| 1. |
- Axenrot, Thomas, et al.
(författare)
-
Behovsanalys och förslag på övervakning av fisk och kräfta : Underlag för beståndsbedömningar i Hjälmaren, Mälaren, Vänern och Vättern
- 2024
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Under 2021-2023 hade SLU Aqua ett uppdrag från HaV att utvärdera den data som finns för fisk och kräftor i Sveriges stora sjöar. Projekten Miljöövervakning stora sjöarna och Bestånds- och ekosystemanalys i stora sjöar lyfter fram datainsamlingen utifrån olika syften och olika sätt.Denna rapport presenterar resultat från ett av dessa uppdrag.Eftersom uppdragen går ihop gällande inriktning och syfte är detta en sammanfattning av bägge uppdragen. Inom projektet Bestånds- och ekosystemanalys i stora sjöar gjordes en fördjupning i nuvarande datainsamling för att hitta förbättringar på hur man förvaltar fisket och ekosystemen.Inom projektet Miljöövervakning stora sjöarna utvärderades datainsamlingen och hur den utförs utifrån krav och behov inom följande direktiv:VattendirektivetArt- och habitatdirektivetEU:s förordning gällande invasiva arterBåda uppdragen gällde stora delar av den löpande fiskerioberoende datainsamlingen av fisk och kräftor i de stora sjöarna. Man har särskilt fokuserat på de stora, långsiktiga uppdragen HaV har gett till SLU Aqua – Institutionen för akvatiska resurser:hydroakustiska expeditioner med tillhörande provtrålning i den fria vattenmassan för bedömning av status hos pelagisk fisk och kvantitativ uppskattning av beståndsstorlekprovfisken med bottensatta översiktsnät för bedömning av status för bentiska arterkräftprovfisken med standardiserade betade burar.Den fiskerioberoende datainsamlingen har varit särskilt viktig för resursförvaltningen. Bedömningar av statusen hos de viktigaste fisk- och kräftbestånden baseras på data från programmen och publiceras kontinuerligt i SLU:s webbportal Fiskbarometern https://fiskbarometern.se/rapport/2023.Den fiskeriberoende datainsamlingen (till exempel fångststatistik från fisket) är också viktig för resursförvaltningen. Resultaten används inom flera områden som styr fisket, exempelvis licensprövningar, utfärdande av redskapsdispenser, utformning av tekniska fiskeregler, prioritering av fiskevårdsåtgärder med mera.Vattenförvaltningsförordningen ställer krav på kontrollerande och operativ övervakning av en rad biologiska kvalitetselement som används för bedömning av ekologisk status. Ett av dessa är fisk.Resultat från fiskundersökningar används därför också inom ramen för vattenförvaltningen. Enligt vattendirektivet ska särskild hänsyn tas till det som kallas betydande vatten, i Sverige handlar det om sjöar med en areal överstigande 100 km2. Storleken på sjöarna, att de ofta delas upp i flera vattenförekomster som fisk kan migrera mellan, den höga artrikedomen samt den ofta komplexa kombinationen av påverkanskällor medför utmaningar för bedömning av ekologisk status. I dagsläget saknas lämpliga bedömningsgrunder för fisk i betydande vatten och ofta används istället expertbedömningar.Viktigt hitta synergier mellan behov inom resurs- och vattenförvaltningÖvervakningen av fisk och kräftor ska möta behoven inom både resurs- och vattenförvaltningen. Dessa två uppdrag som nu rapporteras kan ses som ett första steg i att optimera övervakningen så att den på sikt kan tillfredsställa behov inom bägge områdena. I många fall finns betydande överlapp mellan behoven inom resurs- och vattenförvaltningen och därför behöver framtidens övervakning hitta välavvägda upplägg som genererar synergieffekter. Utvecklingen av övervakningen och dess användning inom olika förvaltningsområden behöver också samordnas med länsstyrelser, vattenvårdsförbund och andra relevanta aktörer.Betydelsen av målbilder och referenstillståndEn utmaning inom både resurs- och vattenförvaltningen är att definiera målbilder och referenstillstånd i sjöar som under lång tid varit lokalt påverkade av mänskliga aktiviteter. De stora sjöarna saknar dessutom referensområden som är opåverkade av lokala påverkanskällor. Påverkan går ofta långt tillbaka i historien, långt innan man började med datainsamling på fisk, därför är det också svårt att jämföra med opåverkade referensperioder.De båda uppdragen poängterar därför betydelsen av dels tydliga och välformulerade målbilder som tar hänsyn till lämpliga tidsperspektiv och dels att målformuleringar och uppföljning förankras med berörda aktörer som är involverade i resurs- och vattenförvaltningen. Viktigt är också att identifiera och hantera mål som står i konflikt med varandra, exempelvis gällande övergödning som sänker vattenkvalitet men i gengäld kan ge ökad resursproduktion.Betydelsen av geografisk täckningResultaten från de parallella uppdragen understryker behovet av övervakning med en god täckning av olika delområden i sjöarna. Det är statistiskt fördelaktigt med undersökningar i många olika delområden jämfört med en hög ansträngning i ett fåtal delområden. Förbättrad täckning ökar dessutom möjligheten att kunna följa och bedöma ekologisk status i de mindre vattenförekomster inom de stora sjöarna där det just nu inte sker någon datainsamling med avseende på fisk.En god täckning ger även data om fler geografiskt avgränsade delbestånd vilket kan ge bättre bedömningar av fiskresurserna. Då kan programmen också på ett bättre sätt fånga upp olika typer av habitat och olika miljö- och påverkansgradienter. Det kan bli lättare att bedöma effekter av fiske och andra påverkanskällor och även att identifiera och bevara de viktigaste områdena för fisken. Bättre täckning kan också öka sannolikheten att upptäcka och följa upp förekomsten av invasiva arter.Utveckling av indikatorer för uppföljningBåde inom resurs- och vattenförvaltningen används indikatorer för att bedöma status (hos fisk- och kräftbestånden samt miljön) och hur fiskbestånden utvecklas över tid. Indikatorerna som används är idag olika för resurs- respektive vattenförvaltningen men det finns tematiskt överlapp och behov av samordning i utvecklingen av indikatorer och tillhörande referensnivåer.De indikatorer som hittills har utvecklats för att bedöma ekologisk status i svenska sjöar kan inte tillämpas i större sjöar. Därför finns ett behov att utveckla nya indikatorer specifikt för dessa. Vissa påverkanskällor bedömdes vara särskilt viktiga att fånga upp. Dessa var övergödning, hydromorfologisk påverkan och påverkan på konnektivitet. Framtida arbete behöver identifiera hur dessa påverkanskällor påverkar enskilda fisk- och skaldjursbestånd och ekosystemet samt utveckla lämpliga indikatorer som kan följa utvecklingen.Det sker för tillfället en utveckling av indikatorer för att bättra kunna bedöma bestånden av fisk och kräfta (Nadaffi med flera 2023). Förhoppningsvis kan en del av dessa metoder och ansatser även tillämpas i utvecklingen av indikatorer inom vattenförvaltningen. Exempelvis används indikatorer för uppföljning av havsmiljödirektivet också för bedömning av beståndens status ur ett resursperspektiv (Östman med flera 2023).Urvalet av indikatorer som används inom förvaltningen kan få betydelse för prioriteringar inom datainsamlingen. Kraven på data kan skilja sig mellan olika indikatorer vilket innebär att olika indikatorer har olika behov vad gäller provtagningsdesign.Utveckling av nya metoder för datainsamlingÖkade krav och behov när både vatten- och resursförvaltning ska optimeras, i kombination med ytterligare aspekter som införande av ekosystembaserad förvaltning och krav på att antalet fiskar som dödas i undersökningarna ska minska, innebär att övervakningens metoder behöver utvecklas. Detta kan delvis lösas genom att man ser över utformning, inriktning och omfattning av befintlig övervakning men det kan också innebära att man behöver komplettera datainsamlingen med andra, nya, metoder.Nuvarande övervakning fångar dessutom inte upp alla relevanta arter, exempelvis gädda som är viktig för både fisket och ekosystemen, varför alternativa metoder som kan följa fler arter behövs. De senaste åren har det skett en teknisk utveckling av insamlings- och analysmetoder för fisk och kräftor (e-DNA, akustik till exempel) vilket kan vara aktuellt att implementera. Revidering av metodik inom övervakning tar dock tid och innebär, initialt, högre kostnader.Förutom fiskerioberoende metoder och den fiskeriberoende datainsamlingen som görs idag lyfter bägge rapporterna möjligheten att samla in ytterligare data från fisket som en alternativ metod. Trots att det finns skillnader i val av metoder, upplägg och prioriteringar kan dessutom samverkan med våra grannländer också vara ett sätt att utveckla datainsamlingen och dess tillämpningar inom både vatten- och resursförvaltningen.
|
|
| 2. |
- Eckerström-Liedholm, Simon, 1988-
(författare)
-
Behavioural, physiological and morphological correlates of life-history in killifishes − a macroevolutionary approach
- 2019
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Life-histories commonly evolve along a continuum from short-lived and fecund, to long-lived and less fecund. Because life-history traits are mostly components of reproduction and survival, understanding the causes and consequences of life-history variation is at the core of evolutionary biology. This thesis aims to identify what other key traits (e.g. behavioural, physiological and morphological traits) covary with life-history, and why. Numerous hypotheses describe how life-history might be associated with other traits, with life-history trade-offs often considered to be a primary driver of any such relationships. For example, since resources are limited, increased investment in one trait must lead to decreased investment in one or several other traits, all else equal. Hypotheses on the relationship between life-history and other traits have been tested in many studies, but empirical studies in controlled experimental settings are rare. In this thesis I explore how behaviour, physiology and morphology relate to variation along the life-history continuum from fast to slow, in a system with substantial variation in life-history traits - the killifishes.I began by exploring the patterns of egg to body size allometry in killifishes (Paper I), where species with faster life-histories showed indications of constraints on the independent evolution of egg size and body size. Furthermore, I found evidence of differences in variance and in the rates of evolution of egg size and body size across species, potentially caused by the colonisation of ephemeral habitats, which could have selected for adaptations that lead to differences in size.I then performed a comparative common garden study (Paper II) of the pace-of-life syndrome hypothesis, which predicts that species with fast life-histories should take larger risks in order to maintain their increased reproductive rate. I obtained data on risk taking behaviours, including movement, tendency to enter an open environment, and aggressiveness, in addition to metabolic rate, for 20 species of killifish, with multiple replicates per species. The results indicated trait dependent associations with life-history, where aggression seemed to correlate positively with speed of life-history, in congruence with our prediction.Next, my colleagues and I assessed the association between life-history and sexual selection (Paper III), in order to determine if investment in secondary sexual traits might be traded off against survival in killifish. Fin size was found to be negatively associated with escape performance in a simulated predator attack, suggesting survival costs for individuals with large fins. Importantly, fin size was also positively associated with the speed of life-history, supporting the hypothesis that costs to survival probability is lower in fast-living species.Lastly, I tested the hypothesized negative covariation between relative brain size and speed of life-history, by collecting and analysing brain size measurements for 21 species of killifish (Paper IV). Surprisingly, a positive relationship between speed of life-history and relative brain size was found for adults, although juveniles did not differ in relative brain size. This implies at least one of two things: either there is no need to trade off brain size with life-history since resource acquisition is higher, or brain size and life-history are traded-off with other traits.In conclusion, I show that previously found trade-offs between life-history and investment in other costly traits are only sometimes present, when tested in a system with substantial divergences in the speed of life-history. I also provide evidence for a trait dependent association between life-history and among species differences in risk-taking and metabolic rate.
|
|
| 3. |
- Eckerström-Liedholm, Simon, 1988-, et al.
(författare)
-
Fast life-histories are associated with larger brain size in killifishes
-
Annan publikation (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Comparative studies suggest a negative relationship between pace of life-history, and relative energetic investment into brain size. However, since brain size typically evolves as a correlated response to selection on body size, any lag in brain size evolution will result in a shift in relative brain size (e.g. small body – large relative brain size).Coevolution between body size and life-history hence has the potential to drive secondary associations between relative brain size and life-history, when body size is correlated with life history. However, as far as we know, the relationship between relative brain size and life-history strategy has not been examined in systems that simultaneously present marked contrasts in life-history but no concordant shifts in body size. Using a common garden approach, we test the association between relative brain size and life-history in 21 species of killifish; a study system that fulfils the aforementioned requirements. Contrary to the prediction that brain size evolves through energetic trade-offs with life-history, we found that adults, but not juveniles, of fast-living species had larger relative brain sizes. Rather than an energetic link to life-history, our results suggest that fast- and slow-living species differ in terms of how cognitively demanding environments they inhabit are, or alternatively in the ontogenetic timing of somatic vs. neural growth.
|
|
| 4. |
- Eckerström-Liedholm, Simon, et al.
(författare)
-
Macroevolutionary evidence suggests trait-dependent coevolution between behavior and life-history
- 2019
-
Ingår i: Evolution. - : Wiley. - 0014-3820 .- 1558-5646. ; 73:11, s. 2312-2323
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Species with fast life-histories typically prioritize current over future reproductive events, compared to species with slow life-histories. These species therefore require greater energetic input into reproduction, and also likely have less time to realize their reproductive potential. Hence, behaviors that increase access to both resources and mating opportunities, at a cost of increased mortality risk, could coevolve with the pace of life-history. However, whether this prediction holds across species, remains untested under standardized conditions. Here, we test how risky behaviors, which facilitate access to resources and mating opportunities (i.e., activity, boldness, and aggression), along with metabolic rate, coevolve with the pace of life-history across 20 species of killifish that present remarkable divergences in the pace of life-history. We found a positive association between the pace of life-history and aggression, but interestingly not with other behavioral traits or metabolic rate. Aggression is linked to interference competition, and in killifishes is often employed to secure mates, while activity and boldness are more relevant for exploiting energetic resources. Our results suggest that the trade-off between current and future reproduction plays a more prominent role in shaping mating behavior, while behaviors related to energy acquisition may be influenced by ecological factors.
|
|
| 5. |
- Eckerström-Liedholm, Simon, 1988-, et al.
(författare)
-
Macroevolutionary evidence suggests trait-dependent coevolution between behaviour and life-history
-
Annan publikation (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Species with fast life-histories prioritize current over future reproduction, which ought to require greater energetic resources, but also results in a shorter time-period to realize their reproductive potential, compared to slow life-histories, which prioritize future reproduction. Hence, behaviours that increase access to both resources and mating opportunities, at a cost of increased mortality risk, are thought to coevolve with the pace of life-history. However, whether this prediction holds across species, is yet to be tested under standardized conditions. Here, we test how potentially risky behaviours, which facilitate access to resources and mating opportunities (i.e. activity, boldness and aggression), along with metabolic rate, correlates with the pace of life-history across 20 species of killifish, which present a remarkable divergence in the pace of their life-histories. We found a positive correlation between the pace of life-history and aggression, but not with any other behavioural traits or metabolic rate. Aggression is often expressed in the context of mating, while the other behaviours we measured might be more relevant for access to energetic resources. Our results therefore suggest that the trade-off between current and future reproduction plays a more prominent role in shaping mating behaviour, while behaviours related to acquisition of energetic resources may be more affected by ecological factors.
|
|
| 6. |
- Eckerström-Liedholm, Simon, et al.
(författare)
-
Time-limited environments affect the evolution of egg-body size allometry
- 2017
-
Ingår i: Evolution. - : Wiley. - 0014-3820 .- 1558-5646. ; 71:7, s. 1900-1910
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Initial offspring size is a fundamental component of absolute growth rate, where large offspring will reach a given adult body size faster than smaller offspring. Yet, our knowledge regarding the coevolution between offspring and adult size is limited. In time-constrained environments, organisms need to reproduce at a high rate and reach a reproductive size quickly. To rapidly attain a large adult body size, we hypothesize that, in seasonal habitats, large species are bound to having a large initial size, and consequently, the evolution of egg size will be tightly matched to that of body size, compared to less time-limited systems. We tested this hypothesis in killifishes, and found a significantly steeper allometric relationship between egg and body sizes in annual, compared to nonannual species. We also found higher rates of evolution of egg and body size in annual compared to nonannual species. Our results suggest that time-constrained environments impose strong selection on rapidly reaching a species-specific body size, and reproduce at a high rate, which in turn imposes constraints on the evolution of egg sizes. In combination, these distinct selection pressures result in different relationships between egg and body size among species in time-constrained versus permanent habitats.
|
|
| 7. |
- Fong, Stephanie, 1990-
(författare)
-
Brain morphology and behaviour in the guppy (Poecilia reticulata) : Effects of plasticity and mosaic brain evolution
- 2020
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Understanding how brains have evolved and subsequently culminated in the huge variation in brain morphology among contemporary vertebrate species has fascinated researchers for many decades. It has been recognized that brain morphology is both genetically and environmentally determined. Adaptations to ecological challenges, for one, has been proposed to be a major force in brain diversification processes. Considering the large energetic costs of neural tissue, it is believed that brain evolution is a highly complex process, involving a delicate balance between the corresponding costs and benefits. Using the guppy (Poecilia reticulata) as the model organism, I first examined the conditions under which diversity in brain morphology is generated. This was done by investigating factors known to exert an influence on brain plasticity, namely environmental and cognitive effects (Paper I). Existing studies generally indicate that the provision of environmental enrichment lead to the enlargement of specific brain structures. While plastic alterations in brain morphology was found to respond to environmental complexity in my study, successful performance in two cognitive tasks did not produce any significant changes. I next assessed the feasibility of the mosaic brain evolution hypothesis by artificially selecting for an increase and decrease in the relative size of the telencephalon (Paper II). Telencephalon size was shown to respond rapidly to divergent selection pressures, with no substantial changes in any of the other brain regions. A comparison with wild fish revealed that fish from the unselected control treatment had telencephalon sizes most similar to that of wild populations, whereas both up-selected and down-selected fish had considerably larger and smaller telencephalon, respectively. I tested fish from the artificial selection lines in a test battery to determine if known differences in telencephalon size affects boldness (Paper III). Individuals were subjected to an emergence test, an open field test and a novel object test. I found no differences in boldness levels across selection treatments, but distinct sex differences were noted whereby males were more active and bolder. The cognitive benefits associated with a larger telencephalon were examined in males in a test of self-control (Paper IV). Guppies from the up-selected lines attained a steeper learning curve and made more correct detours compared to their down-selected conspecifics. In conclusion, I provide experimental evidence for the mosaic brain evolution hypothesis by showing that a specific brain region (telencephalon) can evolve rapidly and independently under directed selection. Future tests on other cognitive benefits as well as implicated costs, together with underlying neuronal changes would help to further unravel the factors governing brain evolution.
|
|
| 8. |
- Fong, Stephanie, 1990-, et al.
(författare)
-
Rapid mosaic brain evolution under artificial selection for relative telencephalon size in the guppy (Poecilia reticulata)
-
Annan publikation (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- The vertebrate brain displays enormous morphological variation and the quest to understand the evolutionary causes and consequences of this variation has spurred over a century of research. The mosaic brain evolution hypothesis, stating that brain regions can evolve relatively independently, is a highly influential idea in this research field. Here we provide the first experimental support for this hypothesis through an artificial selection experiment in the guppy (Poecilia reticulata). After three generations of selection on relative telencephalon volume in replicated up-selected, down-selected and control selection lines, we found substantial overall changes in relative telencephalon size (i.e. relative to brain size), but no changes in other brain regions. The differences were not evident at birth but present at the time of sexual maturation. There was a non-significant trend towards asymmetry in the response to selection in both sexes, with larger changes occurring during upwards selection as opposed to downwards selection. Our results demonstrate that independent evolutionary changes in specific brain regions can be an important mechanism during cognitive evolution.
|
|
| 9. |
- Fong, Stephanie, et al.
(författare)
-
Rapid mosaic brain evolution under artificial selection for relative telencephalon size in the guppy (Poecilia reticulata)
- 2021
-
Ingår i: Science Advances. - : American Association for the Advancement of Science (AAAS). - 2375-2548. ; 7:46
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The mosaic brain evolution hypothesis, stating that brain regions can evolve relatively independently during cognitive evolution, is an important idea to understand how brains evolve with potential implications even for human brain evolution. Here, we provide the first experimental evidence for this hypothesis through an artificial selection experiment in the guppy (Poecilia reticulata). After four generations of selection on relative telencephalon volume (relative to brain size), we found substantial changes in telencephalon size but no changes in other regions. Further comparisons revealed that up-selected lines had larger telencephalon, while down-selected lines had smaller telencephalon than wild Trinidadian populations. Our results support that independent evolutionary changes in specific brain regions through mosaic brain evolution can be important facilitators of cognitive evolution.
|
|
| 10. |
- Hansen Wheat, Christina, et al.
(författare)
-
Behavioural correlations of the domestication syndrome are decoupled in modern dog breeds
- 2019
-
Ingår i: Nature Communications. - : Springer Science and Business Media LLC. - 2041-1723. ; 10
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Domestication is hypothesized to drive correlated responses in animal morphology, physiology and behaviour, a phenomenon known as the domestication syndrome. However, we currently lack quantitative confirmation that suites of behaviours are correlated during domestication. Here we evaluate the strength and direction of behavioural correlations among key prosocial (sociability, playfulness) and reactive (fearfulness, aggression) behaviours implicated in the domestication syndrome in 76,158 dogs representing 78 registered breeds. Consistent with the domestication syndrome hypothesis, behavioural correlations within prosocial and reactive categories demonstrated the expected direction-specificity across dogs. However, correlational strength varied between dog breeds representing early (ancient) and late (modern) stages of domestication, with ancient breeds exhibiting exaggerated correlations compared to modern breeds across prosocial and reactive behaviours. Our results suggest that suites of correlated behaviours have been temporally decoupled during dog domestication and that recent shifts in selection pressures in modern dog breeds affect the expression of domestication-related behaviours independently.
|
|
