A multispecies, multitrophic genomics approach to coastal ecosystem structure (ECOGENOME)

Dette tverrfaglige prosjektet har undersøkt det grunnleggnede spørsmålet om hvordan økosystemet og artene langs kysten er strukturert romlig og hva som er en passende skala for forvaltningen av kystøkosystemet. Vi tok i brukt genomikk-verktøy (ddRAD og full-genom resekvensering) og karakteriserte hvordan den genetisk variasjonen er strukturert romlig innen et utvalg av kystarter, som dekker alle trofiske nivåer fra primærprodusenter til toppredatorer, og innhentet fra de samme lokalitetene. På den største geografiske skala (1000km skala) fant vi en markert genetisk diskontinuitet eller "genetisk brudd" innen flere arter og som er lokalisert til samme geografiske område (omkring Jæren), noe som indikerer lav eller neglisjerbar konnektivitet over dette området. Full-genomdata ga ingen indikasjoner på at naturlig seleksjon kan forklare dette genetiske bruddet, som istede ser ut til å være forårsaket av at lokale mønstre i havstrømmene og mangel på passende habitater tilsammen reduserer konnektivitet og gen-flyt innen artene. På en finere geografisk skala (100km skala) fant vi ingen eller bare svak genetisk strukturerering i form av en svak økning i genetiske forskjeller med avstand. Dette mønsteret sammenfaller med forventningene ved moderat konnektivitet som avtar med geografisk avstand, noe som gjenspeiler begrenset mobilitet hos mange kystarter. Langs den norske Skagerrakkysten kunne vi supplere disse populasjonsgenomiske analysene med romlige analyser av populasjonsdynamikken, basert på en unik, lang-tids strandnot-undersøkelse. Temporal variabilitet i populasjonstetthet, som gjenspeilet i årlige strandnot fangster, framviste et mønster av romlig synkronitet som avtok eksponensiellt med avstand, som er konsistent med moderat konnektivitet på denne geografiske skalaen. Oppsummert avdekket prosjektet en regional genetisk oppdeling hos mange arter, på toppen av en generell trend med begrenset populasjonskonnektivitet langs kysten. Disse funnene betyr at forvaltningen av kysten og den biodiversitet kysten inneholder kan forbedres ved, for det første, å dele opp kysten i regioner som sammenfaller med de genetiske bruddsonene og, for det andre, å erkjenne at konnektiviten også innenfor disse regionene er begrenset.

To postdoktorer i eller tilknyttet prosjektet har fått fast stilling. Morten Mattingsdal (via prosjektet), og Diana Catarino (var post doc via UiA, og bidro som post doc derfra)

This multidisciplinary project addresses the fundamental question of how coastal ecosystems and their constituent species are structured spatially and what is the appropriate scale of management of coastal ecosystems. We approach this question by applying the latest genomic tools (ddRAD and full-genome re-sequencing) to characterize the spatial scale of genetic population structure, including local adaptations, and to decipher historical patterns of major demographic events. This genomic approach is complemented by spatial population dynamical analyses of unique long-term (60+ years) adundance data to test if the spatial scale of population dynamics matches that of genetic structure. This comparative approach is extended to multiple species representing all trophic levels, from plants to apex predators, within a common coastal range. We will include 12 or 13 species in the analyzes, most of which have a reference genome, to tests for similarities in spatial scale of structuring, genetically and dynamically. We hypothesize that the scale in species at trophic levels similar and imposed by common structuring forces including ocean currents, thereby indicating an appropriate scale of management of coastal ecosystems.