How do a dominant predator and climate shape fish biodiversity over space and time in large marine ecosystems?

Sammendrag: Intensiv høsting med påfølgende kollaps av toppredatorer i marine økosystemer er velkjent. Effekten av dette på biodiversiteten på økosystemnivå har man derimot begrenset kunnskap om. På Scotian Shelf i det nordvestlige Atlanterhavet har torskepopulasjonen blitt dramatisk redusert, og den kollapset på den østlige delen tidlig på 1990-tallet. Våre analyser viser at dette har resultert i store endringer i fiskebiodiversiteten med økt variabilitet i bunnfisksamfunnet. Det betyr at fiskesamfunnet var mer homogent da torsk var mer dominerende i systemet. I Barentshavet har torskepopulasjonen i motsetning økt dramatisk både i antall og utbredelse over stor skala. Det er en relativt unik situasjon for marine økosystemer. Torskebestanden i Barentshavet er nå den største i verden. Samtidig har klimaet i Barentshavet endret seg i løpet av de siste tiårene, med økt havtemperatur og redusert havis. Vår forventning er at bunnfisksamfunnet blir mer homogent etterhvert som torskepopulasjonen øker i Barentshavet. Samtidig forventer vi at fiskediversiteten øker som en konsekvens av økt havtemperatur. Disse to forholdene virker altså hver sin vei på systemet. Vi vil studere betydningen av torsk og klima for fiskebiodiversiteten i rom og tid på økosystemnivå. Gjennom disse studiene vil vi utvikle en ny metodisk tilnærming som forventes å gi et tidligere varsel om endringer i økosystemer enn de statistiske metodene som vanligvis brukes. Slike tidlige varsler er viktig for forvaltningen. 2014-2015: Prosjektet har gått etter planen. Vi hadde et oppstartsmøte med alle nasjonale prosjektdeltakere og internasjonale deltakere fra Canada og Russland i mars 2014, og en prosjektworkshop med deltakere fra NINA, UiT, HI, Canada og Russland i april 2015. Vi har hatt diverse skype-møter mellom nasjonale og internasjonale deltakere. Vi startet med å ferdigstille alle data fra Barentshavet. Vi har jobbet med hvordan vi bør dele inn Barentshavet i fornuftige del-områder basert på drivere i systemet; temperatur og torsk. Denne inndelingen, og dermed også forståelsen av driverne, er essensiell når vi skal analysere mønstre av biodiversitet i tid og rom. Vi hadde en presentasjon på 49th European Marine Biology Symposium i 2014 i Russland, med fokus på disse driverne. Vi har hatt en internasjonal populærvitenskapelig artikkel i International Innovation (2014), der bakgrunnen for prosjektet og målsetningen ble presentert. Vi har publisert en artikkel i Journal of Animal Ecology (Ellingsen et al. 2015), som omhandler analyser av data fra Scotian Shelf, Canada. Vi fant at den dramatiske nedgangen i torskebestanden pga. overfiske har ført til store endringer i diversiteten av fiskesamfunnet. Vi laget en nyhetssak på forskning.no, nina.no og framsenteret.no, som videre har blitt omtalt av Nationen, Bladet Vesterålen, Kyst og Fjord, Alt om Fiske og Jakt & Fiske. Vi har publisert en artikkel i Nature Climate Change (Ingvaldsen et al. 2015), som er et tilsvar til en artikkel som ble publisert i samme journal, der klimaforskere simulerte at torsken ville finne gode levevilkår i Barentshavet fram mot århundreskiftet. Problemet er at torsken allerede svømmer omkring i disse farvannene, og vi maner til varsomhet i valg av globale klimamodeller. NTB laget en nyhetssak om dette som ble fanget opp av forskning.no, nrk.no/troms og E24.no. Vi gjorde også en rekke analyser av data fra Barentshavet. 2016: Prosjektet går etter planen. Vi hadde en mini-workshop i Halifax, Canada i januar 2016 med deltakere fra NINA, UiT og Canada. En prosjektworkshop med deltakere fra NINA, UiT, HI og Canada ble arrangert i Tromsø i april 2016. Vi har hatt diverse skype-møter mellom nasjonale og internasjonale deltakere, spesielt med deltakeren fra New Zealand. Vi har publisert en populærvitenskapelig artikkel i Ottar (Ellingsen m. fl. 2016), som omhandler hele prosjektet, men den har et spesielt fokus på resultatene fra artikkelen som er skrevet av Ellingsen et al. (2015). Vi har jobbet med tre nye artikler. Den ene er basert på et foredrag som vi presenterte på et symposium i Russland i 2014, men vi har i tillegg inkludert en rekke nye analyser (Johannesen et al. ms). Artikkelen fokuserer på habitatvalg hos torsk i Barentshavet. Den andre fokuserer på mønstre av biodiversitet i tid og rom i Barentshavet, og hvilken rolle torsk og temperatur har for å strukturere fiskebiodiversitet (Ellingsen et al. ms). Dette er et komparativt studie der vi sammenligner resultatene fra Barentshavet med våre resultater fra Scotian Shelf, Canada (Ellingsen et al. 2015). I tillegg har vi skrevet en artikkel der vi har et spesielt fokus på området rundt Svalbard (Bergstad et al. submitted).

Over-exploitation and collapse of apex predators in marine ecosystems are well recognized, but its impact on biodiversity at the ecosystem level is only poorly understood. On the Scotian Shelf in the Northwest Atlantic the cod population has been dramatic ally reduced, with a collapse on the eastern shelf in the early 1990s. Preliminary analyses suggest that this has resulted in large changes in the fish biodiversity with increased heterogeneity in the demersal fish community. This means that the fish comm unities were more homogeneous when cod was more prevalent in the system. In a northern ecosystem, the Barents Sea, the cod population has increased dramatically both in numbers and distribution over large spatial scales - a rare situation for marine ecosy stems. The Barents Sea cod population is currently the largest in the world. At the same time, the climate in the Barents Sea has changed during the last decades, with increased sea temperature and declining sea ice. Our predictions are a more homogeneous demersal fish community with an increasing cod population in the Barents Sea. Simultaneously, but working in the opposite direction, our expectation would be increased fish diversity as a consequence of increasing sea temperature. Here we propose to eval uate the role of the dominant predator cod and climate in shaping fish biodiversity over space and time in large ecosystems. The ecosystem states and changes in the Barents Sea and on the Scotian Shelf are both sufficiently similar and different to make a comparison insightful. Through these studies, we aim to provide a new multivariate methodological approach that is expected to give an earlier warning on changes in ecosystems than more traditional statistical methods. Obviously, such early warnings will be relevant for the management authorities. Although, the choice of biodiversity measure may have large consequences for the interpretation of the results, this has often been overlooked in previous studies.