңіретін көмірқышқыл газының мөлшеріне байланысты әлемдік маңызы бар. Алайда, шабындықтар температураның көтерілуінен, бұл оның өсуін баяулатады, сондай-ақ якорьлерден зақымданудан қауіп көріп отыр.

Пропагульдерді қолдану

Теңіз шөптерінің көбею материалдары – теңіз шөптерін көбейтуге көмектесетін заттар. Теңіз шөптері гидрофилия арқылы, яғни суда таралып тозаңданады. Жыныстық және жыныстық емес жолдармен түзілген көбею материалдары осы таралу үшін маңызды. Көптеген түрлер тұқым шығарады, бірақ олардың қасиеттері әртүрлі; кейбір түрлер оңтайлы жүзуге қабілетті және алысқа таралуға мүмкіндігі бар тұқымдар немесе жемістер шығарады (мысалы, Enhalus, Posidonia және Thalassia). Басқалары шектеулі таралу мүмкіндігі бар, теріс жүзетін тұқымдарды (мысалы, Zostera және Halophila) шығарады. Көбінесе барлық түрлер ризоманың өсуі немесе жыныстық емес фрагменттердің (мысалы, ризома фрагменттері, псевдовивипароздық өсімдікшелер) түзілуі арқылы жыныстық емес көбеюге қабілетті. Кейбір түрлердің жыныстық жолмен алынған көбею материалдарында ұйықтау қабілеті болмайды (мысалы, Amphibolis және Posidonia), ал басқалары ұзақ уақыт бойы ұйықтауға қабілетті. Көбею материалдарының биологиясы мен экологиясындағы осы айырмашылықтар оларды жинау және тарату үлгілеріне, сондай-ақ оларды қалпына келтіруде тиімді пайдалану тәсіліне күшті әсер етеді. Теңіз шөптерін қалпына келтіру көбінесе донорлық егістіктерден жиналған жыныстық емес материалды (мысалы, кесінділер, ризома фрагменттері немесе түйіршіктер) пайдалануды қамтиды. Теңіз шөптерін қалпына келтіру жұмыстарында жыныстық жолмен алынған көбею материалдары салыстырмалы түрде аз қолданылады. Жыныстық жолмен алынған көбею материалдарын сирек қолдануының себебі, тұқымның уақыт және кеңістік бойынша өзгеруі, сондай-ақ тұқымдар мен көшеттердің тірі қалу деңгейі төмен деген пікір болуы мүмкін. Тірі қалу деңгейі көбінесе төмен болғанымен, тұқымға негізделген зерттеулердің соңғы шолулары бұл себебі сапалы тұқымның болуы мен жиналуы, тұқымдарды өңдеу және жеткізу дағдылары, сондай-ақ қалпына келтіру орындарының қолайлылығы туралы білімнің жеткіліксіздігі болуы мүмкін екенін көрсетеді. Әдетте, қалпына келтіру қажет жерлерге құм қаптары орналастырылады және олар жиналмай, басқа жерге қайта орналастырылмайды. Чесапик шығанағында Zostera marina тұқымының бірнеше миллионы көбейту маусымында әр жыл сайын механикалық жинағышпен жиналады. Содан кейін тұқымдар жемістен тұрақты температурада (25 °C) резервуарлардағы сорғылар арқылы күшті ауа ағыны мен су қозғалысы көмегімен алынады. Теріс жүзетін тұқымдар резервуардың түбінен жиналады және қабылдаушы ортаға қолмен шашылады. Басқа әдістер де сыналып көрілді, бірақ олардың табысы шектеулі болды, оларға тұқымдарды қолмен тікелей отырғызу, машиналар арқылы тұқымдарды инъекциялау немесе гессен құм қаптарында отырғызу және орналастыру кіреді. Көбею материалдарын орнату мүмкіндігін жақсарту үшін тұқымның сапасы, Флорида және Гавайи, сондай-ақ Ұлыбританияны қоса алғанда, қалпына келтіру орындарына тұқым жеткізудің алдындағы қадамдарды жақсырақ түсіну қажет. Мұндай қайта енгізулер экожүйелік қызметтерді жақсартатыны көрсетілген. Нью-Гэмпшир университетінің докторы Фред Шорт "Ақбалық шөпті қашықтан кадрлармен трансплантациялау" (TERF) деп аталатын арнайы трансплантация әдісін әзірледі. Бұл әдіс уақытша ыдырайтын креп қағазбен байланған өсімдіктер кластерлерін салмақты сым тор кадрына бекітуді қамтиды. Бұл әдіс "Бейді құтқару" ұйымымен сыналып көрілді. 2001 жылы Род-Айленд университетінің аспирантуралық океанографиялық мектебінің профессоры Стив Гренджер шөгінді бетінің астына тұқымдарды салуға қабілетті қайықпен тартылатын шана қолданды. Әріптесі Майк Трабермен (тұқымдарды қаптап қою үшін Нокс желатин матрицасын жасаған) бірге Наррагансет шығанағында сынақ отырғызу жүргізді. Олар екі сағаттан аз уақыт ішінде бір аумақты отырғыза алды.

Seagrass propagules are materials that help propagate seagrass. Seagrasses pollinate by hydrophily, that is, by dispersing in the water. Sexually and asexually produced propagules are important for this dispersal. Most others produce seeds, although their characteristics vary widely; some species produce seeds or fruit that are positively buoyant and have potential for long distance dispersal (e. g., Enhalus, Posidonia, and Thalassia). Others produce seeds that are negatively buoyant with limited dispersal potential (e. g., Zostera and Halophila). Nearly all species are also capable of asexual reproduction through rhizome elongation or the production of asexual fragments (e. g., rhizome fragments, pseudoviviparous plantlets). Sexually derived propagules of some species lack the ability to be dormant (e. g., Amphibolis and Posidonia), while others can remain dormant for long periods. These differences in biology and ecology of propagules strongly influence patterns of recruitment and dispersal, and the way they can be used effectively in restoration. Seagrass restoration has primarily involved using asexual material (e. g., cuttings, rhizome fragments or cores) collected from donor meadows. Relatively few seagrass restoration efforts have used sexually derived propagules. The infrequent use of sexually derived propagules is probably in part due to the temporal and spatial variability of seed availability, as well as the perception that survival rates of seeds and seedlings are poor. Although survival rates are often low, recent reviews of seed based research highlight that this is probably because of limited knowledge about availability and collection of quality seed, skills in seed handling and delivery, and suitability of restoration sites. Typically, sandbags are deployed in locations where restoration is required, and are not collected and re deployed elsewhere. In Chesapeake Bay several million Zostera marina seeds have been collected each year during the peak reproductive season using a mechanical harvester. Seeds are then extracted from the fruit via vigorous aeration and water movement from pumps at stable temperatures (25 °C) within tanks. The negatively buoyant seeds are then collected from the tank bottom and scattered by hand over recipient habitats. Other methods have been trialed with limited success, including direct planting of seeds by hand, injecting seeds using machinery, or planting and deploying within hessian sandbags. To improve chances of propagule establishment, better understanding is needed about the steps that precede seed delivery to restoration sites, including seed quality, Florida and Hawaii, as well as the United Kingdom. Such reintroductions have been shown to improve ecosystem services. Dr. Fred Short of the University of New Hampshire developed a specialized transplant methodology known as "Transplanting Eelgrass Remotely with Frames" (TERF). This method involves using clusters of plants which are temporarily tied with degradable crepe paper unto a weighted frame of wire mesh. The method has already been tried out by Save The Bay. In 2001, Steve Granger, from the University of Rhode Island Graduate School of Oceanography used a boat pulled sled that is able to deposit seeds below the sediment surface. Together with colleague Mike Traber (who developed a Knox gelatin matrix to encase the seeds in), they conducted a test planting at Narragansett Bay. They were able to plant a area in less than two hours.