EvoCave: Investigating 122 000 years of high-latitude faunal diversity using palaeozoology, archaeology, palaeoecology and ancient DNA

Igjennom den siste interglasiale-glasiale syklus (120 000 år) har klimaet på den nordlige halvkule endret seg fra en varmeperiode lik den vi lever i nå, inn i en full istid og så tilbake til vår tid. Gjennom å forstå endringer i biologisk mangfold i tidligere tidsperioder med kalde og varme sykluser vil vi få viktig kunnskap om motstandsdyktigheten til arter og økosystemer mot skiftende klima i dag. Informasjon om tidligere tiders fauna endringer fås ved å undersøke gamle sedimenter, men i Nord-Europa er slike sedimenter fra siste mellomistid svært sjeldne på grunn av erosjon av massive isbreer i løpet av siste istid. Vi vet derfor praktisk talt ingen ting om dyrearter eller artsmangfoldet som eksisterte i Norden for mer enn 100 000 år siden. I dette prosjektet vil vi studere avsetningene i en unik karsthule i Nord-Norge (68°50’N), hvor det er bevart et ekstraordinært mangfold av dyrebein fra tiden før siste istid. De sedimentære avsetningene i denne hulen vil bli analysert av et tverrfaglig team som består av forskere fra arkeologi, geologi, evolusjonsbiologi, paleozoologi, genomikk og fossilt DNA. Ved å kombinere disse disiplinene håper vi å relatere fortidens dyremangfold med langsiktige klimamodeller for den siste istid i Nord-Europa.

Ancient records of past faunal biodiversity that pre-date the last glacial period are essential for our understanding of the resilience and adaptability of ecosystems to the effects of current global warming. Such records however, are extremely rare at high latitude due to the erosion of massive glaciers that covered large parts of, northern Europe. We therefore know almost nothing of the fauna that inhabited this region during this period. Here, we capitalize on the excellent preservation conditions in a high-latitude (68°50’N) karst cave — Kjøpsvik cave in northern Norway. Exploratory excavations have discovered a rich, unique species assemblage covering an unprecedented time period, and from which preliminary ancient DNA (aDNA) has been obtained. Kjøpsvik cave therefore provides an exceptional opportunity for the comparative, interdisciplinary analyses of a high-latitude ecosystem throughout the last interglacial-glacial cycle, enabling the direct evaluation of hypotheses on the evolution, biogeographic history and glacial survival of key species. We will reconstruct the faunal diversity over a 122 ka period and place this in a temporal and spatial pan-European framework, providing novel evidence for hypotheses on the northern limits of boreal ecosystems, mammals and humans in the Arctic and their responses to dramatic shifts in climate. By studying such responses during a pre-industrial epoch at high-latitude, this project will yield fundamental insights in processes of extinction, range shifts and adaptation in a region that is now warming at rates significantly exceeding the global average.