Miljøovervåkning av marine økosystemer: Utfordringer relatert til kryptiske arter og miljø-DNA

The aquaculture industry in Norway has been one of the largest growing businesses in the last few decades. One of the biggest challenges to the industry is its impact on surrounding habitats, where organic waste and heavy metals such as zinc and copper can accumulate in the sediment and impact fauna communities. Habitats naturally associated with oxygen deprived fjords and whale falls have become common along the Norwegian coast close to fish farms. Due to this impact on the environment, monitoring of marine fish farms is a mandatory practice in Norway, and is essential for a sustainable development of the industry. The most important aspect of the monitoring routine is an analysis of the fauna community through species identification. Soft sediment fauna is mainly dominated by polychaetous annelids, which is in turn regarded as the most important indicator group in marine environmental monitoring. Advances in DNA technology has shown a large unknown invertebrate diversity. Many common species used as bioindicators are now known to encompass several species, only identifiable through DNA. These are called cryptic species complexes, and correct knowledge of species is essential to assess environmental impact correctly. The rapid development of new sequencing techniques has made environmental monitoring fully through DNA-analyses possible, by analyzing all DNA in an environmental sample. Studies have presented the method as being cheaper, faster and easier to use than traditional monitoring, however there are still challenges remaining for it to operate on the same level as traditional monitoring. This project aims to continue the progress for a more robust monitoring practice by studying known and unknown cryptic species complexes in organically enriched environments. It will also aid in the continued work to improve eDNA metabarcoding methods for monitoring purposes.

-

På grunn av betydelig påvirkning av miljøet er det lovpålagt i Norge å gjennomføre miljøundersøkelser av resipienten til akvakulturanlegg. Dette er også nødvendig for en bærekraftig utvikling av akvakulturindustrien. Dagens metode for overvåkning fokuserer på en faunaanalyse av makroevertebratene i resipienten til anlegget, som gjøres via morfologisk artsidentifisering av taksonomer. Bløtbunnsfauna er ofte dominert av gruppen flerbørstemark (Polychaeta), og denne gruppen omfatter mange av de viktigste indikatororganismene. For riktig tilstandsvurdering av enhver lokalitet er korrekt kunnskap om artene vi har i miljøet essensielt. Mange studier har med DNA-teknologi vist at kryptisk artsdannelse hos flerbørstemark er svært vanlig, og mange av de vanligste indikatororganismene (Capitella spp. og Chaetozone spp.) har vist seg å omfatte store artskomplekser. Tilstedeværelsen av disse kryptiske artene som tradisjonelle analyser ikke plukker opp, kan føre til feil tilstandsvurdering av lokaliteter og kan ha store konsekvenser for en oppdretter. I nyere tid har den raske utviklingen av nye sekvenseringsteknikker som metastrekkoding gjort miljøovervåkning ved bruk av miljø-DNA mulig. Mange studier trekker frem denne teknikken som mer kostnadseffektivt, raskere og lettere å bruke enn tradisjonell morfologisk identifisering. Det er likevel store utfordringer knyttet til metoden for at den skal fungere på samme nivå som konvensjonell identifisering. Disse utfordringene inkluderer et lite utviklet referansebibliotek, manglende universelle primere og ingen standardiserte protokoller. Dette prosjektet har som mål å videreutvikle miljøundersøkelser av marine økosystemer til å bli enda mer robust ved å tilføre til kunnskapsgrunnlaget til flere av hovedutfordringene ved miljøovervåkning. Disse utfordringene inkluderer en manglende forståelse av kryptiske arter i organisk belastede områder, og videreutvikle bruken av miljø-DNA.