MARINTFORSK-MARINTFORSK

Norges lange kystlinje, med stor forskjell i klima mellom nord og syd, er et 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 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. Skjevheter i antall hunner og hanner kan påvirke 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. Forskjeller i livshistorie mellom bestander i ulikt klima kan enten skyldes genetiske tilpasninger til miljøet, utviklet over lang tid, eller at fiskene har evne til å justere seg fysiologisk til klimaet. Hvis forskjellene skyldes genetiske miljøtilpasninger vil fisker og andre dyr være dårligere rustet til å takle dagens raske klimaendringer. I DYNAMAR-prosjektet bruker vi genetisk teknologi for å sammenlikne bestander langs klimagradienten fra nord til sør. Prosjektet ble innledet 2019, med metodetesting, etablering av feltlokaliteter og innledende datainnsamling, mens covid hindret feltarbeid i 2020 og 2021. I 2022 ble fullskala feltstudier 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 lokaliteter og gjennom hele reproduksjonssesongen for fiskene (3 ganger hvert sted). På hver lokalitet samlet vi data fra 5 underlokaliteter, for å sikre at dataene var representative. Vi kartla bestandstetthet, kjønnsfordeling, eggmodning, størrelse og kondisjon mm. Dataene ble innsamlet ved observasjon og telling av fisk (snorkling langs faste ruter) og ved innsamling for måling, veiing, fotografisk dokumentasjon, genetiske og alders-analyser. Langs observasjonsrutene kartla vi atferden til hanner og hunner – konkurranse med eget kjønn, og “flørting” for å tiltrekke seg det andre kjønn. Vi samlet inn reproduksjonsdata fra reir i tareskogen, og registrerte vegetasjon og temperatur med video og temperaturloggere. Nå er datene analysert og under publisering, samtidig som genomiske undersøkelser fortsatt pågår. Vi finner store forskjeller i reproduksjonsdynamikk, atferd og livshistorie fra sør til nord. Fisk i nord reproduserer ved høyere alder, og vokser seg større. Klimaet har sterk påvirkning på “kjønnsmarkedet” – dvs hvor mange hanner og hunner som er tilgjengelige som mulige partnere. I det kalde i nord er konkurransen mellom hanner sterkere enn i sør tidlig på sesongen, men går brått ned. På seinsommeren er det slutt på reproduksjon i nord, men ikke i sør. I det varme sør er endringene mindre, reproduksjonssesongen lengre, og både hanner og hunner kan reprodusere flere ganger, grunnet raskere utvikling av egg og larver. Hunnene viser ikke konkurranseatferd i den korte nordlige reproduksjonssesongen, mens hunner i sør konkurrerer mye. Studiet gir unik støtte til evolusjonær teori om at hanners og hunners konkurranse og “flørteatferd” styres av tilgangen på det andre kjønn, og av antall konkurrenter av eget kjønn. Teorien har aldri tidligere vært testet i så stor geografisk og klimatisk skala hos noen dyreart. Vi finner også sesongmessige forskjeller mellom hanner og hunner i respons til “kjønnsmarkedet. I analyser av genetisk variasjon mellom lokalitetene, i samarbeid mellom NTNU og Havforskningsinstituttet, finner størst genetisk forskjell mellom bestander sør og nord for Jæren, som trolig er en barriere. Analysene har også påvist at kjønn hos tangkutling er genetisk regulert, som ikke tidligere var kjent. Dette følges nå opp med kartlegging av hele DNA for arten. Det er også gjennomført feltstudier for å finne ut om tangkutlingen finnes lenger nord enn før, som forventet med økt havtemperatur. Resultatene viser at arten nå er utbredt til Nord-Troms, mens den før ikke fantes nord for 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.