Evolutionsbiologisk forskning görs på huvudsakligen två sätt. Ett sätt är att en frågeställning kommer från en teoretisk modell, och hypoteser formas utifrån detta och testas. Detta sker ofta i labb där saker och ting går att kontrollera för att lättare kunna dra slutsatser utan störande faktorer. Dessa teoretiska modeller har givetvis en grund i biologiska fakta, så de är inte tagna helt ur luften. Denna forskning syftar till att testa vad som är möjligt rent biologiskt och ger information om fundamentala processer. Ofta är experimenten långt ifrån vad man kan se i naturen, så de ger inte någon klar bild vad som faktiskt händer, utan vad som skulle kunna hända. Dessa experiment är viktiga ur ett teoretiskt perspektiv eftersom de ökar den övergripande förståelsen av biologiska processer.

Det andra sättet kommer direkt från naturliga populationer och ekosystem. Ett fenomen eller mönster observeras i naturen och genom olika tester av möjliga hypoteser försöker forskarna förstå vad som händer och varför det ser ut på ett sätt och inte på något annat sätt. Detta är givetvis i många fall mycket svårare eftersom det kan vara svårt att skilja på de faktorer som direkt påverkar en population och vad som påverkar indirekt.

Ett viktigt sätt att arbeta är att studera tidsserier, det vill säga hur en art eller ekosystem förändras över tiden. Dessa studier är alltför få, och det hänger delvis ihop med att anslagsperioder ofta är i storleken 3-6 år, medan den tidsrymd man behöver studera är minst 20 år, och helst mer. En alltför kort studie kan ge helt felaktiga resultat, och det är lätt att missa ett tydligt mönster.

En studie som mycket väl belyser behovet av långa tidsserier, och pekar på ett viktigt framtida problem publicerades nyligen av en norsk grupp som studerat tillväxt hos vild lax längs den norska kusten. Laxfisket är av stor ekonomisk betydelse i Norge, men förändringar hos en dominant art som laxen kan peka mer fundamentala problem.

Laxen föds långt inne i små vattendrag inne i land, migrerar sedan ut till havs där de äter upp sig för att i mogen ålder vandra tillbaka till älvar och strömmar för att leka och starta en ny generation. Forskare har mätt hur laxen växer under sommaren, det vill säga från den tid de vandrat ut till någon gång på hösten när de på grund av vattentemperaturen inte växer längre. Ett tydligt framträdde när tillväxten studerades ur ett tidsperspektiv. Tillväxten var någorlunda stabil fram till 2005, när den plötsligt sjönk med runt 20 %. Forskarna tittade mer noggrant i fyra områden, dels området mellan norra Skottland och Norge, området norr därom upp till Lofoten, ett område runt Lofoten, och slutligen ett nordligt område norr om Tromsö. Detta mönster med minskad tillväxt var uppenbart i tre av områdena, med den norra som undantag där tillväxten var lika. Intressant är att notera att de sydligare områdena efter 2005 fick samma tillväxt som den nordligaste delen.

Denna minskning i tillväxt ledde till en minskning i storlek på runt 30 %. Detta i sin tur har lett till att laxarna stannar i havet ytterligare år för att växa till sig. Under 90-talet stannade i princip alla laxar bara en vinter i havet innan de vandrade upp i älvarna. I slutet av studieperioden (2017) stannade hälften av laxarna minst två vintrar i havet. Det har betytt att laxarna är större vid fångst nu är förr, andelen laxar över 3 kg har ökat från runt 30 – 50 % till runt 65 %. En klar effekt av att tiden för tillväxt är längre nu än förr. Nu kan man tycka att det är bättre med större fiskar, men en längre tid i havet betyder ökad risk för att dö innan reproduktionen.

Frågan är då vad som ligger bakom denna minskning i tillväxt? Forskarna tittade på en lång rad möjliga faktorer och hittade ett intressant mönster. Andelen arktiskt, näringsrikt kallt vatten minskade drastiskt under perioden, från ca 50 % i mitten av 1990-talet till enstaka procent från 2005 och framåt. Detta sammanföll påtagligt i tiden med minskningen i tillväxt. Detta har lett till en ökning av vattentemperaturen från att fluktuerat runt knappt 6 grader fram till 2005, och därefter stabilt runt 6.6 grader efter 2005. Det låter inte mycket men det är en dramatisk ökning. I och med det varmare och näringsfattigare vattnet har mängden plankton minskat till hälften, återigen sammanfaller den stora minskningen med minskningen av arktiskt vatten. Detta har drabbat tillväxten av makrill, och de 6-åriga makrillarna som brukar vara närmare 37 cm långa, var efter 2009 runt 35 cm långa. Förändringen är inte gradvis utan följer snarare ett snabbt förlopp från ett medel till ett annat på några enstaka år. Andra fiskar som brukar vara föda för laxarna, såsom tobis och sill var nästan borta efter 2005. Sillen som kan variera mycket mellan åren har inte haft någon kraftig reproduktion sedan 2004.

Frågan är hur mycket den förändrade temperaturen har påverkat tillväxten direkt, och hur den har förändrat tillväxten via de två födoresurserna. Det går att plocka isär via en finurlig statistisk metod som gör att man kan se hur en faktor påverkar en annan, men med alla andra faktorer hållna konstanta. Tittar man på de olika områdena har det fungerat på lite olika sätt. Temperatur har en direkt och negativ effekt på tillväxten i området mellan Skottland och Norge, och i den nordligaste delen. Däremot var effekten helt och hållet indirekt via mängden plankton och makrill i de två andra områdena. En ökad temperatur har en negativ effekt på båda födoresurserna. Eftersom tillgången påverkar tillväxten, ju mer ju bättre, är en minskning av föda negativ för tillväxten. Inget märkligt.

Det går att dra flera slutsatser av denna studie. Först och främst, mönstret hade inte hittats utan en längre tidsserie. Hade man bara studerat åren 1989-2003, eller bara 2007-2017, eller bara enstaka år hade inget mönster hittats, och slutsatserna hade varit tvivelaktiga.

För det andra, hade man bara studerat ett område hade man missat den variation det finns mellan olika områden. Det betyder att om man bara studerat det allra nordligaste området hade slutsatsen varit att inget hänt med tillväxten hos lax.

För det tredje behöver man studera många faktorer för att förstå vad som ligger bakom och hur sambanden ser ut.

Frågan är hur mycket av denna snabba förändring är evolutionär, det vill säga har en koppling till bestående förändringar mellan generationer, och vad som är rent plastiskt, det vill säga att individer reagerar på mindre föda med en mindre tillväxt.

Intressant nog kom en annan studie av lax ut ungefär samtidigt, denna gång från en grupp i Helsingfors, med ett mer genetisk fokus. Denna grupp har tidigare funnit en gen är kopplad till ålder för reproduktion. Utan att gå in på detaljer kan vi säga att det finns två genvariationer, alleler, som kallas E och L för enkelhetens skull.  De olika genotyperna är kopplade till ålder för reproduktion, med en tydlig skillnad mellan könen och mellan olika älvar. I Teno-älven reproducerar sig honor med LL-genotyper genomsnitt vid 3 års ålder, medan EE-genotyper reproducerar sig i genomsnitt vid 2 års ålder. I Inare-älven fanns samma mönster fast med LL-genotyperna med en reproduktion vid 2 års ålder och EE vid ett års ålder.

Även i detta system har man funnit en förändring över tiden, L-allelen har minskat med runt 18 % i Enari-älven. Det betyder att LL genotypen minskat med över 30 % över tiden, och åldern för första reproduktion har därför sjunkit. Orsaken till denna förändring är i detta fall fiske som missgynnar gamla (=stora) fiskar. Vad spelar det för roll? Jo, det finns ett grundläggande samband mellan tillväxt och ålder för reproduktion. Detta samband är ett resultat av att både tillväxt och reproduktion är energimässigt väldigt kostsamt, så att det inte går att göra båda saker samtidigt. Hos många arter stannar tillväxten vid reproduktionsstart, så tidig reproduktion betyder mindre storlek. Det är sannolikt att detta kommer att ske hos de finska laxarna. Eftersom de som reproducerar sig sent och är stora sakta minskar i antal kommer fisken att få en minskad storlek över tiden. Hur fort detta kommer att gå är inte klart.

Det är troligen det som hänt med torsken i Newfoundland. Historiskt var torsken extremt talrik och stor. På grund av massivt överfiske minskade populationen kraftigt, och som en följd av intresset för stor fisk har det gynnat individer som reproducerat sig tidigt, och då är mindre. Om detta system är stabilt kommer inte fisken att återhämta sig under överskådlig tid eller inte alls.

Läs vidare

Czorlich med flera. 2018. Rapid sex-specific evolution of age at maturation is shaped by genetic architecture in Atlantic salmon. Nature Ecology & Evolution 2: 1800-1807.

Czorlich med flera 2022. Rapid evolution in salmon life history induced by direct and indirect effects of fishing. Science 24 februari.

Vollset med flera 2022. Ecological regime shift in the Northeast Atlantic Ocean revealed from the unprecedented reduction in marine growth Atlantic salmon. Science Advances 8. 4 mars. OPEN ACCESS

 

 

Visningar: 57