< Terug naar vorige pagina

Project

Naar een duurzaam beheer van oppervlaktewateren in Tanzania: Bepalen van de ecologische integriteit van rivierecosystemen in de ‘Upper Pangani River Basin’ (Tanzania)

Rivierecosystemen omvatten de riviergeul en zijn overstromingsvlaktes, en vormen een diverse mozaïek van leefgebieden die voor talrijke dier- en plantensoorten levensnoodzakelijk zijn. Ze voorzien een veelheid aan diensten voor mensen, zoals schoon water voor huishoudelijk en industriël gebruik, een bron voor landbouwproductie, een manier van afvalverwijdering, transport, energieproductie, en recreatie. Toch behoren ze tot de meest bedreigde ecosystemen op aarde. De grootste bedreigingen van rivierecosystemen zijn habitatverlies, watervervuiling, stroomwijzigingen, overexploitatie en invasie door exotische soorten. Dit geldt voornamelijk voor (sub)tropische ontwikkelingslanden, waar de intensivering van landgebruik door landbouw, en het slecht afvoeren van onbehandeld afval,  een duidelijk negatieve invloed op de rivieren en hun bijhorende overstromingsvlaktes  hebben gehad. Desalniettemin ontbreekt inzicht in hoe het rivierecosysteem werkt, en de biodiversiteit die het herbergt. Met dit doctoraatsonderzoek willen we bijdragen tot het opvullen van deze lacune. We onderzoeken verschillende factoren die biodiversiteit en ecosysteemkwaliteit verklaren in (afro) tropische riviersystemen en geassocieerde tijdelijke poel ecosystemen in noordoost Tanzania, gebruikmakend van macro-invertebraten als biologische indicator en door het verzamelen van omgevings- en biologische data op verschillende ruimtelijke- en tijdsschalen.

Eerst schatten we in hoe seizoenaliteit (zijnde het nat en droog seizoen) de structuur van de macro-invertebraten gemeenschap en waterkwaliteitscondities beïnvloed (Hoofdstuk 1 en 2). Een uitgebreid herhaaldelijk staalname onderzoek werd uitgevoerd om waterkwaliteit, macro-invertebraten en andere, vermoedelijk belangrijke omgevingsvariabelen, te meten in twee deelstroomgebieden van het Upper Pangani River Basin (UPRB).  We vonden bewijs dat waterkwaliteitscondities en de samenstelling van macro-invertebraat gemeenschappen verschillen tussen seizoenen, en dat deze verschillen geassocieerd zijn met een hogere stroomsnelheid en afvoer van sediment en nutriënten van het stroomgebied naar de riviersystemen gedurende het regenseizoen. Bovendien onthulden onze resultaten dat chlorofyl-A, zuurstof en fosfor (droog seizoen), stikstof en troebelheid (nat seizoen), de samenstelling van de ondergrond en landbouwgebruik (beide seizoenen), belangrijke factoren zijn die de variatie in samenstelling van macro-invertebraat gemeenschappen verklaren tussen sites. We probeerden ook om indicator taxa te identificeren die gelinkt kunnen worden aan specifieke water condities en vonden dat de famillies Hydropsychidae (Trichoptera), Potamonautidae (Decapoda), Baetidae (Ephemenopthera), en Heptageniidae (Ephemenopthera) een indicator zijn van goede waterkwaliteit, terwijl Hirudinea, (Annelida) en Chironomidae (Diptera) een indicator bleken te zijn van slechte waterkwaliteit (Hoofdstuk 1). Ten tweede focusten we ons op de inpakt van landgebruik op verschillende ruimtelijke schalen op de kwaliteit van de rivier (Hoofdstuk 2). Om dit te kwantificeren gebruikten we drie verschillende ruimtelijke methodes om het landgebruik in te schatten; (i) landgebruik van het volledige waterscheidingsgebied boven de monitoring site, (ii) een cirkelvormige buffer rond de monitoring site en (iii) een cirkelvormige buffer onmiddellijk stroomopwaarts van de monitoring site, de cirkelvormige buffers met een radius variërend van 100 m tot 2 km. De samenstelling van de landgebruikspercentages in het droge en natte seizoen werden gekwantificeerd gebruikmakende van Landsat-8 satelliet afbeeldingen met een maximale resolutie op kaart van 30 m. We vonden dat de fysicochemische waterkwaliteit en de samenstelling van macro-invertebraat gemeenschappen anders reageerden op landgebruik op verschillende schaal in zowel het droge als natte seizoen. Desalniettemin waren de relaties niet altijd rechtlijnig en duidelijk schaal afhankelijk, dit doet vermoeden dat de ruimtelijke schatting die werd gebruikt, en de ruimtelijke schaal die beschouwd werd,  de conclusie sterk kunnen beïnvloeden (Hoofdstuk 2).  Landgebruik van het volledige waterscheidingsgebied stroomopwaarts van de monitoring site kon variatie in fysicochemische waterkwaliteit en macro- invertebraat indicatoren beter verklaren, terwijl de hoeveelheid macro-invertebraten een sterke link vertoonden met meer lokale landgebruikspatronen binnen de 100 m en 2 km radius. In hoofdstuk 3 voegden we de factoren toe die meestal niet aanwezig zijn in studies naar riviersystemen, zijnde connectiviteit en ruimtelijke autocorrelatie tussen sites. Hiervoor gebruikten we een ruimtelijke expliciet analytisch kader (spatial stream network SNN model) om te testen tot in hoeverre de structuur van een vertakt stroomnetwerk de ruimtelijke patronen van benthische macro-invertebraten en chemische kenmerken van het water beïnvloed op het niveau van het stroomgebied. We toonden aan dat ruimtelijke patronen en  ruimtelijke autocorrelatie bestaat in de chemische kenmerken van stromend water en macro-invertebraat indicatoren in zowel fijn- als breedruimtelijke schaal, bestaande uit ruimtelijke relaties die zowel stroomgebonden als niet- stroomgebonden zijn. Daarnaast toonden we ook aan dat SNN modellen goede voorspellingen kunnen maken van de concentraties van chemische kenmerken van water en macro-invertebraat-indicatoren op sites waar geen stalen werden genomen met een marge van onzekerheid. De resultaten duiden op het belang van SNN modellen en verhogen de druk op het noodzakelijk weergeven van de ruimtelijke afhankelijkheid van de het vertakte netwerkt van de structuur van de rivierecosystemen. Tot slot beoordeelden we in hoeverre de seizoenale connectiviteit van de rivier met tijdelijk drasland in het omgevende landschap een cruciale verklarende factor is voor watergemeenschappen en omgevingscondities in het drasland van de stroomgebieden. Dit werd bereikt door de omgevingscondities, diversiteit en samenstelling van de macro-invertebraat gemeenschappen van poelen die in verbinding staan met de rivier te vergelijken met poelen die niet in verbinding staan met een ander waterlichaam (Hoofdstuk 4). Macro-invertebraat gemeenschappen van deze twee soorten leefgebieden verschilden duidelijk en ruimtelijke taxon verandering was de belangrijkste verklarende factor van variatie in gemeenschapssamenstelling tussen poelen. Hydrologische connectiviteit vergemakkelijkt migratie van vis naar de poelen en structureert de samenstelling van de macro-invertebraten gemeenschap door selectieve predatie, voornamelijk van grotere prooien zoals grote kieuwpootkreeftjes. Gebaseerd op onze dataset probeerden we indicator taxa te identificeren voor de verschillende types leefgebied, en vonden geen specifieke fauna uniek voor poelen die in verbinding staan met een rivier.   

In het algemeen suggereren onze resultaten dat monitoring van riviersystemen zowel in het droog als nat seizoen dient te gebeuren, vermits verschillende selectieve filters de samenstelling van de gemeenschap macro-invertebraten limiteren in beide seizoenen. We raden de aanleg van intacte oeverzones van minstens 60 meter breed langs beide zijden van de rivierbedding aan om sommige van de negatieve effecten van het landgebruik op de riviersystemen te verminderen. Daarnaast dienen behouds- en beheerschema’s van tijdelijke poelen zich te focussen op zowel rivier geconnecteerde als afgesloten poelen om een hoge regionale diversiteit te ondersteunen. Nog belangrijker, SNN modellen zouden gebruikt moeten worden om het beheer van rivierbekkens in de regio te ondersteunen op een snelle en kosteneffectieve manier.  

 

 

 

Datum:1 jun 2015 →  21 dec 2020
Trefwoorden:River Ecosystems
Disciplines:Geologie, Aquatische wetenschappen, uitdagingen en vervuiling, Dierkundige biologie, Visserij
Project type:PhD project