Genetik hos fisk i Grønland

Transkript

1 Genetik hos fisk i Grønland Resultater af videnskabelige undersøgelser Diskussion af betydningen for forvaltningen Jakob Hemmer-Hansen DTU Aqua Sektion for Marine Levende Ressourcer 6/25/2017

2 Program Populationsstruktur ved Grønland Fiskeriets kollaps Konsekvenser for forvaltning Den unikke grønlandske laks Conservation-genetik/forvaltning Populationsstruktur ved Grønland Mulige forvaltningstiltag 4. Sammenfatning 2

3 Genetisk populationsstruktur hos torsk i Grønland Nina Overgaard Therkildsen (DTU Aqua) Sara Bonanomi (DTU Aqua) Rasmus Hedeholm (GN) Einar Eg Nielsen (DTU Aqua) Jakob Hemmer-Hansen (DTU Aqua) 3

4 Hvor mange torskebestande? Hypoteser: En udenskærs bestand på vestkysten En udenskærs bestand på østkysten Indenskærs fjordbestande Input af torsk fra Island Genetisk kortlægning: Nutidig struktur: hvor mange bestande og hvor forskellige er de? Stabile mønstre over tid? Hvilke bestande har bidraget til fiskeriet og hvorfor kollapsede det? 4

5

6 6

7 Indsamlede prøver Legend Uummannaq 1937, 2010 Inshore sample (area and years) Offshore sample (area and years) Illulissat 1952,2010 Store Hellefiskebanke 1950 Sisimiut/Sarfannguit 1931, 2010 Paamiut samples 2010: 41 ind spread out Lille Hellefiskebanke 1955 Tasiilaq 2010 IS Fylla s Bank 1954 Dana s Bank Nuuk Ameralik: 1937, 2008 Kapisillit: 1940, 2008 Qorqut: 2008 Offshore 2010 IS IS , 2008 Paamiut 1909, 2008 Gulf of St Lawrence Offshore 2010 Qaqortoq 1947,

8 Nuuk Fjord - mikrostruktur Kapisillit 1940, 2008 Kangeq Qorqut 2008 Ameralik 1937,

9 Populationsstruktur 9 Therkildsen et al. 2013

10 Populationsstruktur 10

11 Tidsserier Tidsligt genetisk mønster: Uummannaq 1937, 2010 Stor differentiering Stabil Illulissat 1952,2010 Sisimiut/Sarfannguit 1931, 2010 Nuuk Ameralik: 1937, 2008 Kapisillit: 1940, 2008 Dana s Bank 1934, 2008 Paamiut 1909, Qaqortoq 1947, 2008

12 Konklusioner Ikke alle torskene er fra Island! Tydeligt adskilte komponenter Nogle tidsligt stabile, andre dynamiske Har nu udviklet et stærkt værktøj til at forstå udbredelsen af forskellige bestande Videreudviklet til en kost-effektiv DNA analyse, som kan afgøre oprindelsesstedet for en given torsk 12

13 Fiskeriets kollaps F eq =0.14 (West Greenland offshore) F eq =0.82 (Iceland offshore) Kollaps: - For højt fiskeritryk på lokal population - Klimaændringer hindrede, at den islandske population kunne sprede sig mod nord Forvaltning: Grønlandske forvaltere ønsker at beskytte lokal udenskærs population, mens lokal indenskærs population og islandske torsk høstes Bonanomi et al. 2015

14 Konsekvenser for forvaltning Fiskeriet flyttes indenskærs Fiskeriet moniteres med genetik Begrænset bidrag fra lokal undenskærs population ICES rådgivning før 2014: En population, intet fiskeri 2014: To populationer, t. 2015: Tre populationer, t Offshore west East Green./Icelan TAC: Henriksen et al. in prep 14 Inshore west Iceland

15 Skællaks (Salmo salar) Genetiske analyser af laksen fra Kapisillit Kim Andreas Poulsen Krohn (SDU) Rasmus Hedeholm (GN) Rasmus Nygaard (GN) Einar Eg Nielsen (DTU Aqua) Jakob Hemmer-Hansen (DTU Aqua) Projektet støttet af Kommissionen for Videnskabelige Undersøgelser i Grønland 15

16 Udbredelsen af laks 16

17 Laks i Kapisillit Lidt baggrund Det eneste sted i Grønland, hvor laksen gyder På Grønlands rødliste som sårbar De første registreringer i begyndelsen af 1900 tallet (men har nok været der meget længe) Biologi: Populationsstørrelse: ? (Jonas 1974) Smolt-alder: 4-5 år Meget få gydeområder i elven Barske forhold for en laks Slægtsskab med andre populationer: Laks fra Kapisillit ligner genetisk laksene fra Europa, ikke laksene fra Nordamerika (Knox et al. 2002, Verspoor et el. 2005) 17

18 Lidt baggrund 18

19 Lidt baggrund 19 Jonas 1974

20 Lidt baggrund Hvad vil vi? Undersøge slægtsskabet mellem laksene i Kapisillit og laks i resten af verden Undersøge graden af genetisk variation (kan give et groft billede af populationens størrelse) Estimere andelen af laks fra Kapisillit i fangster i de inderste dele af Nuukfjorden (dvs. Få et billede af bestandens sårbarhed overfor fiskeri) Undersøge genetiske ændringer over tid (undersøge, om der er sket ændringer i bestandens størrelse) 20

21 Lidt baggrund Prøver: 31 fisk indsamlet i elven i 1938 (skæl) 9 fisk indsamlet i elven i fisk indsamlet i fjorden i 2009/ fisk indsamlet i elven i 2011 (juvenile) 21

22 Resultater Slægtskab med andre populationer og oprindelse af fisk fanget i fjorden 22

23 Resultater Slægtskab med andre populationer og oprindelse af fisk fanget i fjorden

24 Resultater Genetisk variation Danmark Sverige

25 Resultater Analyse af DNA fra historisk materiale (1938) 25

26 Oprindelse af de historiske prøver Resultater 26

27 Resultater Genetisk variation - nylig dramatisk reduktion? 27

28 Genetiske ændringer over tid Resultater 28

29 Genetisk drift 29

30 Den effektive populationsstørrelse Den effektive populationsstørrelse (Ne) er størrelsen af en ideel population, som er genstand for det samme tab af genetisk variation, som en eksisterende population = hvordan opfører populationen sig genetisk over tid? Hvad er så en ideel population? 1) Tilfældigt parrende 2) Med 1:1 kønsratio 3) Ikke overlappende generationer 4) Antallet af afkom er tilfældigt (Poisson fordelt) Den effektive populationsstørrelse (Ne) er oftest mindre end den faktiske populationsstørrelse (Nc)

31 Resultater Effektiv populationsstørrelse foreløbige resultater! Generationstid (år) Moment based* [95% CI] Likelihood based** [95% CI] [55-333] 163 [88-336] 6 92 [37-222] 110 [55-158] 8 69 [28-167] 70 [46-168] Et gennemsnit for perioden Ne=50: Kritisk størrelse på kort sigt (undgå indavlsdepression) Ne=500: Kritisk størrelse på længere sigt (undgå tab af evolutionært potentiale) 31 * Waples 1989, ** Berthier et al. 2002, Frankham et al. 2002

32 Resultater Familiestruktur i Kapisillit (juvenile fra 2011)? 32

33 Lidt perspektivering Ne var omkring 50 i Skjern Å, da populationsstørrelsen var på sit laveste (dengang blev der fanget ca. 5 fisk/år) Ne i Kapisillit sammenlignelig med Ne i tilløb til Teno 33 Vähä et al. 2008

34 Lidt perspektivering Hvordan of hvornår tabte Kapisillit sin genetiske variation? Isdække, LGM Founder event + lille og meget isoleret population Tab af variation over tid pga. genetisk drift 34

35 Konklusioner Laksen fra Kapisillit er helt unik Isoleret population (meget begrænset udveksling med andre populationer) Ekstrem reduktion i genetisk diversitet Den kraftige reduktion er ikke nylig (i hvert fald før 1938) (skyldes muligvis founder event ) Lille effektiv populationsstørrelse (tab af diversitet over tid, muligt tab af evolutionært potentiale) Sårbar overfor fiskeri og miljøændringer Fiskeriet i de inderste dele af fjorden fanger Kapisillit-laks 35

36 Diskussion Populationen er lille og har nok været det længe Den er også blevet fisket i mange år og den er her stadig Så hvorfor overhovedet bekymre sig om den?? Rødlistet art ( sårbar ) Kapisillit-laksen udgør en unik del af verdens biodiversitet -> vi er forpligtede til at handle på vores viden Hvis laksen forsvinder fra Kapisillit, så kommer den nok ikke tilbage Muligt at fiskeritrykket stiger i fremtiden Klimaændringer vil sandsynligvis udfordre populationen betydeligt -> så det er vigtigt, at give den ro til at tilpasse sig 36

37 Diskussion 1. Diskuter forvaltningstiltag, der kan hjælpe med at beskytte den grønlandske laks 2. Hvordan får man bedst inddraget den lokale befolkning? 3. Kunne forvaltningen af laks tænkes sammen med udviklingen i områdets turisme? 37

38 Stenbider i Grønland 38 Garcia-Mayoral et al. 2016

39 Stenbider i Grønland 39

40 Sammenfatning Forskelle og ligheder i de gennemgåede cases? Ex. Økonomi Strategi for succesfuld forvaltning 40