Lake Windermere, et naturlig laboratorium for økologi og evolusjon

Innsjøen Windermere i England har vært studert i over 60 år. Her er det  studert i detalj hvordan abbor og gjedde påvirkes av ulike økologiske faktorer, og hvordan evolusjonære endringer faktisk kan observeres på en relativt kort tidsskala. I mer enn 10 år har også CEES (Center for Ecological and Evolutionary Synthesis) ved Biologisk Institutt engasjert seg i forskningen, støttet av Norges Forskningsråd. Senteret samarbeider med to britiske institusjoner: Freshwater Biological Association (FBA) og Centre for Ecology and Hydrology (CEH) i Lancaster.

Resultatene demonstrerer hvordan faktorer som selektiv fangst, temperaturforandring, patogener og predatorer kan påvirke populasjonsdynamikken, noe som også kan føre til forandringer på evolusjonær skala.

I denne bloggen har Asbjørn Vøllestad vært med på å uføre forskningen, mens Klaus Høiland har utført redigeringen på Biobloggen.

Lake Windermere (foto: Ian Winfield)

Den aktuelle undersøkelsens hovedfokus er å forsøke å forstå hvordan populasjonene av abbor og gjedde direkte og indirekte påvirkes av og påvirker økosystemet i Windermere. Viktige påvirkningsfaktorer er sykdom og temperaturforandring. Det unike i disse studiene er at man kan analysere datasett som er samlet med samme utstyr og metoder i løpet av en periode på over 60 år. I 1976 var det utbrudd av en abborspesifikk sykdom som tok liv av 98 % av den voksne bestanden. Patogenet som førte til sykdommen er ikke identifisert, men antakelig var det en bakterie. Sykdommen er fortsatt til stede, uten å lede til massedød som i 1976. Massedøden fikk stor betydning for populasjonsstrukturen og dynamikken både for abboren og for gjedda i åra som fulgte. For å forstå bedre de empiriske observasjonene så brukte forskerne ulike økologiske modeller for å simulere effektene av økt dødelighet for voksen abbor som følge av dette sykdomsutbruddet. Modellen predikerer overkompensering av unge abbor (økt produksjon av yngel og ung fisk) som respons på økt dødelighet hos disse; dette skyldes forandringer i næringsavhengig vekst og reproduksjonsrate.

Når det gjelder gjedda i Windermere, fant forskerne ut at målrettet høsting av storvokste individer som ventet førte til økt suksess for små individer. Dette er i kontrast til den naturlige seleksjonen som i dette systemet stort sett prefererer store individer, hovedsakelig fordi gjedda driver kannibalisme. Dette betyr at naturlig seleksjon og fangstseleksjon i dette tilfellet virker i motsatt retning. I perioder med høyt fisketrykk var den fangstbaserte seleksjonen sterkere enn den relativt svake naturlige seleksjonen, noe som totalt sett førte til seleksjon for liten størrelse og også langsom vekst. Fangstinnsatsen var spesielt høyt i perioden etter krigen, men ble redusert til et meget lavt nivå fra ca. 1960. Med et redusert fisketrykk så ble den naturlige seleksjonen den sterkest evolusjonære kraften; dette førte til at raskere individuell vekst og økt størrelse igjen ble favorisert.

Abboren i Windermere er også gjenstand for størrelsesselektiv dødelighet. Gjedda er en effektig predator på småvokst abbor, og høy tetthet av gjedde vil føre til at stor gjedde har en selektiv fordel. Dette vil føre til seleksjon for å vokse fort. Motsatt vil den nevnte abborsykdommen selektere mot storvokste individer. Hvilken av disse selektive kreftene som virker sterkest, vil påvirke strukturen på abborpopulasjonen og til slutt bestemme de trofiske interaksjonene i innsjøen. Før sykdomsutbruddet i 1976 var den gjedde-induserte seleksjonen sterkere enn den sykdomsinduserte seleksjonen. Resultatet var store og hurtigvoksende abbor som også kunne oppnå et langt liv. Etter 1976 ble den sykdomsinduserte seleksjonen sterkere enn den gjedde-induserte seleksjonen, noe som førte til rask forandring mot små og saktevoksende abbor (som er mer resistente). Dette gjorde abboren til et lettere bytte for gjedde og samtidig en svakere konkurrent overfor de små, unge gjeddene. Resultat: mindre dødelighet blant ung gjedde og større antall gjedde.

Klimaendringene som er over oss har også ført til endringer i Windermere. Spesielt har sommertemperaturen økt. Effekten av en slik temperaturøkning ble evaluert ved hjelp av en generell modell. Modellen predikerte at til tross for en sterkere vekst av næringsressursene i innsjøen, så vil økningen i temperaturen redusere tettheten av ressursene på grunn av sterkere konkurranse mellom predatorene (totalt økt beiting på ressursen). Dette skyldes at den økte temperaturen i vannet fører til økte metabolske kostnader hos ektoterme dyr; de må altså spise mer mat. Ved en kritisk høy temperatur vil dynamikken bli ustabil, noe som forårsaker konkurransedrevete sykler for konsumentene i økosystemet. Maksimal alder synker, noe som igjen fører til større populasjoner av småvokst og yngre fisk. Implikasjonene er at en global oppvarming kan øke konkurransen, favorisere mindre størrelsesklasser og destabilisere dynamikken hos både populasjoner og samfunn.

Prosjektet har til nå konkludert at sjøl om predatorer og patogener utnytter samme bytte (abbor) i Windermere, så konkurrerer de ikke med hverandre. Predasjon fra gjedde selekterer for rask vekst hos abboren, noe som gjør abboren mer utsatt for patogenet (trolig på grunn av at rask vekst fører til nedsatt immunforsvar). Økt forekomst av patogenet vil selektere for redusert vekst og størrelse, noe som spesielt ser ut til å være positivt for gjeddepopulasjonen; spesielt ung gjedde prefererer småvokst abbor. Gjedda og patogenet fasiliterer hverandre. Dessuten virker disse ulike økologiske og evolusjonære prosessene på tilnærmet samme tidsskala, noe som gjør evolusjon etter Darwins teori høyst relevant for vern og forvaltning av dette og liknende økosystemer.

Et utdrag av undersøkelsen, som denne bloggen bygger på, er gjort kjent for et bredere publikum i magasinet International Innovation (http://www.research-europe.com/index.php/international-innovation/). I et nylig nummer av dette magasinet ble nordisk miljøforskning og -forvaltning presentert. Blant annet ble noen av Norges daværende og nåværende ministere intervjuet (tidligere landbruksminister Lars Peder Brekk og fiskeriminister Lisbeth Berg-Hanssen). Videre ble også NorMer-prosjektet (http://www.normer.uio.no/) på CEES viet plass.

International Innovation er den ledende globale kanalen for spredning av naturvitenskap, teknologi og forskningssamarbeid. Det går inn for å utbre kunnskap om de siste ting innen naturvitenskap og nyvinninger innen forskning og teknologi på globalt nivå. Mer informasjon fins hos www.researchmedia.eu

 

Av Asbjørn Vøllestad og Klaus Høiland
Publisert 9. jan. 2013 11:52 - Sist endret 10. jan. 2013 11:01
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere

illustrasjon

Biobloggen

Klaus Høiland er professor i biologi ved Universitetet i Oslo. I denne bloggen deler han sitt engasjement for biologi.