Unravelling diversity and abundance of freshwater fish in Svalbard through molecular-based monitoring

Alle levende organismer avgir DNA- og RNA-spor i miljøet, for eksempel fra hud, hår, egg, blod eller slim. I akvatiske habitater er det mulig å samle inn disse sporene gjennom vannprøver, og brukes for å identifisere alle arter som lever der. Også kalt miljø-DNA (eDNA) og RNA (eRNA) basert overvåking, denne kraftige og ikke-invasive metoden gjør det mulig å pålitelig inventere arter i ekstreme og avsidesliggende miljøer uten å måtte fange dem. I dette prosjektet vil forskere fra Nederland og Norge slå seg sammen for å ta prøver fra to ferskvannssjøer på Svalbard vår, sommer, høst og vinter for å overvåke endringene i ferskvannsfisksamfunnet på tvers av årstider i disse skjøre habitatene, og for å identifisere virvelløse dyr og artene de spiser. I tillegg vil vi ved å bruke [Norwegian for Arctic Charr] som modellorganisme vurdere om mengden eDNA og eRNA påvist i vannet kan knyttes til fiskemengden som oppnås gjennom fiske. Denne studien tar sikte på å bane vei for implementering av rutinemessig overvåking av arktiske innsjøer gjennom eDNA- og eRNA-deteksjon og kvantifisering for å vurdere fiskens tilstedeværelse og deres mengde på tvers av årstider, og for å identifisere nylig migrerende invasive arter som sprer seg som et resultat av global oppvarming.

Within the scope of this international research network project between researchers from WUR (The Netherlands) and NHM-UiO, UNIS, NINA and Akvaplan-niva (Norway), we aim to conduct seasonal eDNA and eRNA samples in two freshwater lakes near Longyearbyen and Ny-Ålesund to detect and quantify anadromous fish species. We aim to pave the way for the implementation of routine monitoring of Arctic lakes through eDNA and eRNA detection and quantification to assess fish presence and relative abundance across seasons. We will collect eDNA and eRNA samples in Lake Søre Dieset and Lake Linné in Summer, Autumn and Winter 2024, as well as Spring 2025, alongside an ongoing monitoring program led by Akvaplan-niva to estimate Arctic Charr densities of these systems through traditional monitoring. Approx 300 samples (including negative controls) will be collected and analyzed through metabarcoding using 12S primers (targeting fish) and COI primers (targeting invertebrates) to recover DNA and RNA from fish and invertebrates. Following sequencing and bioinformatics processes and analysis, this will allow to identify the diversity of these lakes through seasons, identify the presence of potential new invasive species, and reconstruct food webs interactions. Then, these eDNA and eRNA samples will be analyzed using ddPCR and species specific primers targeting Arctic Char to quantify the levels of DNA and RNA in the sampled lakes across seasons. We will then investigate of these levels can be use as a proxy to estimate the abundance of Arctic Charr through seasons using the abundance data collected by Akvaplan-niva. This funding application seeks funding to cover travel and accommodation from mainland to Longyearbyen and in Ny-Ålesund for each sampling event (i.e. two researchers from the different collaborating institutions will team up for each sampling event to ensure fair distribution of workload amongst participants), and additional costs of metabarcoding and ddPCR analysis.