Оценка межтидальных популяций инвазивного европейского зеленого краба
Summary
Понимание spatiotemporal моделей в динамике популяции зеленых крабов имеет важное значение для прогнозирования и управления экологическими и экономическими последствиями этого вредного инвазивного вида. Этот протокол был разработан в попытке создать стандартизированный метод оценки популяций зеленого краба в скалистой межтяголовой зоне Северо-Западной Атлантики.
Abstract
Инвазивные виды вызвали серьезные нарушения в экосистемах во всем мире. Европейский зеленый краб вторгся в Северную Америку в 1800-х годах и считается одним из 100 худших захватчиков в мире по линии МСОП. Наблюдения за динамикой популяции спатиотемпорального зеленого краба имеют важное значение для прогнозирования и управления экологическими и экономическими последствиями этого вредного инвазивного вида. Этот протокол был разработан в попытке создать стандартизированный метод оценки динамики популяции зеленого краба в скалистой интертидальной зоне Новой Англии и Атлантической Канады. Протокол был разработан, чтобы быть доступным для нескольких пользователей, включая исследователей, преподавателей, студентов и гражданских ученых. Хотя он был разработан для съемки популяций крабов, этот протокол легко адаптировать и может быть использован для любого количества интертидных видов. Полученные данные, собранные с помощью этого протокола, имеют широкий спектр применений, в том числе для информирования об экологических исследованиях, усилиях по сохранению, стратегиях смягчения последствий и развитии рыбного промысла, а также в образовательных целях.
Introduction
Биологические вторжения потенциально могут нарушить взаимодействие видов и экологические процессы, и могут иметьдалеко идущие экологические 1,,2,,3 и экономические последствия4. Способность успешно прогнозировать, смягчать и адаптироваться к вторжениям сильно зависит от характеристики spatiotemporal динамики населения5. Хотя существует целый ряд инструментов (например, генетика популяций, стабильные изотопы) и появляются (например, eDNA) для отслеживания инвазивных видов, традиционные методы мониторинга на месте по-прежнему широко используются для оценки распространения и изобилия инвазивных видов.
Европейский зеленый краб(Carcinus maenas) является инвазивным видом, который был впервые обнаружен в Северной Америке в 1817 году и успешно вторгся в экосистемыпо всему миру 6,7. Зеленые крабы имеют множество негативных последствий для местных экосистем, в том числе сокращение местных двустворчатых популяций черезхищничество 8,9 ,,конкурирующихс местными ракообразныхдля производства продуктов питания и жилья 10,11,12 и разрушение среды обитания угря травы и последующие изменения вструктуре сообщества рыб 12,13,14. Усугубляет эти вопросы связь между повышением температуры и увеличением изобилия зеленого краба и / илирасширение диапазона 15,16, который имел серьезные экологические и социально-экономические последствия в таких областях, как залив Мэн, где потепление происходит быстрее, чем 99% других океановмира 17.
На восточном побережье Северной Америки зеленые крабы варьируются от Вирджинии до Ньюфаундленда. Чаще всего они встречаются на волно-защищенных береговых линиях, лиманах и эмбайментах на глубинах от уровня прилива до 5-6м 18. Их присутствие в межтяговой зоне делает их идеальным морским видом для береговых исследований. Наиболее отличительной чертой, используемой для выявления зеленых крабов, является рисунок пяти шипов или «зубов» с каждой стороны глаз и трех шипов между глазами (см. приложение 1). Их карапас (спинная сторона), как правило, пестрый темно-зеленый и коричневый, но вентраловые цветовые узоры могут сильно варьироваться (см. приложение 2).
Есть много организаций, исследователей, групп граждан ученых, и педагоги в настоящее время проводит мониторинг популяции зеленого краба. Однако отсутствие стандартизированного протокола затрудняет сравнение наборов данных и в конечном счете понимание популяций зеленых крабов как в местном, так и в региональном масштабе. Данный протокол предназначен для количественной оценки динамики популяции зеленых крабов в скалистой интертидальной зоне в Новой Англии и Атлантической Канаде. В идеале разработка стандартизированного, недорогого и легко адаптируемого обследования будет способствовать долгосрочным усилиям по мониторингу со стороны широкого круга пользователей, включая исследователей, гражданских ученых, преподавателей и студентов.
Хотя зеленые крабы являются целевыми видами, представляющими интерес в этом протоколе, данные также собираются для родной Ионы и роккрабов (Рак borealis и рака irroratus), а также инвазивных азиатских береговых крабов (Hemigrapsus sanguineus). Это виды крабов, обычно встречающихся в скалистой интертидальной зоне на севере Новой Англии, и тенденции в их распределении и изобилии имеют экологическое и экономическое значение. Межтидальное поле краба Руководство было разработано наряду с этим протоколом, чтобы помочь в идентификации краба (приложение 1) специфичный для северной Новой Англии. Для этого протокола была также разработана платформа для ввода и хранения данных под названием “Intertidal Green Crab Project” с использованием Anecdata19. Anecdata — это бесплатная онлайновая научная платформа для граждан, которая предоставляет веб- и мобильные решения для сбора и доступа к наблюдениям, а также предоставляет удобные платформы для легкого сбора, управления и обмена данными.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом протоколе описывается метод обследования для оценки пространственных и временных тенденций популяций крабов в скалистой интертидной зоне, который доступен для нескольких пользователей, включая исследователей, преподавателей, студентов и ученых-граждан. Преимущества этого пр?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Я хотел бы отметить, многие исследователи, студенты, преподаватели и гражданские ученые, которые проверили и помогли мне улучшить этот протокол в течение последних нескольких лет: д-р Габриэлаrd Брэдт, д-р Роберт Стенек, Эрика Феррелли, Этель Уилкерсон, Сьюзан Айерс и Джорджтаунской центральной школы 3-гои 4-го классов студентов, Джули Upham и Западной ваннойначальной 4-го класса студентов, GMRI Vital Signs команды, и Idexx Laboratories. Я благодарю Энн Хейден, Кейтлин Кливер и Ханну Уэббер за комментарии и предложения по этой рукописи. Я благодарю следующие источники финансирования для поддержки разработки и выполнения этого протокола: NOAA Saltonstall-Kennedy Грант программы (Грант #NA18NMF4270194), Мэн Sea Грант, Роберт и Патрисия Switzer фонда, а также Джорджтаун острова образовательный фонд. Наконец, эта рукопись была значительно улучшена благодаря комментариям и правки, предоставленным тремя анонимными рецензентами.
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).
