PINNGORTITALERIFFIK GREENLAND INSTITUTE OF NATURAL RESOURCES GRØNLANDS NATURINSTITUT Departementet for Uddannelse, Kirke, Kultur og Ligestilling Postboks 1029 DK-3900 Nuuk P.O.BOX 570 DK-3900 NUUK GREENLAND PHONE (+299) 36 12 00 FAX (+299) 36 12 12 WEB WWW.NATUR.GL 6. september 2017 Til Departementet for Uddannelse, Kirke, Kultur og Ligestilling I forbindelse med projektet Grønlandshajens populationsstruktur fik jeg bevilget 64.000 kr. Projektet er nu afsluttet og jeg vedlægger afrapportering for projektet. Jeg takker for støtten. Såfremt I ønsker en uddybning af projektets forløb står jeg meget gerne til rådighed. Med venlig hilsen Rasmus Berg Hedeholm, Ph.D. Seniorforsker Grønlands Naturinstitut
Projekt Grønlandshajens populationsstruktur Projektgruppe Projektansvarlig: Rasmus Berg Hedeholm, Ph.D., seniorforsker, Grønlands Naturinstitut Julius Nielsen, Ph.D. studerende Københavns Universitet Kim Præbel, assoc. prof. Ph.D. UiT The Arctic University of Norway Formål og projektbeskrivelse Grønlandshajen (Somniosus microcephalus) er for nylig fundet til at være verdens længstlevende hvirveldyr da et individ er blevet estimeret til at være mindst 272 år gammel (Nielsen et al. 2016). Grønlandshajen er til stede langs hele den grønlandske kyst, hvor den findes både på lavt og dybt vand. Der findes ingen estimater af deres antal i Grønland, men i første halvdel af 1900-tallet blev der pga. af den olieholdige lever fanget over 40.000 hajer årligt (Anon 1942), hvorefter fiskeriet stoppede med opfindelsen af syntetisk olie. I dag fanges hajerne kun i begrænset antal som foder til slædehunde i Nordgrønland, samt som meget uønsket bifangst i fiskeriet. Der har været meget lidt forskning i grønlandshajens biologi, hvilket er blandt grundene til, at den er på IUCN s Near threatened liste (Kyne et al. 2006). Blandt andet ved man ikke noget om hajens populationsstruktur dvs. antallet af bestande, eventuelle lokale tilpasninger osv. En forståelse af populationsstrukturen på både rumlig og tidslig skala er afgørende for at forstå andre observationer af hajens biologi, f. eks om det fortrinsvis er hanner der migrerer over store afstande eller om hunnerne vender tilbage til et fælles gydeområde. Derudover er det afgørende for en forsvarlig forvaltning af Grønlandshajen, hvis der igen skulle opstå et større kommercielt fiskeri. Findes der en række mindre underpopulationer, vil det være nødvendigt med lokalt forvaltning for at undgå overfiskeri i nogle områder, og underfiskeri i andre. Endvidere er det observeret, at nogle Grønlandshajer migrerer over store afstande mens andre tilsyneladende er stationære (Fisk et al. 2012; Bushnell et al. upubliceret data). Således kan migrationsadfærd være linket til særlige populationer og tilpasninger, og både den generelle populationsstrukturen i hele udbredelsesområdet bør undersøges, men også på mindre skala bør det undersøges i hvor høj grad der er forskel mellem områder og individtyper (stationære vs. migrerende). I dette studie indsamles der genetikprøver fra kønsmodne hunner fra Grædefjorden (Kangerdluarssugssuaq) syd for Nuuk og hunnerne påføres satellitsendere så deres vandringer kan undersøges. Genetikprøverne analyseres og sammenlignes med prøver taget fra grønlandshajer fra hele Nordatlanten. Vi vil besvare spørgsmål om Grønlandshajens overordnede populationsstruktur samt se om der er forskel mellem hajer med forskellige migrationsmønstre. Studiet vil give indblik i Grønlandshajens populationsstruktur og særlige genetiske tilpasninger til dens specielle levevis biologiske aspekter som ikke tidligere har været undersøgt. Side 2 af 7
Resultater Indsamlingen i Grædefjorden i 2015 gik godt hvor seks kønsmodne hunner mellem 410-440 cm blev fanget og mærket med satellitsendere. Satellitsenderne var programmeret til at til at udløse fra hajerne ca. 90, 180 og 420 dage efter og dette var altså de ønskede tidspunkter hvorfra GPS-position kunne opnås (satellitmærker på grønlandshajer kan kun give position samt data ved at udløse fra hajen og sende fra havoverfladen). Mærker fra alle hajer rapporterede hvilket først og fremmest vidner om at hajerne kan overleve at blive fanget, mærket og genudsat. GPS-positioner hvorfra mærkerne rapporterede viste at alle hajerne (på nær én) opholdte sig udenskærs på kontinentalsoklen i SV Grønland (Syd for Nuuk, vest for Kap Farvel) og dyrene var i dette område vandret mellem 30-450 km (Fig. 1). Fig. 1. Vandringer for fem kønsmodne hun-hajer mærket Grædefjorden. Tallene ved hvert punkt angiver måneder efter mærkning hvor satellitmærket har udløst. Området i SV Grønland er ud fra parallelle undersøgelser af tilgængelige survey-databaser unikt i Nordatlanten ved at indeholde mange store kønsmodne grønlandshaj-hunner og vores satellitmærkerne bekræfter hermed at området er vigtigt på helårsbasis for grønlandshajer. En enkelt af de mærkede hajer fra Grædefjorden var migreret ud af SV-Grønland området. Satellitmærket rapporterede 3 måneder efter at hajen var fanget og da befandt den sig på midt-atlantiske ryg (Fig 2). Samme haj var efter 14 måneder tilbage i SV Grønland. Vi forventer at denne migrering på mere end 3500 km kan være relateret til at hajen har været gravid og født unger i dybhavets vandmasser under mærkeperioden. Denne haj er dermed den grønlandshaj som har vandret længst under en mærkning og den afslører et potentielt gydeområde som i hele Nordatlanten er ukendt for arten. Side 3 af 7
Fig. 2. En enkelt hajs vandring fra Grædefjorden til den midt-atlantiske ryg og tilbage igen til SV Grønland på i alt 14 måneder Vævsprøverne taget fra hajer i Grædefjorden til de genetiske undersøgelser (N=8), blev sammenlignet med 88 grønlandshajer fanget indenskærs og udenskærs i hhv. NV Grønland, SØ Grønland, NØ Grønland, Svalbard og Norge. De genetiske analyser omfatter mitogenomerne og består af massiv parallel sekvensering af hele det mitokondrielle genom for alle individer. Disse analyser blev finansieret af K. Præbel. Sekvenseringen af de i alt 96 individer resulterede i 14.8 millioner 250 paired-end reads. Efter sekvensdataen var blevet demultiplexet, kvalitetschecket og trimmet for primere og sekvenseringsadaptorer, blev sekvensdata for hvert individ alignet mod et mitokondrielt reference genom for grønlandshaj (Santaqueteria et al. 2017). Dette resulterede i 96 mitogenomer af høj kvalitet, bestående af 16730 basepar og med en gennemsnitlig sekvenseringsdybde på >500X. Der blev fundet 92 haplotyper i de 96 individer og haplotyperne grupperede sig i tre hovedgrupper (Fig. 3). Samme struktur blev fundet i en fylogenetisk analyse baseret på en Jukes-Cantor model og Approximate-maximum-likelihood boot-strapping i FAST TREE (Fig. 4). Sammenholdes disse resultater, må det antages at Grønlandshaj i Nordatlanten, baseret på den mitogenomiske variation, kan inddeles i tre populationer. Sammenholdes disse populationer med hvor grønlandshajerne var fanget, ses det at der ikke er nogen stærk sammenhæng mellem fangststed og genetisk stuktur (Fig. 3). Side 4 af 7
Fig. 3. Haplotype netværk for 96 grønlandshajer fra Nordatlanten. Der blev fundet 92 haplotyper i de 96 individer og hver haplotype er nummeret og gengivet som farvede cirkler, hvor farven angiver geografisk fangststed. Størrelsen på cirklerne viser antallet af individer med en given haplotype og kun fire haplotyper blev fundet i mere end et individ. De sorte prikker angiver antallet af mutationer som adskiller haplotyperne. Dette indikerer overordnet, at de fleste individer ikke er fanget på deres gydeplads, men derimod migrerer over lange distancer og derfor er blandet i de områder hvorfra vi har prøver. Hvis man ser isoleret på de to potentielle yngleområder (Grædefjord og Andørja) som er identificeret i kraft af stor tilstedeværelse af kønsmodne dyr i disse områder (Nielsen et al. in prep), og sammenligner med den genetiske gruppering, ses det at individerne fra disse fjorde til en hvis grad grupperer sig nært, og i nogle tilfælde monophyletisk, i det phylogenetiske træ (Fig. 4). Det betyder at flere individer fra disse to fjorde er beslægtede indenfor hver fjord, hvilket eksempelvis er tilfældet med to af de mærkede hajer (GS168 og GS170, Fig. 2). Videre viser haplotypenetværket at individer fra disse lokaliteter (haplotype 43, 51, 54, 74, 68, og 86) enten er primære eller sekundære noder (Fig. 3) i to af de tre haplotype-grupper. Det betyder at alle andre individer som forgrener sig fra disse noder er beslægtede. Når det samtidig er de eneste lokaliteter i studiet hvor, individer viser både geografisk og genetisk struktur, er det nærliggende at foreslå at disse to lokaliter som potentielle parringsområder for Grønlandshaj. Side 5 af 7
Fig. 4. Approximate-maximum-likelihood phylogenetisk træ baseret på en Jukes-Cantor model og genereret i FAST TREE. Træet blev struktureret (rooted) med reference mitogenomet for søskende-arten til grønlandhaj S. Pacificus (Pacific sleeper shark). Det er kun boot-strap værdier over 50 % som er vist. Sammenhængen mellem fangststed og genetisk gruppering er for individer fra hhv. Grædefjord og Andørja er vist med hhv. blå og lyserøde linjer. Den røde cirkel repræsenterer to af de mærkede hajer: GS168 og GS170. Konklusion Disse indledende undersøgelser af grønlandshajens populationsstruktur har vidst at Grædefjorden i Vestgrønland er unik på den måde at den indeholder meget store kønsmodne grønlandshajer. Tracking undersøgelsen viste dog også at hajerne forlod fjorden relativt hurtigt og derefter opholdte sig i udenskærs farvand. Alle hajerne (på nær én) blev i SV Grønland gennem hele mærkeperioden (op til 14 måneder) og den ene haj der forlod området vendte tilbage. Det tyder altså på at det ikke blot er Grædefjorden der er unik, men hele regionen SV Grønland som bør betragtes som havende stor betydning for kønsmodne grønlandshajer-hunner, da de ikke er observeret i så store tætheder i andre områder i Nordatlanten. De foreløbige genetiske undersøgelser er baseret på det komplette mitokondrielle genom og viser at der stor genetisk variation blandt grønlandshajer på tværs af Nordatlanten inklusiv mellem Grædefjord og Norge. Overordnet, blev tre potentielle populationer identificeret, men grønlandshajens vandringsadfærd gør at Side 6 af 7
populationerne ikke grupperer sig inden for et enkelt område. Dog tyder det på at der er genetisk forskel på kønsmodne hajer mellem Grædefjorden i Grønland og Andørja og det kan derfor tyde på at disse områder (som ud fra mærkedata kan udvides til at betegne SV Grønland) udgør potentielle parringsområder. Den endelige populationsstruktur planlægges at blive undersøgt nærmere dels ved at inkludere flere vævsprøver og dels ved at analysere det nukleare DNA. Fire haplotyper blev fundet i mere end ét individ hvilket viser at disse dyr er nærmere beslægtet med hinanden. Hvor tæt slægtskabet disse er, vil fremtidige undersøgelser det nukleare DNA vise. De mærkede dyr fra Grædefjorden opholdte sig alle udenskærs i samme region (SV Grønland) over længere perioder (inkl. hajen der svømmede til den midt-atlantiske ryg og tilbage). To af de mærkede hajer grupperede sig genetisk og ud fra trackingen var deres adfærd sammenlignelig eftersom de blev i SV Grønland. Fremtidig udvidelse af datasættet vil kunne afsløre om den populations disse hajer er en del af et yngleområde i netop SV Grønland. Det ikke lykkedes at mærke nogle hajer med decideret migrationsadfærd (udover hajen som vi forventer kan have født i mærkeperioden) og derfor har hypotesen om genetisk forskel på stationære og residente hajer ikke kunne undersøges på baggrund af det nuværende materiale. Budget Der vedhæftes et regnskab for projektet. Der er sket en mindre omfordeling i forhold til det ansøgte beløb, som dog fortsat er inden for de forventede rammer. Omfordelingen skyldes en mindre udgift til Indsamling og rejser end forventet. Disse midler er i stedet brugt på den genetiske analyse, som til gengæld blev dyrere end forventet. Referencer Anon (1942). Beretninger vedr. Grønlands Styrelse. Sammendrag af Statistiske Oplysninger om Grønland 1: 647-652 (in Danish) Fisk AT, Lydersen C, Kovacs KM (2012). Archival pop-off tag tracking of Greenland sharks Somniosus microcephalus in the High-Arctic waters of Svalbard, Norway. Mar Ecol Prog Ser, volume 468: 255-265 Kyne, PM, Sherrill-Mix SA, Burgess GH (2006). Somniosus microcephalus. The IUCN Red List of Threatened Species 2006: e.t60213a12321694. http://dx.doi.org/10.2305/iucn.uk.2006.rlts.t60213a12321694.en. Nielsen J, Hedeholm RB, Simon M, Steffensen JF (2014). Distribution and feeding ecology of the Greenland shark (Somniosus microcephalus) in Greenland waters. Polar biology 37: 37 46. Nielsen J et al. (2016) Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus). Science 353: 702-704 Santaquiteria A, Nielsen J, Klemetsen T, Willassen NP, Præbel K (2017). The complete mitochondrial genome of the long-lived Greenland shark (Somniosus microcephalus): characterization and phylogenetic position. Conservation Genetic Resources 9: 351 355. Side 7 af 7