Calanus in the North Atlantic: species distribution and genetic population structure in space and time

«Man skulde ikke tro, at så Dyreformer skulde være af så stor Betydning for et Lands økonomi», skrev den norske naturforskeren A. Boeck så tidlig som i 1871 om raudåte (Calanus finmarchicus), et lite krepsdyr (ca. 3 mm) som drifter i havet. Calanus-artene er trolig de mest tallrike artene i verden og er sentrale i marine næringskjeder. Calanus spiser planteplankton og er samtidig en viktig matkilde for mange marine organismer, inkludert sild, sardin, torsk og laks. På grunn av økende sjøtemperatur i Nord-Atlanteren har Calanus-artene beveget seg nordover, dette påvirker utbredelsen til flere fiskearter, og kan potensielt føre til endringer i økosystemer. Ved å bruke såkalt «neste generasjons sekvenseringsteknologi» kan en sekvensere store mengder DNA og RNA raskt og billig. Delvis sekvensering av genomet til Calanus ble brukt til å designe nye verktøy for pålitelig identifisering av arter. Calanus-artene ser tilsynelatende identiske ut, men inneholder ulike mengder av energirike fettstoffer og kan dermed være del av ulike næringskjeder. Artsidentifikasjon er avgjørende for å kunne forutse hvordan de ulike artene vil bli påvirka av klimaendringer. Denne utviklingen av genomikressurser har gitt nye resultater som viser at permanente populasjoner av den «arktiske» arten Calanus glacialis er etablert i fjorder lags hele norskekysten. Slike resultater utfordrer vår forståelse av økologien, livssyklusen og klimaresponsen til Calanus, så vel som vår forståelse av fjordøkosystemene og deres dynamikk. Videre viste undersøkelser av hvordan genene påvirkes av temperaturstress en bemerkelsesverdig forskjell mellom den noe mer sørlige C. finmarchicus og den arktiske C. glacialis, der den sistnevnte ser ut til å mangle de molekylære mekanismene som skal til for å håndtere økte temperaturer. Dette, sammen med annen informasjon, tyder på at den arktiske C. glacialis er sårbar for klimaendringer.

Understanding how climate change will affect the planet is a key issue worldwide and addressing the consequences of global warming for the biosphere has become a research priority. The rise of temperature has affected all Earth´s subsystems including the oceans. Copepods of the genus Calanus are predominant in the zooplankton biomass of the North Atlantic and the Arctic. They play a key role in marine food webs both as main primary consumers and as prey species for many commercially important species. As a response to ocean warming, a northward movement of warm-water Calanus species has been observed and C. finmarchicus appears to have declined throughout much of the North Atlantic. Calanus sp are often separated based on their size and on the geographic location of collection. As changes in temperature are expected to affect both the distribution and the size of Calanus, is clear that molecular tools for the identification of Calanus species are essential. It is also crucial to access the ecological (r ange shift) and evolutionary (population genetic / selection / genetic diversity & effective population sizes) response to climate change of Calanus. The main goal of this project is to use new molecular mnethods in combination with historical samples to address how climate change has affected the distribution and the evolutionary response of Calanus species in the North Atlantic. By developing Calanus spp as beacons of climate change, the research will contribute toward a better understanding of the inte raction between climate change and plankton communities; and a better forecasting of the changes in food web structure of the North Atlantic and Arctic Oceans. Such knowledge will be crucial for an appropriate societal response.