MARINFORSKHAV-Marine ressurser og miljø - havmiljø

Norges lange kystlinje, med stor forskjell i klima mellom nord og syd, er et ypperlig naturlig laboratorium for å studere klimaeffekter på fisk og annet liv i havet. Slike studier kan hjelpe oss å forutsi hva klimaendringer vil bety for livet havet. I prosjektet DYNAMAR undersøker vi effektene av klimaendringer for tangkutlingen, en liten fisk som er vanlig i tarebeltet langs kysten og viktig mat for ungtorsk. Vi bruker den som modellart fordi den egner seg for studier både i naturen og i laboratorieforsøk. Modellarter kan gi oss kunnskap til å forstå effekter av klima på andre fisker og dyr i havet. DYNAMAR er et samarbeidsprosjekt ledet av NTNU, med Norsk Institutt for Naturforskning (NINA) og Havforskningsinstituttet (HI) som partner-institusjoner, og med samarbeidende forskere ved en rekke norske og utenlandske universiteter. I prosjektet studerer vi hvordan klimaet påvirker fiskenes formering og livshistorie. Livshistorien handler blant annet om hvor mange ganger de formerer seg før de dør. Dette henger sammen med hvor lang sommeren er, og hvor høy dødelighet det er blant hanner og hunner. Klimaforskjeller kan påvirke hanner og hunner ulikt og føre til at det blir flere av det ene enn av det andre kjønnet på sjekkemarkedet. Skjevheten kan gå begge veier avhengig av klima. Slike skjevheter i antall hunner og hanner påvirker konkurransen om å få pare seg, og med de beste, partnerne. Dette kan få evolusjonære konsekvenser: i klima som fører til underskudd på hunner vil store og fargerike hanner ha fordeler. På denne måten kan klimaet påvirke både det tallmessige forholdet mellom hanner og hunner, og fiskenes farger og kroppsbygning. Det finnes to mulige forklaringer på forskjeller i livshistorie mellom bestander som lever under ulikt klima. Enten kan forskjeller skyldes genetiske tilpasninger til miljøet, utviklet over lang tid, eller at fiskene har evne til å justere seg fysiologisk til klimaet der de lever. Hvis forskjellene skyldes evolusjonære (genetiske) miljøtilpasninger vil fisker og andre dyr være dårligere rustet til å takle raske endringer i klimaet. I DYNAMAR-prosjektet tester vi om forskjellene skyldes genetikk ved hjelp av eksperimenter og moderne genetisk teknologi. Prosjektet ble vesentlig forsinket av covid, som hindret feltarbeid i 2020 og 2021. I 2022 ble imidlertid fullskala feltstudier mulig, og ble utført på 6 ulike lokaliteter fra den svenske vestkysten i sør til Vesterålen i Nord-Norge, ved hjelp av 3 felt-team som hver gjorde feltarbeid på 2 ulike lokaliteter og gjennom hele reproduksjonssesongen for fiskene (3 ganger hvert sted). På hver av lokalitene samlet vi inn data fra 5 underlokaliteter, for å sikre at dataene var representative for området. Vi samlet inn data for bestandstetthet, kjønnsfordeling, eggmodning, størrelse og kondisjon mm. Dataene ble innsamlet ved observasjon og telling av fisk i deres naturlige miljø (snorkling langs faste ruter) og ved fangst og innsamling av fisk for måling, veiing og fotografisk dokumentasjon, og for seinere genetiske analyser og analyser av alder. Langs de samme faste observasjonsrutene kartla vi atferden til hanner og hunner – både i konkurranse med andre av eget kjønn, og atferd for å tiltrekke seg maker. Vi samlet også inn reproduksjonsdata fra alle lokaliteter ved hjelp av kunstige reir plassert i tareskogen, og vi registrerte vegetasjon og temperatur gjennom sesongen hvert sted ved hjelp av video og temperaturloggere. Til sammen har vi samlet inn et svært stort datamateriale som gjør det mulig å analysere sammenhenger mellom temperatur, tid på sesongen, kjønnsdynamikk, livshistorie, reproduksjon og mye mer. Det er helt klart at det skjer store endringer i reproduksjonsdynamikk, atferd og livshistorie langs kysten vår, fra det varme sør til det kalde nord. Blant annet viser dataene på at fisk i nord reproduserer ved høyere alder, og også vokser seg større. Det er også er store endringer i kjønnsrolleatferd fra sør til nord. Hovedmønstrene er nå ferdig analysert og på vei til å bli publisert, mens andre deler av datamaterialet inngår i mastergradsprosjekter for flere studenter. I tett samarbeid mellom NTNU og Havforskningsinstituttet har vi analysert genomisk variasjon mellom og innen de ulike bestandende, fra nord til sør. Resultatene viser geografisk differensiering, med mindre genetisk likhet mellom bestander sør og nord for Jæren, som trolig er en barriere for arten. Den aller nordligste bestanden skiller seg også ut genetisk. I tilknytning til prosjektet har DYNAMAR-teamet vært involvert i EØS-nettverksprosjektet FishNet, for kompetanseutveksling og nettverksbygging. Det er også gjennomført feltstudier i for å finne ut om tangkutlingen nå finnes lenger nord enn tidligere, slik man ville forvente som følge av økt havtemperatur. Disse studiene, støttet av Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab, bekreftet at tangkutlingen nå finnes helt til Nord-Troms, mens den tidligere ikke har vært utbredt lenger nord enn Vesterålen.

The project represents a unique approach to analyse effects of climatic variation in marine ecosystems on spatiotemporal dynamics of sexual selection, life history, and local adaptation. Such interactive ecological and genetic effects are very little explored but essential to predict consequences of climate change for life history strategies. The aim is to make a major step in the understanding of sexual selection and its relationship with life history evolution. We use an excellently suited marine model system and a powerful combination of field studies, lab experiments and mathematical modelling. Sexual selection is a major force in evolution, shaping the morphology and behaviour of animals (including ornaments, body size and striking displays), and is tightly linked to life history. We focus on variation on spatial and temporal scales within species, which may help explain maintenance of genetic variation in life-history and sexually selected traits. Spatiotemporal variation has been little studied and interactions with life history dynamics are poorly understood. This project analyses a main driver of sexual selection, the operational sex ratio, a measure of the availability of potential mates for each sex at a given point in time and space. We aim to analyse spatiotemporal dynamics of operational sex ratio, sexual selection and life history on an unprecedented scale by combining (1) analyses of variation in sexual selection and its drivers in the wild, (2) mathematical modelling of such dynamics and how they relate to life history, (3) studies linking spatial population genomic differentiation with spatiotemporal variation in life history strategies in the wild, (4) tests for functional genes linked to genomic variation in wild populations, and by common-garden experimentation. Our team combines top international complementary expertise and a model system ideally suited for this unique exploration of life history and sexual selection responses to climate variation.