Relationships between human activities and marine ecosystem services

Human activities have fundamentally altered the structure and function of many marine ecosystems worldwide (Halpern et al. 2008). These activities have diverse and widespread effects on ecosystem services; i.e., the benefits which people get from ecosystems, and which concurrently serve as preconditions of human activities related to the sea (Bryhn et al., 2015). The purpose of this work is to develop approaches for analysing the relationships between the human use of marine waters and ecosystem services, focusing on the Swedish coast as well as the entire Baltic Sea. We also aim at providing an updated assessment of pressures on ecosystem services along the Swedish coastline, building on earlier work (Bryhn et al. 2015). The central goal is to examine how different activities impose impact and are dependent on (to what extent they use) ecosystem services. The linkages are explored using quantitative data where possible and expert judgements when quantitative data are lacking. Basically, the DPSIR (Driver –Pressure –State change –Impact –Response) approach (Fig. 1) is followed. DPSIR is a framework for describing causal relationships in the interaction between the society and the environment. It has been widely discussed and debated but has proven to work well at many different occasions as it can be understood by various people from scientists and politicians to local stakeholder groups (Atkins et al. 2011, Patrício et al. 2016). For the purposes of this work, the first four letters “DPSI” are of most interest. Here, D represents Drivers (focusing on secondary drivers as human activities), P stands for the Pressures from human activities (acting on the ecosystem), S stands for State (as the changes imposed by pressures on ecosystem components)and finally, I stands for Impact on ecosystem services (Atkins et al. 2011). Note that this report uses activities and drivers (D) as synonyms

Explaining Recruitment Stochasticity at a Species' Range Margin

Advancing our understanding of how environmental variability affects the distribution of organisms is crucial for ecology and conservation. The exploration of changes in demographic patterns close to species distribution margins is important as populations here may provide a window into future population changes also elsewhere. However, the knowledge of factors causing recruitment variation is still inadequate in many systems and this deficiency is particularly evident close to species' distribution borders. We studied the spatiotemporal variability in recruit-adult dynamics in a blue mussel, Mytilus trossulus, population to get insights into how environmental variables drive variation in recruitment and how this variability affects adult population growth. Thirty sites along a wave exposure gradient were monitored during four consecutive years. From each site, mussels were collected both from artificial recruitment units and from natural mussel beds. Our results showed high year-to-year variation in recruitment strength with high spatial variation. Mussel recruitment to artificial units and later recruitment to the benthos correlated highly. Juvenile abundances 1 year later paralleled prior recruitment strengths and caused synchronous but time-lagged changes in adult cohorts. Seawater salinity was the strongest predictor for recruitment variation, whereas sea temperature and wave exposure had low predictive power for this early life stage. For juveniles and for adults in the benthos, wave exposure explained the variation best, whereas temperature and especially salinity explained less. The results indicate that (a) the studied blue mussel population is strongly driven by variation in recruitment strength that (b) drives the size of the later cohorts, and the population is possibly even (c) recruitment limited in some years. Our study predicts a challenging future for this range population, resulting from a higher frequency of recruitment failure caused by a deteriorating sea climate. Knowledge about factors underlying variation in recruitment is thus essential for forecasting the future of this range population and for conserving its future state

Explaining Recruitment Stochasticity at a Species' Range Margin

Advancing our understanding of how environmental variability affects the distribution of organisms is crucial for ecology and conservation. The exploration of changes in demographic patterns close to species distribution margins is important as populations here may provide a window into future population changes also elsewhere. However, the knowledge of factors causing recruitment variation is still inadequate in many systems and this deficiency is particularly evident close to species' distribution borders. We studied the spatiotemporal variability in recruit-adult dynamics in a blue mussel, Mytilus trossulus, population to get insights into how environmental variables drive variation in recruitment and how this variability affects adult population growth. Thirty sites along a wave exposure gradient were monitored during four consecutive years. From each site, mussels were collected both from artificial recruitment units and from natural mussel beds. Our results showed high year-to-year variation in recruitment strength with high spatial variation. Mussel recruitment to artificial units and later recruitment to the benthos correlated highly. Juvenile abundances 1 year later paralleled prior recruitment strengths and caused synchronous but time-lagged changes in adult cohorts. Seawater salinity was the strongest predictor for recruitment variation, whereas sea temperature and wave exposure had low predictive power for this early life stage. For juveniles and for adults in the benthos, wave exposure explained the variation best, whereas temperature and especially salinity explained less. The results indicate that (a) the studied blue mussel population is strongly driven by variation in recruitment strength that (b) drives the size of the later cohorts, and the population is possibly even (c) recruitment limited in some years. Our study predicts a challenging future for this range population, resulting from a higher frequency of recruitment failure caused by a deteriorating sea climate. Knowledge about factors underlying variation in recruitment is thus essential for forecasting the future of this range population and for conserving its future state.Peer reviewe

Kunskapssammanställning om effekter på fisk och skaldjur av muddring och dumpning i akvatiska miljöer: en syntes av grumlingens dos och varaktighet

Uppgrumling av vatten från sediment är en påverkansfaktor i både sötvatten och marina miljöer i samband med muddringsarbeten och dumpning av material i vatten. Det är därför viktigt att de verksamheter som orsakar uppgrumling planeras och genomförs så att inverkan på den akvatiska miljön minimeras. I denna rapport sammanställer vi olika direkta och indirekta biologiska effekter av grumling med avseende på fisk och skaldjur (större kräftdjur och mollusker/musslor), utförligare effekter av muddring och dumpning på främst bottenfauna och växtlighet finns beskrivet i Hammar et al. (2009). Vi lyfter fram två faktorer som är viktiga att beakta för att begränsadirekt påverkan av uppgrumling på fisk och skaldjur: 1) tidpunkt på året för uppgrumling, 2) hur kombinationen dos (mängd suspenderat material i vattnet) och varaktighet över tid påverkar olika fiskar och skaldjur. Genom att beakta både direkta och indirekta effekter, tidpunkt och dos-varaktighet vid muddrings- och dumpningsärenden kan påverkan från grumling på fisk och skaldjur begränsas. Uppgrumling av vatten har generellt störst direkt inverkan under fiskars lekperiod och lokala grumlingar bör därför undvikas den tid på året då många arter leker eller har annan särskilt känslig del av sin livscykel i relation till grumlingsverksamhet. Havs- och vattenmyndighetens applikation Lektidsportalen ger information om när på året svenska fisk-och kräftdjursarter leker i olika vattentyper/delvattentyper i olika delar av Sverige. Applikationen är ett viktigt stöd för att kunna planera muddrings- och dumpningsaktiviteter, både i tid och rum, så att de påverkar så få arter som möjligt. Lektidsportalen möjliggör platsspecifika bedömningar av ”tidsfönster” när grumling troligen har minst kumulativ påverkan på fisk och kräftdjur. Fiskars och skaldjurs respons på grumling är både art- och platsspecifik. En viktig faktor är dock att responsen till grumling beror både på dos (koncentration suspenderat material i vatten) och hur länge organismerna är exponerade för uppgrumling (varaktighet). I denna rapport redovisas en sammanställning av tidigare publicerade studier av fiskars och skaldjurs respons till olika kombinationer av dos och varaktighet. Vi delade upp studier mellan fiskar och skaldjur i söt och saltvatten (miljö), samt för olika livsstadier. Sammanställningen visar att lägre koncentrationer kan vägas mot längre varaktighet, och vice versa, för de flesta grupper. Även om det finns vissa skillnader i känslighet mellan miljöer och livsstadier har generellt koncentrationer < 100 mg/l suspenderat material < 14 dagar låg direkt inverkan. En brist på långtidsstudier kring effekter av låga koncentrationer motiverar ändå försiktighet, Sammanfattning framför allt vid långa exponeringstider. Under kortare exponeringstider, i storleksordningen timmardag(ar), kan många arter klara uppåt 1 000 mg/l. Ägg och larver, som har sämre möjligheter att förflytta sig, visar minskad kläcknings- och överlevnadsförmåga vid nivåer långt under 1 000 mg/l och exponering av grumling för tidiga utvecklingsstadier bör därför undvikas. Det är också viktigt att beakta långvariga indirekta effekter av muddring och dumpning på fisk och skaldjur. Förändrat vattenflöde, vattentemperatur eller bottensubstrat kan vara själva syftet med arbetet, och sådana förändringar kan ha stor påverkan på lek och föryngringsmöjligheter av fisk och skaldjur. Framför allt växtlighet men även bytesdjur kan vara känsligare för suspenderat material än fisk och skaldjur vilket gör att viktiga habitat och födotillgång försämras vid muddring eller dumpning. Möjligheterna till restaurering eller kompensationsåtgärder bör därför också beaktas för att på längre sikt inte utarma fisk- och skaldjursbestånd genom försämring och isolering av habitat

Fysisk påverkan i kusten och effekter på ekosystemen

De kustnära ekosystemen är viktiga för biologisk mångfald och grunden för många ekosystemtjänster. Ett stort antal internationella och nationella åtaganden ställer krav på åtgärder för att minska påverkan och belastning på kust- och havsmiljön; främst ramdirektivet för vatten, havsmiljödirektivet, art- och habitatdirektivet, miljökvalitetsmålet Hav i balans samt levande kust och skärgård samt Ett rikt djur- och växtliv. Syftet med denna rapport är att ge en bred överblick över vad olika mänskliga aktiviteter (fysiska etableringar, byggnationer och verksamheter) har för påverkan på livsmiljöer och biologiska värden i kustekosystemen. Förutom direkt påverkan på platsen påverkar aktiviteterna konnektiviteten i landskapet, det vill säga arters förmåga eller benägenhet (möjligheter) att röra sig över områden på ett naturligt sätt. Genom att aktiviteterna förändrar många marina ekosystems struktur och funktion får de även effekter på de marina ekosystemtjänsterna, det vill säga de nyttigheter som människan kan få från ekosystemen