betydelsen av larvspridning och konnektivitet för...
TRANSCRIPT
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