Historic baselines are important in developing our understanding of ecosystems in the face of rapid global change. While a number of studies have sought to determine changes in extent of exploited habitats over historic timescales, few have quantified such changes prior to late twentieth century baselines. Here, we present, to our knowledge, the first ever large-scale quantitative assessment of the extent and biomass of marine habitat-forming species over a 100-year time frame. We examined records of wild native oyster abundance in the United States from a historic, yet already exploited, baseline between 1878 and 1935 (predominantly 1885-1915), and a current baseline between 1968 and 2010 (predominantly 2000-2010). We quantified the extent of oyster grounds in 39 estuaries historically and 51 estuaries from recent times. Data from 24 estuaries allowed comparison of historic to present extent and biomass. We found evidence for a 64 per cent decline in the spatial extent of oyster habitat and an 88 per cent decline in oyster biomass over time. The difference between these two numbers illustrates that current areal extent measures may be masking significant loss of habitat through degradation.

Abstract The Guana-Tolomato-Matanzas (GTM) system is a relatively pristine and well-flushed estuary in Northeastern Florida, USA and characterized as having an extraordinarily high abundance of oysters. Historically, dense populations of oysters, such as those found in GTM, are believed to play an important role in water filtration; however, few biofiltration studies have had access to such pristine populations. To quantify the filtration service (FS) of Eastern oysters (Crassostrea virginica) in GTM at several spatial scales (i.e. reef, watershed, estuary), we implemented a model that solves for the hydrodynamics and depletion of particulate matter passing over model oyster populations, the latter of which were derived from detailed bay-wide surveys. The model results suggested that oyster reefs populating the GTM play an important role in water quality by filtering ~60% of the estuary’s volume within its residence time. Our approach teases apart the role of reef size, residence time, particle concentration, and other physical factors on the generation of FS at different spatial scales. Downstream effects were found to be very important for estuary FS , which depend on the spatial distribution of the reefs in the GTM and local and estuarine-scale hydrodynamics. Therefore, the difference between “realized” FS and the “potential” FS of a given reef may be substantial when considering the complex hydrodynamic and connectivity among populations at several scales. Our model results provide clear and actionable information for management of these oyster populations and conservation of their ecosystem services.