Vurdering af tidevandspopulationer af den invasive europæiske grønkrabbe
Summary
Forståelse spadeligale mønstre i grøn krabbe befolkning dynamik er afgørende for at forudsige og styre de økologiske og økonomiske virkninger af denne skadelige invasive arter. Denne protokol blev udviklet i et forsøg på at skabe en standardiseret metode til vurdering af grønne krabbepopulationer i den klippefyldte tidevandszone i det nordvestlige Atlanterhav.
Abstract
Invasive arter har forårsaget store forstyrrelser i økosystemerne over hele verden. Den europæiske grønne krabbe invaderede Nordamerika i 1800-00’erne og betragtes som en af verdens 100 værste angribere af IUCN. Observationer af spatiotemporal grøn krabbe befolkning dynamik er afgørende for at forudsige og styre de økologiske og økonomiske virkninger af denne skadelige invasive arter. Denne protokol blev udviklet i et forsøg på at skabe en standardiseret metode til vurdering af grøn krabbe befolkning dynamik i den klippefyldte tidevandszone i New England og Atlantic Canada. Protokollen er designet til at være tilgængelig for flere brugere, herunder forskere, undervisere, studerende og borger forskere. Selv om det var designet til opmåling krabbe populationer, denne protokol er let at tilpasse og kan bruges til et vilkårligt antal tidevandsarter. De resulterende data, der indsamles ved hjælp af denne protokol, har en bred vifte af anvendelser, herunder for at informere om økologisk forskning, bevaringsindsats, afbødningsstrategier og fiskeriudvikling samt til uddannelsesopsøgende formål.
Introduction
Biologiske invasioner kan potentielt forstyrre artsinteraktioner og økologiske processer og kan have vidtrækkendeøkologiske 1,2,3 og økonomiske konsekvenser4. Evnen til at forudsige, afbøde og tilpasse sig invasioner afhænger stærkt af at karakterisere spatiotemporal befolkningsdynamik5. Mens der findes en række værktøjer (f.eks. populationsgenetik, stabile isotoper) og er ved at opstå (f.eks. eDNA) til sporing af invasive arter, anvendes de traditionelle in situ-overvågningsteknikker fortsat i vid udstrækning til at vurdere invasive arters udbredelse og tæthed.
Den europæiske grønne krabbe (Carcinus maenas) er en invasiv art , der først blev opdaget i Nordamerika i 1817 og med succes har invaderet økosystemerpå verdensplan 6,7. Grønne krabber har en lang række negative påvirkninger af de lokale økosystemer , herunder reduktion af indfødte toskallede populationer gennem19,9, der konkurrerer med indfødte krebsdyr til fødevarer oghusly 10,11,12 ogødelæggelse af levesteder for ålegræs og efterfølgende ændringer af fiskesamfundsstruktur12,13,14. Disse problemer er forbindelsen mellem stigende temperatur og stigende grøn krabbetæthed og/eller udvidelse af rækkevidde15,16, som har haft alvorlige økologiske og socioøkonomiske konsekvenser på områder som Mainebugten , hvor opvarmningen sker hurtigere end 99 % af verdens øvrigeoceaner 17.
På den østlige kyst af Nordamerika, grønne krabber spænder fra Virginia til Newfoundland. De er mest almindeligt forekommende på bølge-beskyttede kystlinjer, flodmundinger, og embayments i dybder lige fra højvande til 5-6 m18. Deres tilstedeværelse i tidevandszonen gør dem til ideelle marine arter til kystundersøgelser. Den mest karakteristiske egenskab, der anvendes til at identificere grønne krabber, er mønstret af fem pigge eller »tænder« på hver side af øjnene og tre pigge mellem øjnene (se tillæg 1). Deres rygskjold (rygside) er typisk en broget mørkegrøn og brun, men ventrale farvemønstre kan variere meget (se tillæg 2).
Der er mange organisationer, forskere, borger videnskabsmand grupper, og pædagoger i øjeblikket gennemfører grøn krabbe befolkning overvågning. Manglen på en standardiseret protokol gør det imidlertid vanskeligt at sammenligne datasæt og i sidste ende forstå bestande af grønne krabber på både lokalt og regionalt plan. Denne protokol er designet til at kvantificere spatiotemporal befolkning dynamik af grønne krabber i den klippefyldte tidevandszone i New England og Atlantic Canada. Ideelt set vil udviklingen af en standardiseret, billig og let fleksibel undersøgelse fremme langsigtet overvågning indsats af en bred vifte af brugere, herunder forskere, borger forskere, undervisere og studerende.
Selv om grønne krabber er målet arter af interesse i denne protokol, data er også indsamlet for indfødte Jonah og rock krabber (Kræft borealis og kræft irroratus), samt den invasive asiatiske shore krabbe (Hemigrapsus sanguineus). Disse er krabbearter, der almindeligvis findes i den klippefyldte tidevandszone i det nordlige New England, og tendenserne i deres befolkningsfordeling og tæthed har økologisk og økonomisk betydning. Der blev udviklet en intertidal Crab Field Guide ved siden af denne protokol for at støtte identifikation af krabber (tillæg 1), der er specifik for det nordlige New England. En dataindtastnings- og lagringsplatform kaldet “Intertidal Green Crab Project” blev også udviklet til denne protokol ved hjælp af Anecdata19. Anecdata er en gratis online citizen science platform, der leverer webbaserede og mobile løsninger til indsamling og adgang til observationer, og giver en brugervenlig platform til nemt at indsamle, administrere og dele data.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokol beskriver en undersøgelsesmetode til vurdering af rumlige og tidsmæssige tendenser for krabbepopulationer i den klippefyldte tidevandszone, der er tilgængelig for flere brugere, herunder forskere, undervisere, studerende og borgerforskere. Fordelene ved denne protokol omfatter følgende: Det kræver ikke specialiseret eller dyrt udstyr, metoden er tilgængelig for en bred vifte af færdighedsniveauer (f.eks. har3. og 4. klasse studerende med succes brugt det), og den kan nemt tilpa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Jeg vil gerne anerkende de mange forskere, studerende, lærere og borger forskere, der har testet og hjulpet mig med at forbedre denne protokol i løbet af de sidste mange år: Dr. Gabriela Bradt, Dr. Robert Steneck, Erica Ferrelli, Ethel Wilkerson, Susan Ayers og Georgetown Central School 3rd og 4th klasse studerende, Julie Upham og West Bath Elementary 4th klasse studerende, GMRI Vital Signs team, og Idexx Laboratories Community Service Volunteers. Jeg takker Anne Hayden, Caitlin Cleaver, og Hannah Webber for at give kommentarer og forslag til dette manuskript. Jeg takker følgende finansieringskilder for at støtte udviklingen og gennemførelsen af denne protokol: NOAA Saltonstall-Kennedy Grant Program (Grant #NA18NMF4270194), Maine Sea Grant, Robert og Patricia Switzer Foundation, og Georgetown Island Education Fund. Endelig blev dette manuskript væsentligt forbedret takket være kommentarer og redigeringer fra tre anonyme anmeldere.
Materials
| 1 m2 PVC quadrat (1/2" PVC) | Any hardware/home improvement store | PVC can be sourced at any hardware/home improvement store and cut into 1m lengths to form quadrat (4 1/2" PVC elbows will also be needed to connect 1 m lengths into square) | |
| 1/2" rebar | Home depot | 5152 | *optional (for marking low intertidal area) |
| 40 m Fiberglass Transect Tape | Grainger | 3LJX1 | |
| 5 gal bucket | Home depot | 05GLHD2 | |
| Ade Advanced Optics Salinity Refractometer | Amazon | *optional | |
| Clip board | Any office supply store or Amazon | ||
| Uei Waterproof Digital Thermometer | Amazon | *optional | |
| Vernier calipers | Bel-Art | Many companies make calipers, however our preferred brand is Bel-Art which can be sourced on Amazon |
References
- Barnosky, A. D., et al. Approaching a state shift in Earth’s biosphere. Nature. 486, 52-58 (2012).
- Butchart, S. H. M., et al. Global biodiversity: indicators of recent declines. Science. 328, 1164-1168 (2010).
- Grosholz, E. Ecological and evolutionary consequences of coastal invasions. Trends in Ecology and Evolution. 17, 22-27 (2002).
- Marbuah, G., Gren, I. M., McKie, B. Economics of harmful invasive species: A review. Diversity. 6, 500-523 (2014).
- Kamenova, S., et al. Invasions toolkit: current methods for tracking the spread and impact of invasive species. Advances in Ecological Research 2017. 56, 85-182 (2017).
- Carlton, J. T., Cohen, A. N. Episodic global dispersal in shallow water marine organisms: The case history of the European shore crabs Carcinus maenas and C. aestuarii. Journal of Biogeography. 30, 1809-1820 (2003).
- Klassen, G. J., Locke, A. A biological synopsis of the European green crab, Carcinus maenas. Fisheries and Oceans Canada. Canadian Manuscript Report of Fisheries and Aquatic Sciences. 2818, (2007).
- Baeta, A., Cabral, H. N., Marques, J. C., Pardal, M. A. Feeding ecology of the green crab, Carcinus maenas (L. 1758) in a temperate estuary, Portugal. Crustaceana. 79, 1181-1193 (2006).
- Pickering, T., Quijón, P. A. Potential effects of a non-indigenous predator in its expanded range: assessing green crab, Carcinus maenas, prey preference in a productive coastal area of Canada. Marine Biology. 158, 2065-2078 (2011).
- Rossong, M. A., Williams, P. J., Comeau, M., Mitchell, S. C., Apaloo, J. Agonistic interactions between the invasive green crab, Carcinus maenas (Linnaeus) and juvenile American lobster, Homarus americanus (Milne Edwards). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 329, 281-288 (2006).
- Rossong, M. A., Quijon, P. A., Williams, P. J., Snelgrove, P. V. R. Foraging and shelter behavior of juvenile American lobster (Homarus americanus): the influence of a non-indigenous crab. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 403, 75-80 (2011).
- Matheson, K., Gagnon, P. Effects of temperature, body size, and chela loss on competition for a limited food resource between indigenous rock crab (Cancer irroratus Say) and recently introduced green crab (Carcinus maenas L). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 428, 49-56 (2012).
- Davis, R. C., Short, F. T., Burdick, D. M. Quantifying the effects of green crab damage to eelgrass transplants. Restoration Ecology. 6, 297-302 (1998).
- Garbary, D. J., Miller, A. G., Williams, J., Seymour, N. R. Drastic decline of an extensive eelgrass bed in Nova Scotia due to the activity of the invasive green crab (Carcinus maenas). Marine Biology. 161, 3-15 (2014).
- Congleton, W. R., et al. Trends in Maine softshell clam landings. Journal of Shellfish Research. 25, 475-480 (2006).
- Pershing, A. J., et al. Slow adaptation in the face of rapid warming leads to collapse of the Gulf of Maine cod fishery. Science. 350, 809-812 (2015).
- Young, A. M., Elliott, J. A. Life history and population dynamics of green crabs (Carcinus maenas). Fishes. 5, (2019).
- Young, A. M., Elliott, J. A., Incatasciato, J. M., Taylor, M. L. Seasonal catch, size, color, and assessment of trapping variables for the European green crab Carcinus maenas (Brachyura: Portunoidea: Carcinidae), a nonindigenous species in Massachusetts, USA. Journal of Crustacean Biology. 37, 556-570 (2017).
- St-Hilaire, S., Krause, J., Wright, K., Poirier, L., Singh, K. Break-even analysis for a green crab fishery in PEI, Canada. Management of Biological Invasions. 7, 297-303 (2016).
- Poirier, L. A., et al. Moulting synchrony in green crabs (Carcinus maenas) from Prince Edward Island, Canada. Marine Biology Research. 12, 969-977 (2016).
- Peters, G. P., et al. The challenge to keep global warming below 2 C. Nature Climate Change. 3, 4-6 (2013).
- Masson-Delmotte, V., et al. IPCC. Summary for Policymakers. Global Warming of 1.5 °C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. 32, (2018).
