THE INFLUENCE OF DREDGING ON A CORAL REEF IN BONAIRE, NETHERLANDS ANTILLES

(Paper presented at AIMLC Meeting, 1983)

Tom van't Hof
Bonaire Marine Park

Mortality of hard corals was monitored photographically and sediment movement was determined on a fringing reef off the construction site of a large resort development project in Bonaire. This project included the excavation of a limestone terrace by means of basting to create waterfront building sites and dredging to connect the result ing canal system to the open sea. Photoquadrats (3 x 3 m) were established at four depths (35, 20, 10 and 5 m), on four stations both off the dredging site and upcurrent and downcurrent of it. Sediment was collected in sediment traps at 10 m depth at the same stations plus a control station.

The average sediment load of the water off the canal entrance was 139,6 m-2.d-1, significantly higher than that at the control (25,0 g.m-2d-1) and the other stations. Sedimentation at the other stations was not significantly different from the control. The variation in the amount of sediment released is clearly correlated with the various constructional (or destructional) activities. The sediment load reached a high of 2301,2 g.m-2.d-1 during pre-dredge filling operations, but remained at a much lower level after a turbidity screen had been placed before the canal entrance.

The percentage cover by living hard corals was determined in each photograph using a point-intercept sampling method (100 points). During the period of this study (September 1980 to March 1983) the percentage cover by living corals decreased most in the 35 m quadrat off the canal entrance (from 73 to 32 %). The high mortality in the 35 m quadrat in comparison to the more shallow quadrats is accounted for by the relative high percentage cover by sediment-sensitive Agaricia lamarcki on the lower reef slope. There is also increased mortality in the first downcurrent quadrats, but the percentage cover by living corals remains almost constant in the second downcurrent and the upcurrent quadrats.

The mortality observed is almost exclusively correlated with the high sedimentation caused by the pre-dredge filling. The turbidity screen, placed before the canal entrance prior to actual dredging operations (largely as a result of environmentalist lobby), prevented further mortality among reef corals.


DE INVLOED VAN DE WERKZAAMHEDEN DOOR "FLAMINGO PARADISE" OP HET KORAALRIF

Report to the Government, 1983

drs. Tom van't Hof
Stichting Nationale Parken Nederlandse Antillen

Summary in English

Samenvatting

Van september 1980 tot maart 1983 is de sterfte onder de koralen op het rif buiten “Flamingo Paradise" onderzocht en de sedimentatie gemeten. Twee soorten invloeden van de werkzaamheden worden onderscheiden: 1. Directe mechanische beschadiging van het rif door het graven van de verbinding van de kanalen met zee. Deze beschadiging is uiteraard ingrijpend, maar beperkt van omvang. 2. Sterfte van koralen t.g.v. sedimentatie. Deze invloed strekt zich uit over een strook parallel aan de kust van ten hoogste 500 m en manifesteert zich vooral op de rifhelling vanaf 20 m diepte. De waargenomen sterfte houdt verband met hoge sedimentatie tijdens de aanleg en het afgraven van een "dam" tussen de beide havenhoofden. Deze hoge sedimentatie had voorkomen kunnen worden, daar de dam naderhand overbodig bleek te zijn. Nadat een sedimentscherm was aangebracht tijdens het graven van de verbinding van de kanalen met zee is geen uitzonderlijk hoge sedimentatie gemeten en nauwelijks verdere sterfte onder de koralen opgetreden. Het sedimentscherm heeft dan ook vrijwel zeker een verdere uitbreiding van de sterfte onder de koralen voorkomen.

Inleiding

De eerste fase van het "Flamingo Paradise" project omvatte voornamelijk werken t.b.v. de infrastructuur, te weten het uitgraven van kanalen in het kalksteenterras, het verbinden van deze kanalen met de open zee, de aanleg van twee havenhoofden en de aanleg van een weg rond het eilanden/kanalen complex. Verwacht werd dat met name het graven van de verbinding naar zee en de aanleg van de havenhoofden invloed zou hebben op het nabijgelegen koraalrif. Een aantal koraalsoorten is namelijk bijzonder sedimentgevoelig, d.w.z. dat zij, wanneer zij met sediment bedekt worden, niet in staat zijn dit zelf te verwijderen waardoor het koraalweefsel afsterft. Reeds in een vroeg stadium is door STINAPA en het BC aangedrongen op het aanbrengen van een sedimentscherm voor de opening alvorens de doorbraak te maken, teneinde negatieve effecten van de sedimentatie voor het koraalrif te voorkomen. De directie van "Flamingo Paradise" is inderdaad overgegaan tot het plaatsen van een dergelijk scherm (feitelijk twee schermen), maar pas nadat een door een onderaannemer aangeboden alternatieve afscherming d.m.v. een damwand ca. f. 250,000 bleek te kosten.

Dit rapport beschrijft de resultaten van een onderzoek dat in de periode september 1980 tot maart 1983 werd uitgevoerd, met als doel de eventuele invloed van de werkzaamheden door "Flamingo Paradise" te documenteren.

Onderzoekmethodiek

Teneinde het verloop van eventuele sterfte van koralen te kunnen volgen werden vaste kwadraten regelmatig gefotografeerd. Dit zijn gemarkeerde vierkanten van 3 x 3 m, gelegen op vier stations zowel voor de ingang van de kanalen als ter weerszijden daarvan (fig. 1) en per station op vier verschillende diepten (5, 10, 20 en 35 m). Er is uiteraard geen kwadraat bij station FP-2 op 5 m aangezien de opening tot 6 m diepte zou worden uitgegraven. Bij FP-4 is het diepste kwadraat gelegen op 28 m i.p.v. 35 m omdat zich ter plaatse een dubbelrif bevindt en een kwadraat op 35 m veel verder uit de kust gelegen zou zijn dan op de overige stations.


Fig. 1. Ligging van de onderzoekstations bij "Flamingo Paradise".


De kwadraten werden gefotografeerd in september 1980, maart/april 1981, juli 1981, oktober 1981, april 1982 en maart 1983. Voor het anlysecen van de gegevens werd in hoofdzaak gebruik gemaakt van de fotoseries september 1980 en maart 1983. Op de foto's werd een raster van 10 horizontale en 10 vertikale lijnen getekend, zodanig dat elke lijn op de beide met elkaar te vergelijken foto's steeds door dezelfde punten gaat. Vervolgens werd genoteerd onder hoeveel van de 100 snijpunten zich levend koraal bevond. Deze score geeft een bedekkingspercentage door levend koraal op een bepaald tijdstip (indien b.v. levend koraal onder alle 100 snijpunten wordt aangetroffen spreken we van een bedekking door levend koraal van 100% enz.).

De sedimentatie op het rif werd gemeten met z.g. sedimentvallen, glazen buizen van 3,2 cm doorsnede die in het koraal werden vastgezet op een afstand van 50 tot 75 cm boven de bodem. Sedimentvallen werden geplaatst op 10 m diepte op de stations FP-1, 2, 3, en 4 alsmede op een controle station 500 m zuidoost van FP-1, bij 'Willa Oasis". Eenmaal per twee weken werd de inhoud van de sedimentvallen gefiltreerd, gedroogd en gewogen. De per 14 dagen gevangen hoeveelheid sediment werd omgerekend in gram sediment per m2 per dag, (g.m-2d-1). De sediment bepalingen werden uitgevoerd gedurende de periode april 1981 tot maart 1983.

Resultaten

In tabel I is de gemiddelde sedimentatie gedurende de gehele periode weergegeven voor elk station. Tevens is de standaarddeviatie s.d. (een maat voor de spreiding rond het gemiddelde) en de "range" (de hoogste en laagste gemeten waarde) opgegeven. Het getal april25 bij de controle b.v. wil zeggen dat er op die plaats gedurende de periode april 1981 tot maart 1983 gemiddeld 25 gram sediment per m2 per dag op het rif terecht kwam.

STATION
SEDIMENTATIE ± s.d.
range
controle
25,0 ± 17,0
8,6 - 92,0
FP-1
16,4 ± 14,2
1,1 - 72,3
FP-2
139,6 ± 333,2
3,6 - 2301,2
FP-3
41,9 ± 36,6
5,1 - 195,5
FP-4
18,1 ± 9,2
3,0 - 45,5
 

Tabel I. Gemiddelde sedimentatie op de onderzoekstations bij "Flamingo Paradise" (in g.m-2.d-1).

Uit statistische verwerking van de gegevens (variantie-analyse) blijkt dat alleen de gemiddelde sedimentatie bij FP-2 (voor de opening) significant hoger is dan die van de controle en die van de andere stations. De gemiddelde sedimentatie bij FP-3 is weliswaar hoger dan die van de controle, maar verschilt daarvan statistisch gezien niet significant.

Het blijkt dat de hoge sedimentatie in het algemeen samen valt met bepaalde werkzaamheden of gebeurtenissen. Er is geen verband gevonden tussen hoge sedimentatie en afwijkende meteorologische condities. Fig. 2 geeft een overzicht van de sedimentatie bij station FP-2, waar uiteraard de invloed van de diverse werkzaamheden het meest duidelijk waarneembaar was. Bij het interpreteren van dit diagram moeten we in gedachten houden dat onder normale omstandigheden de gemiddelde sedimentatie 25 g.m-2d-1 bedraagt.


Fig. 2. Verloop van de sedimentatie bij station FP-2 in de tijd.
Verklaring van de letters a t/m h in de tekst.

De volgende tijdstippen vallen op door hoge sedimentatie:

  1. 200 g.m-2.d-1 (6/5-20/5-81) valt samen met de aanleg van de dam (het opvullen van het rifterras) tussen de beide havenhoofden.
  2. 2301 g.m-2.d-1 (10/6-24/6/81) valt samen met het afgraven van de dam tussen de havenhoofden*) . Dit is de hoogste gemeten sedimentatie en het rif bood na deze gebeurtenis een aanblik alsof het door sneeuw was bedekt.
  3. 260 g.m-2.d-1 (6/1-22/1/82) valt samen met het afmeren van een lichter tussen de havenhoofden.
  4. 213 g.m-2.d-1 (8/3-22/3/82) valt samen met het vertrek van de lichter.
  5. 110 g.m-2.d-1 (15/6-30/6/82) valt samen met de terugkeer van de lichter, het begin van het dreggen van de opening en het plaatsen van het sedimentscherm.
  6. 63 g.m-2.d-1 (10/8-24/8/82) valt samen met het openen van het scherm gedurende enige dagen en is opvallend doordat er geen invloed daarvan op de sedimentatie is te constateren.
  7. 107 g.m-2.d-1 (12/10-26/10/82) valt samen met het vertrek van de lichter.
  8. 398 g.m-2.d-1 (7/12-21/12/82) valt samen met de terugkeer van de lichter voor het ophalen van een kraan.

*) Deze dam was oorspronkelijk bedoeld om springstofladingen te kunnen aanbrengen. Naderhand werd echter tot een andere werkwijze voor het tot stand brengen van de opening besloten en werd de dam gedeeltelijk weer afgegraven.

Gedurende de periode dat het scherm in werking is overschrijdt de sedimentatie nauwelijks de 100 g.m-2.d-1. Nadat alle werkzaamheden zijn gestaakt blijft er een verhoogde sedimentatie bestaan buiten de ingang welke zich stabiliseert rond de 50 g.m-2.d-1.

De bedekking door levend koraal vóór de aanvang van de werkzaamheden en na het stopzetten ervan is weergegeven in tabel II. De kwadraten op 5 m bij FP-3 en FP-4 zijn niet in de resultaten betrokken omdat hier hoofdzakelijk Staghorn coral (Acropora cervicornis) voorkomt, welk koraal tijdens het onderzoek door een ziekte werd aangetast die niets met het dreggen te maken had. Er kon echter geen onderscheid gemaakt worden tussen sterfte als gevolg van sedimentatie en sterfte als gevolg van de ziekte. De grootste sterfte onder koralen is opgetreden voor de opening bij FP-2. Op 35 m is de bedekking door levend koraal afgenomen van 73% vóór de aanvang van de werkzaamheden tot 32% na afloop. Op 20 m is de bedekking door levend koraal 74% resp. 41% vóór en na de werkzaamheden. De sterfte van de koralen is hoofdzakelijk het gevolg van verstikking van het koraalweefsel door sediment. De grote sterfte in het diepe deel van het rif houdt verband met een relatief hoge dichtheid van Sheet coral (Agaricia lamarcki), welk koraal zeer slecht in staat is het sediment actief te verwijderen. (Ik bij FP-3 zien we enige afname van de bedekking door levend koraal, vooral op 10 m diepte. Dit laatste is te wijten aan het "verdwijnen" van een aantal koraalkolonies uit het kwadraat op 10 m, vermoedelijk door mechanische oorzaak. Bij FP-1 en FP-4 is er geen invloed merkbaar. Er zijn weliswaar kleine verschillen tussen v66r en na de werkzaamheden, maar deze liggen binnen de foutenmarge van de methode (maximaal 3%) .

 
Station
FP-1
1980 1983
FP-2
1980 1983
FP-3
1980 1983
FP-4
1980 1983
Depth
5 m
25    23
--    --
--    --
--    --
10 m
43    43
44    36
55    43
59    59
20 m
73    70
74    41
67    62
70    68
35 m
38    37
73    32
63    57
77    75

Tabel II. Bedekking door levend koraal in % vóór de aanvang van de werkzaamheden (september 1980) en na het stopzetten ervan (maart 1983).

Uit de analyse van de fotoserie blijkt dat tijdens en na het graven van de opening nauwelijks nog sterfte van koralen optreedt: de bedekking door levend koraal bij FP-2 op 35 m neemt af van 73% naar 35% gedurende de periode september 1980 tot april 1982, en slechts van 35% naar 32% in de periode april 1982 tot maart 1983.

Conclusies

  1. Afgezien van mechanische beschadiging van het rif welke een onvermijdelijk gevolg was van het graven van de kanaalopening, is de sterfte van koralen beperkt tot een gebied van maximaal 500 m (de afstand tussen FP-1 en FP-4). Deze sterfte is in hoofzaak te wijten aan de grovere sedimentfracties die als eerste de bodem bereiken en de koralen bedekken. Fijnere sedimentfracties blijven langer gesuspendeerd in het water en worden weliswaar over grotere afstand verspreid, maar zijn daarbij waarschijnlijk zoveel verdund dat zij geen sterfte van rifkoralen teweeg brengen.
  2. De sterfte van koralen ten gevolge van sedimentatie is het grootst voor de opening van de kanalen op het diepe rif (afname van de bedekking met levend koraal bij FP-2 op 35 m van 73% naar 32%). Deze hoge sterfte wordt verklaard door een relatief hoge dichtheid van Sheel- coral (Agaricia lamarcki) op de diepe rifhelling, welk koraal slecht in staat is actief sediment te verwijderen.
  3. De sterfte van koralen hangt nauw samen met het aanleggen en afgraven van de dam tussen de havenhoofden en de daarmee gepaard gaande hoge sedimentatie. Uit visuele waarnemingen blijkt dat de eerste sterfte optreedt in de tweede helft van mei 1981, d.w.z. direct na het aanleggen van de dam. Voorts blijkt uit de analyse van de foto's dat 92,7% van de sterfte bij FP-2 op 35 m is opgetreden v66r april 1982. In de periode gelegen tussen het afgraven van de dam en april 1982 hebben geen werkzaamheden meer plaatsgevonden die resulteerden in uitzonderlijk hoge sedimentatie.
  4. Uit de sedimentgegevens en de analyse van de fotoserie kan geconcludeerd worden dat het sedimentscherm goed gefunctioneerd heeft. Gedurende de periode dat het scherm in werking was is de sedimentatie nauwelijks hoger dan 100 g.m-2.d-1 geweest. Slechts 7,3% van de totale sterfte bij FP-2 op 35 m treedt na april 1982 op, d.w.z. in de periode dat de opening werd gegraven en het scherm in werking was. Mede gezien de conclusie onder punt 3 mag worden aangenomen dat het scherm verdere sterfte van koralen heeft voorkomen.
  5. De sterfte van koralen had grotendeels voorkomen kunnen worden door een betere planning van de werkzaamheden door "Flamingo Paradise" en door een beter overleg tussen de directie van "Flamingo Paradise" enerzijds en de eilandelijke overheid en STINAPA anderzijds. Immers het afgraven van de dam tussen de havenhoofden was het gevolg van het plotselinge besluit een andere werkwijze te volgen voor het openen van de kanalen, waardoor de dam grotendeels overbodig werd.
  6. Verwacht wordt dat er een continue verhoogde troebelheid van het water buiten de opening zal blijven bestaan als gevolg van sedimentbewegingen in de kanalen en de monding ervan (dit is ook het geval voor de monding van de jachthaven). De verhoogde troebelheid heeft een verminderde lichtinval tot gevolg, waardoor de groeisnelheid van de rifbouwende koralen afneemt.

Dankzegging

Franklin Winklaar ben ik zeer erkentelijk voor zijn assistentie in het veld. Ik dank de heren Bussmann (DOW), Dania (Meteorologische Dienst), De Kok (Havenwerken NV.) en Sansoni (Fundeos NV.) voor de door hen verstrekte gegevens. Dit onderzoek maakte deel uit van IUCN/WWT project 1496, "Bonaire Marine Park", welk project werd gesubsidieerd door het Wereld Natuur Fonds Nederland.

Photographs

Fig. 3. Quadrat at 35 m at FP-2 in September 1980
   
Fig. 4. Quadrat at 35 m at FP-2 in March 1983. Note the mortality of Sheet Coral (Agaricia lamarcki)
   
Fig. 5. Mortality of Sheet Coral (Agarica lamarcki) as the result of sedimentation immediately after the construction of the dam between the two piers (June 1981)
   
Fig. 6. Moribund tissue of a sponge (Ircinia campana) filled with sediment.
   
Fig. 7. Dredging of the connection to the ocean; the sediment laden water is reasonabley contained by the screen (August 1982)
   

Fig. 8. Damaged Sheet Coral (Agaricia lamarcki) and Cavernous Star Coral (Montastrea cavernosa, lower-middle) a year and a half after the die-off (January 1983).

   
Fig. 9. Mountainous Star Coral (Montastrea annularis), though to a lesser degree, was also impacted by the sedimentation.
   
Fig. 10. Rubble slope directly below the entrancew to the canal.

Back to top