Betydelsen av larvspridning och konnektivitet för ekologisk fungerande nätverk av marina skyddade områden Per-Olav Moksnes 1,2, Martin Nilsson Jacobi 3, Kevin Vikström 2 och Per Jonsson 2 1 Havsmiljöinstitutet, Göteborgs universitet 2 Institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet 3 Chalmers Tekniska Högskola Hav möter land Ta tag i detta! 29-30 maj 2013, Larvik, Norge
Marina skyddade områden (MPAs) 1. Förvaltning av exploaterade bestånd 2. Skydda och bevara arter och habitat 3. Skydda ekologiska processer och funktioner
OSPARs lista över hotade och minskande arter och habitat Phyla Family Species Porifera Demospongiae Axinellidae Phakellia ventilabrum Clionaidae Cliona celata Mycalidae Mycale lingua Geodiidae Geodia baretti Cnidaria Anthozoa Pleuxauridae Paramuricea placomus Swiftia rosea Swiftia pallida Clavulariidae Sarcodictyon roseum Actiniidae Urticina eques Actinostolidae Actinostola callosa Caryophylliidae Caryophillia smithii Lophelia pertusa Funiculinidae Funiculina quadrangularis Virgulariidae Virgularia mirabilis Virgularia tuberculata Stylatula elegans Kophobelemnidae Kophobelemnon stelliferum Hydrozoa Plumulariidae Nemertesia spp Annelida Polychaeta Sabellidae Sabella pavonina Mollusca Bivalvia Mytilidae Mytilus edulis Modiolus modiolus Limidae Acesta excavata Arcticidae Arctica islandica Ostreoidae Ostrea edulis Crustacea Decapoda Pandalidae Dichelopandalus bonnieri Thiidae Thia scutellata Atelecyclidae Atelecyclus rotundatus Corystidae Corystes cassivelaunus Axiidae Calocaris macandreae Calocarides coronatus Callanassidae Callianassa subterranea Ampeliscidae Haploops tubicola Haploops tenuis Bryozoa Gymnolaemata Phidoloporidae Reteporella beaniana Echinodermata Asteroidae Stichasteridae Stichastrella rosea Crinoidea Antedonidea Antedon petasus Hathrometra sarsii Ophiuridea Gorgonocephalidae Gorgonocephalus caputmedusae Chordata Leptocardii Branchiostomatidae Branchiostoma lanceolatum Ochrophyta Phaeophyceae Laminariaceae Saccharina latissima Laminaria hyperborea Tracheophyta Magnoliidae Zosteraceae Zostera marina Zostera noltii Borrswamp Cliona celata Ögonkorall Lophelia pertusa Ostron Ostrea edulis Stor piprensare Funiculina quadrangularis Ålgräs Zostera marina
Nätverk av marina skyddade områden (MPAs) OSPARs Network of MPAs HELCOMs Network of BSPAs
Nätverk av MPAs Utvärdering av ekologisk koherent nätverk 1. Adekvat storlek, skydd, m.m. (Adequacy) 2. Representativa habitat och arter (Representativity) 3. Replikering av habitat och arter (Replication) 4. Spridning och sammanlänkning (Connectivity) HELCOM 2010, OSPAR 2010, 2013
Flesta marina organismer har pelagiska larver Stor spridningspotential Stor betydelse för arternas ekologi och förvaltning! Marulkslarv Hummerlarv Havsbortmasklarv Sjöstjärnelarv Havstulpanlarv
Larvers beteende kan påverka spridningen Längden på larvstadiet Simdjup Lekperiod ytströmmar? bottenströmmar
Betydelse av larvspridning för utformningen av MPA-nätverk? 1. Storlek? 2. Antal? 3. Avstånd?
Mål med studien 1. Studera spridning och konnektivitet av olika organismers larver i Kattegat-Skagerrak 2. Utvärdera befintiga nätverk av MPAs baserat på konnektivitet 3. Identifiera de viktigaste områdena för uthålliga nätverk av MPAs för olika organismer
1. Hydrodynamisk 3-D modell Drivs av atmosfärisk cirkulationsmodell och oceanografiska observationer Realistisk batymetri Ocean circulation model (RCO) Rumlig upplösning: 3.7 km 119 djuplager
Modellerade områden Grunda och djupa bottnar Grunda ( 20 m) områden Djupa (>20 m) områden
2. Trajectory models (TRACMASS) Partikelmodellering av virtuella larver Virtuella larver släpps från samtliga celler 0-100 m djup (totalt 34 000 celler). 20 olika larvtyper (olika simdjup och larvperiod) släpps från alla celler en gång per månad under 8 år. Totalt 3.2 miljarder virtuella larver har modellerats. 5 km
Beräkningar av konnektivitet Konnektivitetsmatris (sannolikshetsberäkningar) Görs för varje larvtyp Från 1 1 2 3 4 5 1 s e21 e31 e41 e51 4 3 2 Till 2 e12 s e32 e42 e52 3 e13 e23 s e43 e53 5 4 e14 e24 e34 s e54 5 e15 e25 e35 e45 s
3. Nytt verktyg för att analysera optimala nätverk av MPAs MPA nätverk Larval dispersal Eigenvalue pertubation theory Hittar de bästa source- och sinkpopulationerna som ger den maximala metapopulationstorleken. Rankar alla områden baserat på hur viktiga de är för metapopulationen. Resultat testas med en logistic populationsmodell med slumpvisa minskningar av populationer. (Nilsson Jacobi & Jonsson, Ecol. Appl., 2012)
Djupspecifik planktonprovtagning i Kattegat och Skagerrak (2005-2010) Djupfördelning för 40 olika grupper av fiskar och 80 evertebrater. Artspecifik djupfördelning! Bivalva Torsk Gobidae Bryozoa Porslinskrabba
Djupspecifik planktonprovtagning i Kattegat och Skagerrak (2005-2010) Gastropoda Larvsäsong för fiskar och evertebrater. Havstulpan Sjöborre Sandräka Simkrabb a Krabbtask a
Modellerade larvtyper indelade i grunda och djupa bottnar Grunda ( 20 m) områden Över språngskiltet, fotiska zonen Djupa (>20 m) områden Undersprångskiltet
RESULTAT 10 dagar 0-2 m djup 10 dagar 25 m djup 1. Analys av spridningsmönster med enkla larvtyper a. Spridningslängd (km) Längre spridning ovanför språngskiktet: Simdjup kan ge stora effekter! 30 dagar 0-2 m djup 30 dagar 25 m djup
1. Analys av spridningsmönster med enkla larvtyper b. Bohusläns sources & sinks Sources (var kommer larver ifrån?) Larvtyp: 30 dagar, 0-2 m djup Larvtyp: 30 dagar, 25 m djup Sinks (vart har larverna tagit vägen?) Larvtyp: 30 dagar, 0-2 m djup Larvtyp: 30 dagar, 25 m djup Assymetrisk cirkulation: Nordgående ström ovan språngskiktet!
2. Spridningslängd - Grunda områden (5 larvtyper) 10 dagar 0-12 m djup 25 dagar 0-12 m djup 25dagar 0-50 m djup Ålgräs Kantnål Ostron 45 dagar 0-50 m djup Berggylta 60 dagar 0-50 m djup Torsk Olika larvgrupper behöver olika stora MPAs för självrekrytering. Stora regionala skillnader i spridningslängd.
Konnektivitet mellan MPAs Grunda områden ( 20 m)
Optimalt nätverk av MPAs - Grunda områden ( 20 m) Multispecies nätverk Metapopulations-modellering Eigenvalue pertubation theory (EPT-modell)
Optimalt nätverk av MPAs - Grunda områden ( 20 m) Eigenvalue Eigenvalue pertubation pertubation theory theory (EPT-modell) (EPT-modell) Multispecies nätverk Metapopulations-modellering MPA-områden ges 10% högre överlevnad Effekt på metapopulationens storlek (relativ effekt = Skyddad/oskyddad) 180% effekt av EPT-nätverk 3-10% effekt av befintligt nätverk
Optimalt nätverk av MPAs - Grunda områden ( 20 m) Eigenvalue Eigenvalue pertubation pertubation theory theory (EPT-modell) (EPT-modell) Multispecies nätverk Metapopulations-modellering Kan MPA-områden i Bälthavet ge positiva effekter i t.ex. Bohuslän? 30-70% effekt av befintligt nätverk 105% effekt av EPT-nätverk
Ögonkorall Lophelia pertusa Optimalt nätverk av MPAs Djupa områden (>20 m) Eigenvalue pertubation theory (EPT-modell) Multispecies nätverk Metapopulations-modellering MPA-områden ges 10% högre överlevnad Effekt på metapopulationens storlek (relativ effekt = Skyddad/oskyddad) Stor piprensare 20-25% effekt av befintligt nätverk 70% effekt av EPT-nätverk
Slutsatser 1. Stark assymetrisk cirkulation i Kattegat-Skagerrak leder till en uttransport av larver från svenska västkusten och dåliga förhållanden för ett uthålligt nätverk där. 2. Befintligt nätverk av MPAs ger endast marginella positiva effekter på grunda metapopulationer i Kattegat-Skagerrak, men något bättre effekt på djupa populationer. 3. Identifierade områden i södra Kattegat skulle kunna ge betydligt bättre MPA-nätverk än det befintliga i hela området. 4. Resultat ger underlag för att välja nya MPAs för att stärka befintliga nätverk.
..men Viktig att beakta begränsningar i studien - Grov skala (3.7 km celler) modellerar ej kustcirkulation korrekt. Självrekrytering i kust- och fjordområden troligen mycket högre. Nya modeller med högre upplösning krävs för att studera detta. - Avsaknad av bra habitat-data allvarlig brist! Inventering av marina habitat centralt för att kunna utveckla fungerande nätverk av marina skyddade områden.
TACK! Samarbeten Per Nilsson, Göteborgs universitet Kristoffer Döös, Stockholms universitet Hanna Corell, Göteborgs universitet Finansiering FORMAS Havs och Vattenmyndigheten Länsstyrelsen i Västra Götalands Län
GRÅGOR? Marulkslarv Hummerlarv Borstmasklarv Sjöstjärnelarv Havstulpanlarv