Nous connaissons tous les points de basculement, lorsque franchir ce qui peut sembler un seuil mineur peut conduire à des résultats radicalement différents - le favori du Super Bowl qui tombe à la dernière place avec une blessure à un seul joueur de ligne, un plant de tomate qui monte vers le ciel au moment où il dépasse les limites ombragées de son pot en argile.

Maintenant, une étude menée par des chercheurs du Virginia Institute of Marine Science de William &Mary identifie un point de basculement dans les efforts de restauration des huîtres, où les récifs reconstruits pour atteindre un pied ou plus au-dessus du fond deviennent sains, écosystèmes autonomes, tandis que ceux reconstruits à des hauteurs inférieures sont rapidement enduits puis ensevelis par les sédiments.

L'étude, l'article de fond du numéro du 6 novembre de Série sur les progrès de l'écologie marine , est co-écrit par l'ancien Ph.D. VIMS. l'étudiante Allison Colden ainsi que les professeurs du VIMS Rob Latour et Rom Lipcius. Il s'agit du deuxième article présenté par des chercheurs du VIMS dans la prestigieuse revue le mois dernier.

Froid, maintenant scientifique des pêches du Maryland pour la Chesapeake Bay Foundation, dit, "L'identification de la réponse seuil des populations d'huîtres à la hauteur des récifs fournit des informations essentielles sur la dégradation et la perte des récifs d'huîtres de la baie. Comprendre cette réponse et ses mécanismes sous-jacents peut aider les gestionnaires à tirer le meilleur parti des ressources limitées en ne surconstruisant pas, tout en maximisant la probabilité de réussite de la restauration. » Les récifs d'huîtres restaurés sont généralement construits à l'aide de coquilles fossiles ou recyclées, qui sont tous deux en nombre insuffisant.

Les chercheurs affirment que leurs découvertes peuvent aider à expliquer la perte d'huîtres et à améliorer les efforts de restauration des huîtres non seulement dans la baie mais dans le monde entier. Les populations d'huîtres indigènes ont diminué dans le monde entier au cours du siècle dernier en raison de la surpêche, pollution par les nutriments, maladie, et habitat dégradé, avec des impacts économiques et écologiques majeurs.

Les recherches de l'équipe s'appuient sur plusieurs études récentes qui ont identifié la hauteur des récifs comme un prédicteur clé du succès ou de l'échec de la restauration. Mais, dit Lipcius, "personne n'avait quantifié l'altitude seuil à laquelle la trajectoire d'un récif diverge, ou identifié les mécanismes impliqués.

Pour répondre à ces questions, les scientifiques ont utilisé des coquilles d'huîtres pour construire 24 récifs expérimentaux sur 4 sites dans les rivières Great Wicomico et Lynnhaven, affluents de la baie de Chesapeake en Virginie. Ils ont construit les récifs à 6 hauteurs différentes, de 5 centimètres à un demi-mètre au-dessus du fond de la baie - une plage d'élévations généralement utilisée dans les activités de restauration ou de repeuplement des huîtres dans la baie.

Ils ont ensuite observé ces récifs à 8 mois et 2 ans après la construction, à l'aide d'une caméra vidéo sur un véhicule télécommandé. Ils ont également mesuré la densité des huîtres, le taux de dépôt de sédiments, et "rugosité, " une mesure de la complexité de surface. Les récifs sains ont beaucoup de coins et recoins, qui abritent les larves d'huîtres et autres petits animaux des courants et des prédateurs, tout en générant des turbulences qui aident à maintenir les sédiments hors de la surface du récif.

"Notre échantillonnage vidéo a montré que l'état des récifs a divergé presque immédiatement - dans les 2 mois suivant la construction, " dit Colden. " Sur les récifs inférieurs, les sédiments ont rapidement enterré les coquillages, en particulier autour des marges récifales. Sur les récifs les plus hauts, nous avons vu émerger une coquille, beaucoup de jeunes huîtres, et des niveaux inférieurs de sédimentation.

Le point de basculement ou seuil entre ces deux états était de 0,3 mètre, environ un pied. Les récifs construits à cette hauteur ou plus avaient des densités d'huîtres 3,5 fois supérieures à celles des récifs inférieurs, et les densités sur les récifs supérieurs ont généralement augmenté avec le temps. Les densités sur les récifs inférieurs avaient tendance à diminuer sous une gamme de taux de sédimentation, la plupart de ces récifs finissant par disparaître sous une couverture de sédiments.

"Nous avons constaté que la relation entre la densité des huîtres et la hauteur du récif n'était pas linéaire, " dit Lipcius. " Les taux de dépôt de sédiments ont diminué de façon exponentielle avec l'augmentation de la hauteur des récifs, tandis que la rugosité augmentait."

Les chercheurs attribuent ces observations à des rétroactions positives entre la structure du récif, l'écoulement de l'eau, et la dynamique de population qui en résulte.

"Plus le récif est haut au-dessus du fond marin, moins il y a d'espace pour que l'eau s'écoule entre elle et la surface, " dit Colden. " Cela rend l'écoulement de l'eau plus rapide, qui empêche les sédiments de s'accumuler sur les huîtres, leur fournit beaucoup de plancton à filtrer, et aide à entretenir les coins et recoins qui abritent les larves d'huîtres et autres invertébrés."

Les chercheurs affirment que la relation entre la hauteur des récifs et la persistance aide également à expliquer comment les pressions de récolte ont conduit à la disparition des populations d'huîtres indigènes au cours du 20e siècle.

"La dynamique de seuil que nous avons observée aide à expliquer la perte historique d'habitats récifaux le long de la côte atlantique, " dit Lipcius. " En brisant la structure du récif et en enlevant les coquilles avec les huîtres vivantes, les techniques de récolte telles que le dragage et la pince hydraulique ont réduit la hauteur des récifs en dessous du seuil critique, déplacer les récifs d'une trajectoire persistante à une trajectoire dégradante."

Avoir hâte de, les chercheurs disent que leurs découvertes indiquent que les récifs restaurés devraient s'étendre à au moins 0,3 mètre au-dessus du fond, et devrait être interdit à la récolte à moins que les gestionnaires ne puissent s'assurer que les récifs restent au-dessus du seuil de hauteur des récifs dans des conditions de récolte.