Resolving impacts of Atlantic cod body size on population replenishment and coastal ecosystem change

Bør vi la den store fisken svømme heller enn å fiske den opp? Vår tids fiskebestander er ofte dominert av små og unge individer, noe som i hovedsak kan tilskrives høyt press fra yrkesfiske og fritidsfiske. Samtidig vet vi at mange arter er tilpasset det å skulle leve et langt liv, bli store, og reprodusere gjentatte ganger over flere år. Denne strategien vil sannsynligvis være fordelaktig i et uforutsigbart miljø slik som havet kan være. I dette prosjektet har vi kombinert ulike metoder for å studere hvilken rolle store individer kan spille for bestandene, og for økosystemer i kystsonen. Arbeidet har vært spesielt fokusert inn mot marine bevaringsområder, der vi har hatt muligheten til å studere fisk som får lov til å vokse seg store i fravær av fiskeri. Dette mener vi har gitt oss helt ny innsikt som bør være nyttig for den framtidige forvaltningen av for eksempel torsk. Over flere år har vi fulgt fiskens bevegelser og skjebne innenfor og utenfor marine bevaringsområder gjennom avansert merking med akustiske sendere og mottakere (telemetri). Disse studiene har vist at både mengde og størrelse på fisken gradvis restaureres etter vern, samtidig som dødeligheten går ned. Samtidig viser vi at mange av de store fiskene har hjemmeområder som typisk går ut over grensene til reservatene, der fisken blir eksponert for fiskerier og opplever økt dødelighet. En klar anbefaling til forvaltningen er derfor at størrelsen på bevaringsområdene bør økes kraftig for at vernet skal gi en effekt på bestandsnivå. I dag er de vernede områdene typisk 1-2 kvadratkilometer. Merkestudiene viser også at torsken - særlig de største individene - trekker bort fra de produktive beiteområdene nær land, slik som ålegress og tareskog, når vanntemperaturen stiger over 16-17 grader om sommeren. Fisken beveger seg da ned mot dypere og kaldere områder, ofte rett i nærheten. Vi anbefaler derfor at framtidige bevaringsområder bør inneholde områder med dypere vann (> 50 m) for å sikre at fisken har tilgang på "klimasikre" refugier i perioder med varmt vann. I et klimaperspektiv påpeker vi også at store predatorer, slik som voksen torsk, kan spille en hittil undervurdert rolle for karbonsyklusen i havet. Ved å vekselvis benytte grunne og dypere områder vil fisken kunne bidra til å flytte og lagre karbon i dypet. Kysttorsken gyter hovedsaklig i perioden februar til april, og våre merkestudier har vist at det er nettopp i denne perioden at fisken forflytter seg mest og ofte befinner seg utenfor bevaringsområdene. Desto viktigere blir det å vurdere større bevaringsområder som forvaltningstiltak for å øke produktiviteten i bestandene. I gytetida var torsken ofte å finne over områder med hardbunn, av og til i tareskog, men langt sjeldnere på sand- og bløtbunnsområder. Fisken befant seg typisk i vannlag der temperaturen lå mellom 5 og 10 grader, men det var stor variasjon mellom individer og endel fisk ble observert ved temperaturer opp mot 15 grader. Dette kan tyde på at noen torsk kan håndtere varmere vann enn tidligere antatt under gytesesongen. Slike individer kan være spesielt verdifulle med tanke på framtidig tilpasning til klimaendringer. Genetiske studier har vist at det finnes to ulike økotyper av torsk i vårt sentrale studieområde Skagerrak: en "Nordsjø-type" og en "fjord-type". Vi har vist at disse variantene ofte finnes sammen inne i fjordene, men at de har en ulik rolle som predatorer i økosystemet. Fjordtorsken beitet typisk på et høyere trofisk nivå og mer knyttet til bunnsamfunn sammenliknet med nordsjøtypen, som var mer knyttet til de pelagiske næringsnettet. En modelleringsstudie gjennomført av oss viste også at økosystemet i Skagerrak ser ut til å være mer robust mot tap av nordsjøtorsk sammenliknet med fjordtorsk. Sistnevte har derfor trolig en mer sentral posisjon som nøkkelart i økosystemet. Foreløpige resultater viser også at store torsk beiter på et høyere trofisk nivå og mer knyttet mot bunnsamfunn sammenliknet med små torsk. For å bevare robuste økosystemer langs kysten synes det derfor å være særlig viktig å beskytte stor stedegen fjordtorsk.

1. Virkninger av prosjektet. a). Christopher Monk arbeidet som post doc. på prosjektet i to år, rett etter fullført doktorgrad. I løpet av prosjektperioden har han bygd et grunnleggende internasjonalt nettverk mot de øvrige partnerne i prosjektet, som bl. a. inkluderer laben til prof. Stephanie Carlson ved University of California Berkeley og laben til prof. Anna Kuparinen ved University of Jyväskyla. Monk har også deltatt på Havforskningsinstituttet sine årlige samlinger og i faggruppen Populasjonsgenetikk, slik at han har blitt kjent med et bredt spekter av det som foregår innen kyst- og havforskning i Norge. Mot slutten av sin post doc. sikret Monk seg fast ansettelse som forsker ved Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, der han nå arbeider. b). Rebekah Oomen arbeidet som post. doc. på prosjektet gjennom Universitetet i Oslo. Som Monk, så har også Oomen fått bygge et internasjonalt og nasjonalt nettverk av kontakter. Hun har fått lære nye metoder innen fagfeltet genetikk, og ikke minst har hun sikret seg fast ansettelse som assistant professor ved University of New Brunswick i Canada fra juli 2023. c). Bjørg Karin Varnes tok sin mastergrad på prosjektet, tilknyttet Universitetet i Agder. Hun fikk A og oppgaven er nå publisert som en artikkel i ICES Journal of Marine Science. Varnes arbeider som lærer på videregående skole, der hun blant annet underviser i bærekraftig fiskeri og havbruk. d). Sara Hocevar fullførte doktorgraden sin i 2023 og har vært tilknyttet prosjektet gjennom Anna Kuparinen ved University of Jyväskyla. Hun har fått benytte Havforskningsinstituttet sine datasett på fiskesamfunn i Skagerrak, og har også fått delta på tokt. Hocevar og Kuparinen vil besøke Havforskningsinstituttet Flødevigen i august 2023 for å diskutere framtidig samarbeid. e) For Esben M. Olsen og miljøet ved Havforskningsinstituttet Flødevigen så har prosjektet betydd mye på veien mot å bygge et internasjonalt anerkjent miljø innen marin bevaringsbiologi og studier av fiskeadferd (telemetri). Vi har lært hvordan denne forskningen kan gis et løft ved å kombinere med annen metodikk. Det har også gitt oss bedre forutsetninger for å lykkes med søknader på EU-nivå. f). Vår forskningsgruppe vant nylig fram i EU sin Biodiversa-utlysning med prosjektet MOVE, som fokuserer på hvordan man kan oppnå bedre beskyttelse og restaurering av bestander av store predator-fisk. Vi vil lede prosjektet, og samarbeide med forskningsinstitusjoner i Frankrike, Spania og Portugal. MOVE bygger på erfaringer, samarbeid og kompetanse bygd gjennom CODSIZE. 1. Effekter av prosjektet. a). Kysttorsken i Skagerrak har fått økt vern gjennom nye fiskerireguleringer, og vi har vært direkte involvert i prosessen gjennom dialog med forvaltning og brukere. b). For Raet Nasjonalpark i Skagerrak så arbeides det konkret med planer for strengere vern (nullfiske), og kunnskap om adferd og habitatbruk hos stor torsk - bygget gjennom CODSIZE - blir brukt direkte.

CodSize aims to advance our knowledge on coastal ecosystem structure, as well as function and change. To this end, we will focus on the role of body size as a functional trait in a harvested coastal predator, the Atlantic cod. We will take advantage of a no-take marine reserve centred around a fjord cod spawning area, serving as a field experiment where fishing has been removed from the equation. First, we aim to build fundamental knowledge on how spawning ecology and population replenishment is structured by body size diversity within a natural population. Resolving this question could have wide-ranging consequences for fisheries management, because most fisheries tend to remove the larger individuals and thereby cause severe size-truncation in harvested populations. We will combine novel technologies and data analyses for revealing individual fish spawning behaviour, habitat use and offspring production in their natural environment. The latter will depend on successfully tracing cod offspring back to their parents in a natural fjord environment. This will be a challenge, but recent advances by ours and other groups clearly show that it is something that can be achieved. Our approach will include the use of advanced accelerometer tags and a large underwater telemetry array for unprecedented precision in measuring fish movements. This precision will open for novel applications of network theory, for instance by resolving how fish body size influence the mating system. Second, we will combine data on feeding behaviour with individual trophic level of feeding to resolve how predator body size may shape how coastal ecosystems function. Third, we will use empirical data to fill in models that utilise body size as the primary scaling factor of species interactions (ATN: allometric trophic network models) for predicting how the resilience and dynamics of coastal ecosystems may change in response to environmental change, including ocean warming.