Productivity and Resilience Enhancement of Exploited Fish stocks: an experimental approach

Mange kommersielle fiskearter er i sterk nedgang og på grensen til kollaps pga overfiske. Dette gir store økonomiske konsekvenser for fiskeriene men også for økosystemene, for eksempel gjennom såkalte trofiske kaskader, hvor tetthet av byttedyr (færre fisk) til den overfiskede arten øker, som igjen fører til at tetthet av zooplankton synker, og tetthet av alger øker. Vi mener at slik ubalanse skjer som følge av en motsetning mellom fiskeriindusert seleksjon som fjerner rasktvoksende og store individer gjennom regulering av minstestørrelse for fangst, og naturlig seleksjon som favoriserer de samme store individene. En alternativ strategi for fiskeriforvaltningen er å arbeide sammen med naturlig seleksjon, dvs at man innfører maksimalstørrelse for fangst, slik at man unngår å høste de største individene. Et slikt omvendt fiske vil øke både produksjon og bæreevne av de høstede fiskebestandene, i tillegg til at økosystemkonsekvenser som trofiske kaskader vil reduseres fordi større individer har en disproporsjonal evne til predasjon i forhold til kroppsstørrelsen. I REEF har vi testet denne hypotesen ved kunstig seleksjon for eller mot stor kroppsstørrelse av modellfisken medaka (Oryzias latipes) i laboratoriet. Effekten av seleksjon på størrelse, dvs vi mimikerer klassisk mot omvendt fiske, undersøkes med hensyn til genuttrykk, produktivitet og bærekraft både i kontrollerte og tilnærmet naturlige forhold. Vi har gjennomført flere eksperimenter med de selekterte fiskelinjene og vi arbeider nå med å analysere og publisere data fra de innsamlede prøvene. Vi viser at seleksjon på størrelse har en effekt på fiskens atferd og livshistorie, og at effektene er avhengig av både kjønn og fødetilgang. Det betyr at seleksjon på størrelse påvirker hele resten av næringskjeden og økosystemet. Samtidig viser det at endokrinologiske mekanismer påvirker vekst og kjønnsmodning (livshistorie). Vi er nå i ferd med en artikkel som ser på effekt av endrede miljøbetingelser (temperatur og lys) på ulike fenotypiske trekk av de størrelsesselekterte medaka-linjene. Våre resultater har betydning for kommersielle fiskerier; konsekvensen kan bli at fiskeriforvaltningen må justeres for å kunne gjenopprette marine økosystemer til historiske nivåer da predatorene på toppen av næringskjeden var større og flere enn tilfellet er i dag.

Physiology: the discovery of several major, previously unknown mechanisms in cell types mediating encodrine signalling. Developmental biology: a description of all the cell types of the teleost pituitary gland, including the unexpected discovery of two distinct cell types producing the hormone prolactin. Evolutionary biology: the characterization of the interaction between natural and anthropogenic selection in shaping fish genotypes and phenotypes. Ecology: the demonstration of interactions between fishing-induced pace-of-life-syndrome and cascading trophic interactions, highlighting the interactions between evolutionary adaptation and environmental conditions for ecosystems functioning. Bioinformatics: a strategy for integrating scRNA-seq cellular profiles and developmental dynamics during sexual maturation. Societal impact: the results form a scientific basis for the formulation of more sustainable fishing regimes, and ultimately on ecosystem function and productivity.

Worldwide, many fish stocks are in a state of serious decline or collapse. Additionally, collapsed stocks often fail to recover, even when the fishing effort is relaxed. This chronic overexploitation incurs severe economic costs and have ramifications to ecosystem function and services. We argue that many of these problems arise because of an opposition between fisheries-induced selection, that targets fast-growing and large-sized individuals through the use of minimum-size limits, and natural selection that favours the same individuals. Instead, fisheries should act in concert with natural selection by selectively harvesting small-sized individuals through the use of maximum size limits. We predict that such a reverse-fishing regime should increase both the productivity and resilience of exploited stocks. To test this general hypothesis, REEF proposes to use an experimental approach to specifically explore (i) how the classical vs. reversed fishing regimes drive changes in phenotypes and in the underlying molecular architectures that support trait evolvability, (ii) quantify whether and how phenotypic and molecular evolution caused by fishing have cascading effects into the food-web down to algae and, from there, on water quality and the carbon biological pump, (iii) whether and how fishing may change natural selection acting on exploited fish stocks. If successful, reverse fishing regulations will ultimately foster progress towards a restoration of marine ecosystems to their historical state, when top predators were larger and more numerous than today.