Trophic interactions in the Barents Sea - steps towards an Integrated Ecosystem Assessment

Dette strategiske initiativet har som mål å bedre forståelse av trofiske interaksjoner, struktur og funksjon av næringsnett og energistrøm gjennom økosystemet i Barentshavet. Viktige aspekter ved initiativet er å styrke teoretisk og praktisk kompetanse og utvikle metodikk for trofiske studier, med vekt på integrasjon av feltarbeid på tokt, kvantitative økologiske analyser og integrert vurderingen av økosystemet Barentshavet som er en del av økosystembasert forvaltning. Prosjektet gjennomførte feltarbeid i Barentshavet i 2015-2016 med innsamling av over 30.000 mageprøver fra 70 fiske arter. Analyser av mageprøver ble gjennomført i 2017-2018, mens resultatene er nå bearbeidet for vitenskapelig publisering. Den første artikkelen av planlagte fem beskriver innsamlings omfang og metodikk og dietten til 70 fiske arter, samt publiserer data. Resultater kan brukes direkte i økosystemmodeller. Prosjektet gjennomførte betydelig innsamling av isotop prøver. Analyser av over 900 isotop prøver fra 101 arter er tidskrevende, men et stort antall prøver er blitt analysert. En Postdoc stipendiat har utarbeidet manualer for innsamling og opparbeiding av prøver, samt analysert omfattende materiale. Vi har laget et fullstendig datasett av litteraturbaserte trofiske nivåer for 595 arter, og identifisert stabile isotopbaserte relative trofiske posisjoner for nøkkelarter. WP3 har undersøkt dynamikken innen plante- og dyreplanktonet i tid og rom i Barentshavet de siste tiårene vha satellittdata og in-situ målinger og observasjoner. Ph.d. stipendiat har studert sammenhengen mellom dyreplanktonfordeling og beiteforhold for pelagisk fisk ved å bruke HI database (over 30 år). Vi har laget en oppsummering av dyreplanktonundersøkelser ved HI i Barentshavet siden 1979, og vi har sammenlignet fangstbarhet med ulike planktonhåver (som brukes ved HI og PINRO). WP5 har vurdert betydningen av parasitter for næringsnettet strukturen. For å få til dette har det gjennom et større nettverk av samarbeidspartnere blitt utført omfattende undersøkelser etter parasitter i fisk og bentiske og pelagiske evertebrater. Til sammen utgjør dette den mest omfattende informasjonen om forekomst av parasitter i et større marint økosystem i verden. En rekke arbeider, inkludert beskrivelser av de mer enn 10 nye artene som har blitt funnet under prosjektet. Sammen med data på forekomst av parasitter, har diett og isotop data blitt brukt til å forbedre estimatet vårt av topologien i næringsnettet for Barentshavet. Dette har gitt et grunnlag for å studere variasjon i bæringsnettet i rom tid som nå blir fulgt opp i prosjekter som bruker TIBIA-dataene og for en bedre forståelse av næringsstrategier hos torsk i WP6. Fra dette blir det nå skrevet arbeider om metoder for å estimere næringsnettstruktur og anvendelser av den for modellering som kan brukes innen marin ressursforvaltning og utfordringer knyttet til dette. Torsk er viktig både økonomisk og økologisk og bestand er for tiden på et historisk høyt nivå med en meget bred romlig fordeling. WP6 studert dynamikk og økologisk rolle til en nøkkelart, torsk, i økosystemet. Resultater forklarer hvordan torsk har vært i stand til å opprettholde den store bestandsstørrelsen og individuelle veksten gjennom det siste tiåret. Denne kunnskapen har også implikasjoner for den potensielle bærekapasiteten til torsk i Barentshavet under klimavariasjon. Integrasjon av resultater i TIBIA gjøres ved å lage et budsjett for biomassefordeling for arter og grupper som basis for estimering av produksjon, matbehov og konsum for ulike komponenter i økosystemet. Siktemålet er å bruke dette til å vurdere trofisk struktur og effektivitet og økosystemets bæreevne på ulike trofiske nivå gjennom noen ti-år med klimaendring, oppvarming og tap av is. Barentshavet er delt inn i 15 delområder eller polygoner og det er laget nye tidsserier med tilhørende statistikk for polygonene som skal brukes til å lage oversikter over biomassefordelinger for arter og grupper. Kombinert med resultater fra studiene av diett og stabile isotoper (WP2 og 5) og generell informasjon fra litteraturen om diett, vekst og turnover, vil dette danne grunnlag for skjematiske oversikter (boks-modeller) over trofisk struktur i Barentshavet. En syntesearbeidet i WP1 har vært å analysere mønstre i tid (mellomårlig) og rom for pelagisk del av økosystemet som gir næringsgrunnlaget for resten av økosystemet. Pelagiske biomasser for makroplankton (krill og maneter), 0-gruppe fisk og pelagiske bestander (lodde, sild, polar torsk og kolmule) ble beregnet og mellomårlige variasjoner analysert. Disse resultater har bidratt til arbeidet i oppdatering av Forvaltningsplan for Barentshavet og Lofoten. TIBIA sammen med SI-Arctic har etablert spesialnummeret i Progress in Oceanography for å oppsummere resultater. WGIBAR en viktig formidlingskanal av kunnskap for TIBIA inn i forvaltnings rettet arbeid som sikter mot å bidra til implementering av økosystemtilnærming til forvaltning.

TIBIA har bidratt til ICES WGIBAR ved å etablere nye og oppdatere eksisterende tidsserier som beskriver tilstand og endringer av økosystem komponenter og disse oppdateringer av status og endringer i økosystemet har blitt brukt i arbeidet med Forvaltningsplanen for Barentshavet og Lofoten. Vi gjort en omfattende kartlegging av trofiske interaksjoner ved å beskrive dietten hos 70 fiskearter og trofiske posisjoner av 101 nøkkel arter. Dette brukes i utvikling av økosystemmodeller som er et verktøy i integrert økosystem assessment. omfatter en rekke spørsmål som vanligvis ikke har blitt adressert tidligere. TIBIA har vi bidratt til instituttets aktivitet rettet mot å bedre forståelse av trofiske interaksjoner, struktur og funksjon av næringsnett, samt styrke teoretisk og praktisk kompetanse som grunnlag for integrert vurdering av tilstanden i økosystemet i Barentshavet som en del av økosystembasert forvaltning.

By aiming at improving our understanding of trophic interactions, food web structure and functions and energy flow in the Barents Sea, this Strategic Initiative (SI) addresses core needs arising from implementation of the ecosystem approach to management in the Barents Sea as well as in other Norwegian waters. Important aspects of the initiative are to strengthen the theoretical and practical competence in, and develop methodology for trophic studies, with emphasis on integration of field sampling, experi ments, quantitative ecological analyses and ecosystem modeling. Four work packages will address key aspects and processes in the Barents Sea ecosystem: Carrying capacity and energy flow through the food web (WP 3), pelagic-benthic coupling in 3 selected r egions (WP 4), food web structure and dynamics in time and space (WP 5), and dynamics and role of a key species, Atlantic cod, in the Barents Sea ecosystem (WP 6). A separate work package will deal with development of a sampling program needed to carry ou t these studies (WP 2). This will also give input to plans for the data gathering required when the results of the SI are to be implemented in practical ecosystem based management. A separate work package contains the management and coordination of the SI and will be responsible for literature reviews, synthesis of the results from all work packages including modeling, and delivering input to integrated ecosystem assessments (WP 1).