Vurdere intertidale populasjoner av den invasive europeiske grønne krabbe
Summary
Å forstå spatiotemporale mønstre i grønn krabbebestandsdynamikk er avgjørende for å forutsi og håndtere de økologiske og økonomiske konsekvensene av denne skadelige invasive arten. Denne protokollen ble utviklet i et forsøk på å skape en standardisert metode for å vurdere grønne krabbebestander i den steinete intertidalsonen i Nordvest-Atlanteren.
Abstract
Invasive arter har forårsaket store forstyrrelser i økosystemene over hele verden. Den europeiske grønne krabben invaderte Nord-Amerika på 1800-tallet og regnes som en av verdens 100 verste inntrengere av IUCN. Observasjoner av spatiotemporal grønn krabbe befolkningsdynamikk er avgjørende for å forutsi og håndtere de økologiske og økonomiske konsekvensene av denne skadelige invasive arten. Denne protokollen ble utviklet i et forsøk på å skape en standardisert metode for å vurdere grønn krabbe befolkningsdynamikk i den steinete intertidal sonen i New England og Atlantic Canada. Protokollen ble utformet for å være tilgjengelig for flere brukere, inkludert forskere, lærere, studenter og statsborgerforskere. Selv om den ble designet for å kartlegge krabbebestander, er denne protokollen lett å tilpasse og kan brukes til en rekke intertidale arter. De resulterende dataene som samles inn ved hjelp av denne protokollen, har et bredt spekter av bruksområder, blant annet for å informere økologisk forskning, bevaringsarbeid, reduksjonsstrategier og fiskeriutvikling, samt for pedagogiske oppsøkende formål.
Introduction
Biologiske invasjoner kan potensielt forstyrre arter interaksjoner og økologiske prosesser, og kan ha vidtrekkendeøkologiske 1,,2,,3 ogøkonomiske konsekvenser4. Evnen til å forutsi, redusere og tilpasse seg invasjoner avhenger sterkt av å karakterisere spatiotemporal befolkningsdynamikk5. Mens det finnes en rekke verktøy (f.eks. populasjonsgenetikk, stabile isotoper) og vokser (f.eks. eDNA) for sporing av invasive arter, fortsetter tradisjonelle in situ-overvåkingsteknikker å bli mye brukt til å vurdere invasiv artsfordeling og overflod.
Den europeiske grønne krabben (Carcinus maenas) er en invasiv art som først ble oppdaget i Nord-Amerika i 1817 og har vellykket invadert økosystemer over heleverden 6,7. Grønne krabber har en rekke negative konsekvenser for lokale økosystemer, inkludert å redusere innfødte bivalve populasjoner gjennom predation8,9, konkurrerer med innfødte krepsdyr for mat ogly 10,11,12 og ødeleggelse av ål gress habitat og påfølgende endringer i fisk samfunnet struktur12,13,14. Sammensatte disse problemene er koblingen mellom økende temperatur og økende grønn krabbe overflod og / eller rekkeviddeutvidelse 15,16, som har hatt alvorlige økologiske og sosioøkonomiske konsekvenser i områder som Gulf of Maine, hvor oppvarmingen skjer raskere enn 99% av verdens andre hav17.
På den østlige kysten av Nord-Amerika varierer grønne krabber fra Virginia til Newfoundland. De finnes oftest på bølgebeskyttede kystlinjer, elvemunninger og embayments i dybder som spenner fra høyvannsnivået til 5-6 m18. Deres tilstedeværelse i intertidalsonen gjør dem til en ideell marine art for strandlinjeundersøkelser. Den mest karakteristiske som brukes til å identifisere grønne krabber er mønsteret av fem spines eller “tenner” på hver side av øynene og tre spines mellom øynene (se Vedlegg 1). Deres karapace (dorsal side) er vanligvis en marmorert mørk grønn og brun, men ventrale fargemønstre kan variere sterkt (se Vedlegg 2).
Det er mange organisasjoner, forskere, borger forskergrupper, og lærere som for tiden gjennomfører grønn krabbe befolkning overvåking. Mangelen på en standardisert protokoll gjør det imidlertid vanskelig å sammenligne datasett og til slutt forstå grønne krabbebestander på både lokal og regional skala. Denne protokollen er utformet for å kvantifisere spatiotemporal befolkningsdynamikk av grønne krabber i steinete intertidal sone i New England og Atlantic Canada. Ideelt sett vil utviklingen av en standardisert, billig og lett tilpasningsdyktig undersøkelse fremme langsiktig overvåkingsinnsats av et bredt spekter av brukere, inkludert forskere, statsborgerforskere, lærere og studenter.
Selv om grønne krabber er målartene av interesse i denne protokollen, samles det også inn data for innfødte Jonah og steinkrabber (Kreft borealis og kreft irroratus), samt den invasive asiatiske kysten krabbe (Hemigrapsus sanguineus). Dette er krabbearter som vanligvis finnes i den steinete intertidalsonen i Nord-New England, og trender i deres befolkningsfordeling og overflod har økologisk og økonomisk betydning. En Intertidal Crab Field Guide ble utviklet sammen med denne protokollen for å hjelpe til med krabbeidentifikasjon (vedlegg 1) som er spesifikk for Nord-New England. En dataregistrerings- og lagringsplattform kalt “Intertidal Green Crab Project” ble også utviklet for denne protokollen ved hjelp av Anecdata19. Anecdata er en gratis online borger vitenskap plattform som gir web-baserte og mobile løsninger for innsamling og tilgang til observasjoner, og gir en brukervennlig plattform for å enkelt samle inn, administrere og dele data.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokollen beskriver en undersøkelsesmetode for vurdering av romlige og timelige trender av krabbepopulasjoner i den steinete intertidalsonen som er tilgjengelig for flere brukere, inkludert forskere, lærere, studenter og statsborgerforskere. Fordelene med denne protokollen inkluderer følgende: det krever ikke spesialisert eller dyrt utstyr, metodikken er tilgjengelig for et bredt spekter av ferdighetsnivåer (f.eks. 3rd og 4th grade studenter har brukt det), og det kan lett tilpasses beho…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Jeg vil gjerne anerkjenne de mange forskerne, studenter, lærere og statsborgerforskere som har testet og hjulpet meg med å forbedre denne protokollen de siste årene: Dr. Gabriela Bradt, Dr. Robert Steneck, Erica Ferrelli, Ethel Wilkerson, Susan Ayers og Georgetown Central School 3rd og4 th klasse studenter, Julie Upham og West Bath Elementary4 th klasse studenter, GMRI Vital Signs team, og Idexx Laboratories Community Service Volunteers. Jeg takker Anne Hayden, Caitlin Cleaver og Hannah Webber for å ha gitt kommentarer og forslag til dette manuskriptet. Jeg takker følgende finansieringskilder for å støtte utviklingen og gjennomføringen av denne protokollen: NOAA Saltonstall-Kennedy Grant Program (Grant #NA18NMF4270194), Maine Sea Grant, Robert og Patricia Switzer Foundation og Georgetown Island Education Fund. Til slutt ble dette manuskriptet sterkt forbedret takket være kommentarer og redigeringer levert av 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).
