betydelsen av larvspridning och konnektivitet för...

Betydelsen av larvspridning och konnektivitet för ekologisk fungerande nätverk av marina skyddade

områdenPer-Olav Moksnes1,2, Martin Nilsson Jacobi3, Kevin Vikström2 och Per

Jonsson2

1Havsmiljöinstitutet, Göteborgs universitet2Institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet

3Chalmers Tekniska Högskola

Hav möter land – Ta tag i detta!29-30 maj 2013, Larvik, Norge

Marina skyddade områden (MPAs)

1. Förvaltning av exploaterade bestånd2. Skydda och bevara arter och habitat3. Skydda ekologiska processer och funktioner

Phyla Family SpeciesPorifera

Demospongiae Axinellidae Phakellia ventilabrum Clionaidae Cliona celataMycalidae Mycale linguaGeodiidae Geodia baretti

CnidariaAnthozoa Pleuxauridae Paramuricea placomus

Swiftia roseaSwiftia pallida

Clavulariidae Sarcodictyon roseumActiniidae Urticina equesActinostolidae  Actinostola callosaCaryophylliidae  Caryophillia smithii

Lophelia pertusaFuniculinidae Funiculina quadrangularisVirgulariidae  Virgularia mirabilis

Virgularia tuberculataStylatula elegans

Kophobelemnidae  Kophobelemnon stelliferumHydrozoa Plumulariidae Nemertesia spp

AnnelidaPolychaeta Sabellidae Sabella pavonina

MolluscaBivalvia Mytilidae Mytilus edulis 

Modiolus modiolusLimidae Acesta excavataArcticidae Arctica islandicaOstreoidae Ostrea edulis

CrustaceaDecapoda Pandalidae Dichelopandalus bonnieri 

Thiidae Thia scutellataAtelecyclidae Atelecyclus rotundatusCorystidae Corystes cassivelaunusAxiidae Calocaris macandreae

Calocarides coronatusCallanassidae Callianassa subterraneaAmpeliscidae  Haploops tubicola

Haploops tenuisBryozoa

Gymnolaemata Phidoloporidae Reteporella beanianaEchinodermata

Asteroidae Stichasteridae Stichastrella roseaCrinoidea Antedonidea Antedon petasus

Hathrometra sarsiiOphiuridea Gorgonocephalidae Gorgonocephalus caputmedusae

ChordataLeptocardii Branchiostomatidae Branchiostoma lanceolatum

OchrophytaPhaeophyceae Laminariaceae Saccharina latissima

Laminaria hyperboreaTracheophyta 

Magnoliidae  Zosteraceae  Zostera marinaZostera noltii

OSPARs lista över hotade och minskande arter och habitat

Stor piprensareFuniculina

quadrangularisÖgonkorall Lophelia

pertusa

OstronOstrea edulis

Borrswamp Cliona celata

ÅlgräsZostera marina

Nätverk av marina skyddade områden (MPAs)

OSPARs Network of MPAs HELCOMs Network of BSPAs

Nätverk av MPAsUtvärdering av ekologisk “koherent”

nätverk

1. Adekvat storlek, skydd, m.m. (Adequacy)2. Representativa habitat och arter (Representativity)3. Replikering av habitat och arter (Replication)4. Spridning och sammanlänkning (Connectivity)

HELCOM 2010, OSPAR 2010, 2013

Flesta marina organismer har pelagiska larver

HavstulpanlarvHavsbortmasklarv

Marulkslarv

Sjöstjärnelarv

Stor spridningspotentialStor betydelse för arternas ekologi och förvaltning!

Hummerlarv

Larvers beteende kan påverka spridningen

ytströmmar

bottenströmmar

?

Längden på larvstadietSimdjupLekperiod

Betydelse av larvspridning för utformningen av MPA-nätverk

??1. Storlek? 2. Antal?3. Avstånd?

Mål med studien

1. Studera spridning och konnektivitet av olika organismers larver i Kattegat-Skagerrak

2. Utvärdera befintiga nätverk av MPAs baserat på konnektivitet

3. Identifiera de viktigaste områdena för uthålliga nätverk av MPAs för olika organismer

1. Hydrodynamisk 3-D modell

Drivs av atmosfärisk cirkulationsmodell och oceanografiska observationer

Realistisk batymetri

Drivs av atmosfärisk cirkulationsmodell och oceanografiska observationer

Realistisk batymetri

Ocean circulation model (RCO)

Rumlig upplösning: 3.7 km

119 djuplager

Rumlig upplösning: 3.7 km

119 djuplager

Modellerade områdenGrunda och djupa bottnar

Grunda (≤20 m) områden Djupa (>20 m) områden

2. Trajectory models (TRACMASS)Partikelmodellering av virtuella larver

5 km

Virtuella larver släpps från samtliga celler 0-100 m djup (totalt 34 000 celler).

20 olika larvtyper (olika simdjup och larvperiod) släpps från alla celler en gång per månad under 8 år.

Totalt 3.2 miljarder virtuella larver har modellerats.

Virtuella larver släpps från samtliga celler 0-100 m djup (totalt 34 000 celler).

20 olika larvtyper (olika simdjup och larvperiod) släpps från alla celler en gång per månad under 8 år.

Totalt 3.2 miljarder virtuella larver har modellerats.

Beräkningar av konnektivitetKonnektivitetsmatris (sannolikshetsberäkningar)

Görs för varje larvtyp

Från

Till

Till

1 2 3 4 5

1 s e21 e31 e41 e51

2 e12 s e32 e42 e52

3 e13 e23 s e43 e53

4 e14 e24 e34 s e54

5 e15 e25 e35 e45 s

23

4

5

1

3. Nytt verktyg för att analysera optimala nätverk av MPAs

Larval dispersal

MPA nätverk

(Nilsson Jacobi & Jonsson, Ecol. Appl., 2012)

•“Eigenvalue pertubation theory”

•Hittar de bästa ”source-” och ”sink-populationerna” som ger den maximala metapopulationstorleken.

•Rankar alla områden baserat på hur viktiga de är för metapopulationen.

•Resultat testas med en logistic populations-modell med slumpvisa minskningar av populationer.

Djupspecifik planktonprovtagning i Kattegat och Skagerrak (2005-2010)

Djupfördelning för 40 olika grupper av fiskar och 80 evertebrater.

Gobidae

Bivalva

Torsk Bryozoa Porslinskrabba

Artspecifik djupfördelning!

Djupspecifik planktonprovtagning i Kattegat och Skagerrak (2005-2010)

Larvsäsong för fiskar och evertebrater.

Gastropoda Havstulpan

Krabbtaska

Sjöborre

Simkrabba

Sandräka

Modellerade ”larvtyper” indelade i grunda och djupa bottnar

Grunda (≤20 m) områdenÖver språngskiltet, fotiska zonen

Djupa (>20 m) områden Undersprångskiltet

RESULTAT

1. Analys av spridningsmönster med enkla larvtyper

a. Spridningslängd (km)

10 dagar 0-2 m djup

10 dagar 25 m djup

30 dagar 25 m djup

30 dagar 0-2 m djup

Längre spridning ovanför språngskiktet:

Simdjup kan ge stora effekter!

1. Analys av spridningsmönster med enkla larvtyper

b. Bohusläns sources & sinks

Sources (var kommer larver ifrån?) Sinks (vart har larverna tagit vägen?)Larvtyp: 30 dagar, 25 m djupLarvtyp: 30 dagar, 0-2 m djupLarvtyp: 30 dagar, 0-2 m djup Larvtyp: 30 dagar, 25 m djup

Assymetrisk cirkulation: Nordgående ström ovan språngskiktet!

2. Spridningslängd - Grunda områden (5 larvtyper)10 dagar

0-12 m djup25 dagar

0-12 m djup25dagar

0-50 m djup

60 dagar 0-50 m djup

45 dagar 0-50 m djup

Ålgräs

KantnålOstron

TorskBerggylta

Olika larvgrupper behöver olika stora MPAs för självrekrytering.

Stora regionala skillnader i spridningslängd.

Konnektivitet mellan MPAsGrunda områden (≤20 m)

Optimalt nätverk av MPAs - Grunda områden (≤20 m)

Eigenvalue pertubation theory(EPT-modell)

Multispecies nätverk Metapopulations-modellering

Optimalt nätverk av MPAs - Grunda områden (≤20 m)

Eigenvalue pertubation theory(EPT-modell)

Multispecies nätverk Metapopulations-modellering

MPA-områden ges 10% högre överlevnadEffekt på metapopulationens storlek(relativ effekt = Skyddad/oskyddad)

3-10% effekt av befintligt nätverk

180% effekt av EPT-nätverk

Eigenvalue pertubation theory(EPT-modell)

Optimalt nätverk av MPAs - Grunda områden (≤20 m)

Eigenvalue pertubation theory(EPT-modell)

Multispecies nätverk Metapopulations-modellering

Kan MPA-områden i Bälthavet ge positiva effekter i t.ex. Bohuslän?

≈30-70% effekt av befintligt nätverk

105% effekt av EPT-nätverk

Eigenvalue pertubation theory(EPT-modell)

Optimalt nätverk av MPAs – Djupa områden (>20 m)

Eigenvalue pertubation theory(EPT-modell)

Multispecies nätverk

≈20-25% effekt av befintligt nätverk

70% effekt av EPT-nätverk

Metapopulations-modelleringMPA-områden ges 10% högre överlevnad

Effekt på metapopulationens storlek(relativ effekt = Skyddad/oskyddad)

Stor piprensare

Ögonkorall Lophelia pertusa

Slutsatser1. Stark assymetrisk cirkulation i Kattegat-Skagerrak leder till

en uttransport av larver från svenska västkusten och dåliga förhållanden för ett uthålligt nätverk där.

2. Befintligt nätverk av MPAs ger endast marginella positiva effekter på ”grunda” metapopulationer i Kattegat-Skagerrak, men något bättre effekt på ”djupa” populationer.

3. Identifierade områden i södra Kattegat skulle kunna ge betydligt bättre MPA-nätverk än det befintliga i hela området.

4. Resultat ger underlag för att välja nya MPAs för att stärka befintliga nätverk.

..menViktig att beakta begränsningar i studien

- Grov skala (3.7 km celler) modellerar ej kustcirkulation korrekt.

Självrekrytering i kust- och fjordområden troligen mycket högre. Nya modeller med högre upplösning krävs för att studera detta.

- Avsaknad av bra habitat-data allvarlig brist!

Inventering av marina habitat centralt för att kunna utveckla fungerande nätverk av marina skyddade områden.

SamarbetenPer Nilsson, Göteborgs universitetKristoffer Döös, Stockholms universitetHanna Corell, Göteborgs universitet

FinansieringFORMASHavs och VattenmyndighetenLänsstyrelsen i Västra Götalands Län

TACK!

GRÅGOR?

HavstulpanlarvBorstmasklarv

Marulkslarv

Sjöstjärnelarv

Hummerlarv