Bedöma intertidal populationer av invasiva europeiska gröna krabba
Summary
Förstå spatiotemporal mönster i grön krabba befolkningen dynamik är viktigt för att förutsäga och hantera de ekologiska och ekonomiska effekterna av denna skadliga invasiva arter. Detta protokoll utvecklades i ett försök att skapa en standardiserad metod för att bedöma grön krabba populationer i den steniga tidvattenzonen i nordvästra Atlanten.
Abstract
Invasiva arter har orsakat stora störningar i ekosystemen över hela världen. Den europeiska gröna krabban invaderade Nordamerika på 1800-talet och anses vara en av världens 100 värsta inkräktare av IUCN. Observationer av spatiotemporal grön krabba befolkningen dynamik är avgörande för att förutsäga och hantera de ekologiska och ekonomiska effekterna av denna skadliga invasiva arter. Detta protokoll utvecklades i ett försök att skapa en standardiserad metod för att bedöma grön krabba befolkningsdynamik i den steniga tidvattenzonen i New England och Atlanten Kanada. Protokollet utformades för att vara tillgängligt för flera användare, inklusive forskare, lärare, studenter och medborgarforskare. Även om det var avsett för att kartlägga krabba populationer, detta protokoll är lätt att anpassa och kan användas för valfritt antal tidvattenarter. De data som erhålls med hjälp av detta protokoll har ett brett spektrum av användningsområden, bland annat för att informera ekologisk forskning, bevarandeinsatser, begränsningsstrategier och fiskeriutveckling, samt för utbildningsuppsökande ändamål.
Introduction
Biologiska invasioner kan potentiellt störa artinteraktioner och ekologiska processer, och kan halångtgående ekologiska 1,2,3 och ekonomiska konsekvenser4. Förmågan att framgångsrikt förutsäga, mildra och anpassa sig till invasioner beror starkt på karaktäriserande spatiotemporal befolkningsdynamik5. Medan en rad verktyg finns (t.ex. populationsgenetik, stabila isotoper) och håller på att växa fram (t.ex. eDNA) för spårning av invasiva arter, fortsätter traditionella in situ-övervakningstekniker att i stor utsträckning utnyttjas för att bedöma invasiv artfördelning och förekomst.
Den europeiska gröna krabba (Carcinus maenas) är en invasiv art som först upptäcktes i Nordamerika 1817 och har framgångsrikt invaderat ekosystem över helavärlden 6,7. Gröna krabbor har en mängd negativa effekter på lokala ekosystem, inklusive att minska inhemska tvåskaliga populationer genom predation8,9, konkurrerar med inhemska kräftdjur för mat och skydd10,11,12 och förstörelse av ål gräs livsmiljö och efterföljande förändringar av fisk samhället struktur12,13,14. Kompoundering dessa frågor är sambandet mellan ökande temperatur och ökande grön krabba överflöd och / eller intervall expansion15,16, som har haft allvarliga ekologiska och socioekonomiska konsekvenser i områden som Mainebukten, där uppvärmningen sker snabbare än 99% av världens andra oceaner17.
På den östra kusten av Nordamerika, gröna krabbor sträcker sig från Virginia till Newfoundland. De är vanligast på vågskyddade strandlinjer, flodmynningar, och embayments i djup som sträcker sig från högvatten nivå till 5-6 m18. Deras närvaro i tidvattenzonen gör dem till en idealisk marina arter för kustlinjeundersökningar. Den mest särskiljande egenskap som används för att identifiera gröna krabbor är mönstret av fem taggar eller ‘tänder’ på var sida av ögonen och tre taggar mellan ögonen (se tillägg 1). Deras ryggsköld (ryggskölden sida) är typiskt en fläckig mörkgrön och brun, men ventrala färgmönster kan variera kraftigt (se appendix 2).
Det finns många organisationer, forskare, medborgare forskare grupper, och utbildare som för närvarande bedriver grön krabba befolkning övervakning. Men bristen på ett standardiserat protokoll gör det svårt att jämföra datamängder och att i slutändan förstå gröna krabba populationer på både lokal och regional skala. Detta protokoll är utformat för att kvantifiera spatiotemporal populationsdynamik av gröna krabbor i den steniga tidvattenzonen i New England och Atlanten Kanada. Helst kommer utvecklingen av en standardiserad, billig och lätt anpassningsbar undersökning främja långsiktiga övervakningsinsatser av ett brett spektrum av användare, inklusive forskare, medborgare forskare, lärare och studenter.
Även om gröna krabbor är målarter av intresse i detta protokoll, data samlas också in för inhemska Jonah och rock krabbor (Cancer borealis och Cancer irroratus), liksom den invasiva asiatiska stranden krabba (Hemigrapsus sanguineus). Dessa är krabba arter som vanligen finns i den steniga tidvattenzonen i norra New England, och trender i deras befolkningsfördelning och överflöd har ekologisk och ekonomisk betydelse. En Intertidal Crab Field Guide utvecklades vid sidan av detta protokoll för att hjälpa till krabba identifiering (tillägg 1) specifika för norra New England. En datainmatnings- och lagringsplattform kallad “Intertidal Green Crab Project” utvecklades också för detta protokoll med hjälp av Anecdata19. Anecdata är en kostnadsfri online-plattform för medborgarvetenskap som tillhandahåller webbaserade och mobila lösningar för insamling och åtkomst till observationer, och som tillhandahåller en användarvänlig plattform för att enkelt kunna samla in, hantera och dela data.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta protokoll beskriver en undersökningsmetod för att bedöma rumsliga och tidsmässiga trender av krabba populationer i den steniga tidvattenzonen som är tillgänglig för flera användare, inklusive forskare, lärare, studenter och medborgare forskare. Fördelarna med detta protokoll inkluderar följande: det kräver inte specialiserad eller dyr utrustning, metodiken är tillgänglig för ett brett spektrum av kompetensnivåer (t.ex. 3rd och4 th grade studenter har framgångsrikt använt det)…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Jag vill ge erkännande åt de många forskare, studenter, lärare och medborgare forskare som har testat och hjälpt mig att förbättra detta protokoll under de senaste åren: Dr Gabriela Bradt, Dr Robert Steneck, Erica Ferrelli, Ethel Wilkerson, Susan Ayers och Georgetown Central School 3rd och4 årskurs studenter, Julie Upham och West Bath Elementary 4årskurs studenter, GMRI Vital Signs team, och Idexx Laboratories Samhällstjänst Volontärer. Jag tackar Anne Hayden, Caitlin Cleaver, och Hannah Webber för att ge kommentarer och förslag på detta manuskript. Jag tackar följande finansieringskällor för att stödja utvecklingen och genomförandet av detta protokoll: NOAA Saltonstall-Kennedy Grant Program (Grant #NA18NMF4270194), Maine Sea Grant, Robert och Patricia Switzer Foundation, och Georgetown Island Education Fund. Slutligen förbättrades detta manuskript avsevärt tack vare kommentarer och redigeringar som tre anonyma granskare.
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).
