Beoordeling van intergetijdenpopulaties van de invasieve Europese groene krab
Summary
Inzicht in spatiotemporale patronen in de dynamiek van de groene krabpopulatie is essentieel voor het voorspellen en beheren van de ecologische en economische effecten van deze schadelijke invasieve soorten. Dit protocol werd ontwikkeld in een poging om een gestandaardiseerde methode voor de beoordeling van groene krab populaties in de rotsachtige intergetijdenzone van het noordwesten van de Atlantische Oceaan te creëren.
Abstract
Invasieve soorten hebben wereldwijd grote verstoringen van ecosystemen veroorzaakt. De Europese groene krab viel Noord-Amerika binnen in de jaren 1800 en wordt door de IUCN beschouwd als een van de 100 ergste indringers ter wereld. Waarnemingen van spatiotemporale groene krab populatiedynamiek zijn essentieel voor het voorspellen en beheren van de ecologische en economische effecten van deze schadelijke invasieve soorten. Dit protocol werd ontwikkeld in een poging om een gestandaardiseerde methode voor het beoordelen van groene krab bevolking dynamiek in de rotsachtige intergetijdenzone van New England en Atlantic Canada te creëren. Het protocol is ontworpen om toegankelijk te zijn voor meerdere gebruikers, waaronder onderzoekers, opvoeders, studenten en burgerwetenschappers. Hoewel het is ontworpen voor het onderzoeken van krabpopulaties, is dit protocol gemakkelijk aan te passen en kan het worden gebruikt voor een willekeurig aantal intergetijdensoorten. De resulterende gegevens verzameld met behulp van dit protocol heeft een breed scala van toepassingen, met inbegrip van ecologisch onderzoek, instandhouding inspanningen, mitigatie strategieën, en de ontwikkeling van de visserij, evenals voor educatieve outreach doeleinden te informeren.
Introduction
Biologische invasies kunnen de interacties tussen soorten en ecologische processen mogelijk verstoren en kunnen verstrekkende ecologische1,2,3en economische gevolgen hebben4.3 Het vermogen om met succes te voorspellen, te verzachten en aan te passen aan invasies hangt sterk af van het karakteriseren van spatiotemporale bevolkingsdynamiek5. Hoewel er een reeks instrumenten bestaan (bijvoorbeeld populatiegenetica, stabiele isotopen) en in opkomst zijn (bijvoorbeeld eDNA) voor het opsporen van invasieve soorten, worden traditionele insitu-monitoringtechnieken nog steeds op grote schaal gebruikt voor de beoordeling van invasieve soortenverdeling en overvloed.
De Europese groene krab (Carcinus maenas) is een invasieve soort die voor het eerst werd ontdekt in Noord-Amerika in 1817 en met succes binnengedrongen ecosystemen wereldwijd6,7. Groene krabben hebben een veelheid van negatieve effecten op de lokale ecosystemen, met inbegrip van het verminderen van inheemse tweekleppige populaties door predatie8,9, concurreren met inheemse schaaldieren voor voedsel en onderdak10,11,12 en vernietiging van paling gras habitat en latere veranderingen in de vis gemeenschap structuur12,13,14. Het verband tussen de stijgende temperatuur en de toenemende overvloed aan groene krabben en/of uitbreiding van het bereik15,16, dat ernstige ecologische en sociaal-economische gevolgen heeft gehad in gebieden zoals de Golf van Maine, waar de opwarming sneller plaatsvindt dan 99% van de andere oceanen in de wereld17.
Aan de oostkust van Noord-Amerika, groene krabben variëren van Virginia naar Newfoundland. Ze zijn meestal te vinden op golf-beschermde kustlijnen, estuaria, en embayments in de diepten, variërend van het hoogwaterniveau tot 5-6 m18. Hun aanwezigheid in de intergetijdenzone maakt ze tot een ideale mariene soort voor kustonderzoeken. Het meest onderscheidende kenmerk dat wordt gebruikt om groene krabben te identificeren is het patroon van vijf stekels of ‘tanden’ aan elke kant van de ogen en drie stekels tussen de ogen (zie aanhangsel 1). Hun carapace (rugzijde) is typisch een gevlekte donkergroen en bruin, maar ventrale kleurpatronen kunnen sterk variëren (zie aanhangsel 2).
Er zijn vele organisaties, onderzoekers, burgerwetenschapper groepen, en opvoeders die momenteel het uitvoeren van groene krab bevolking monitoring. Het ontbreken van een gestandaardiseerd protocol maakt het echter moeilijk om datasets te vergelijken en uiteindelijk groene krabpopulaties op zowel lokale als regionale schaal te begrijpen. Dit protocol is ontworpen om de populatiedynamiek van groene krabben in de rotsachtige intergetijdenzone in New England en Atlantic Canada te kwantificeren. Idealiter zal de ontwikkeling van een gestandaardiseerde, goedkope en gemakkelijk aanpasbare enquête op lange termijn monitoring inspanningen bevorderen door een breed scala van gebruikers, waaronder onderzoekers, burgerwetenschappers, opvoeders en studenten.
Hoewel groene krabben zijn het doel soorten van belang in dit protocol, gegevens wordt ook verzameld voor inheemse Jonah en rock krabben (Kanker borealis en Kanker irroratus), evenals de invasieve Aziatische kust krab (Hemigrapsus sanguineus). Dit zijn krab soorten vaak gevonden in de rotsachtige intergetijdenzone in het noorden van New England, en trends in hun bevolking distributie en overvloed hebben ecologische en economische betekenis. Naast dit protocol is een Intertidal Crab Field Guide ontwikkeld om te helpen bij de identificatie van krab (aanhangsel 1) specifiek voor Noord-New England. Voor dit protocol is ook een data entry en storage platform genaamd “Intertidal Green Crab Project” ontwikkeld met behulp van Anecdata19. Anecdata is een gratis online citizen science platform dat webgebaseerde en mobiele oplossingen biedt voor het verzamelen en openen van waarnemingen, en een gebruiksvriendelijk platform biedt om eenvoudig gegevens te verzamelen, te beheren en te delen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit protocol beschrijft een enquêtemethode voor het beoordelen van ruimtelijke en temporele trends van krabpopulaties in de rotsachtige intergetijdenzone die toegankelijk is voor meerdere gebruikers, waaronder onderzoekers, opvoeders, studenten en burgerwetenschappers. De voordelen van dit protocol zijn onder andere: het vereist geen gespecialiseerde of dure apparatuur, de methodologie is aanspreekbaar voor een breed scala aan vaardigheidsniveaus (bijvoorbeeld3- en4-jarigen hebben het met succes ge…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ik wil de vele onderzoekers erkennen, studenten, docenten en burgerwetenschappers die hebben getest en hielp me dit protocol te verbeteren in de afgelopen jaren: Dr Gabriela Bradt, Dr Robert Steneck, Erica Ferrelli, Ethel Wilkerson, Susan Ayers en de Georgetown Central School 3en 4e grade studenten, Julie Upham en de West Bath Elementary 4e grade studenten, de GMRI Vital Signs team, en de Idexx Laboratories Community Service Vrijwilligers. Ik dank Anne Hayden, Caitlin Cleaver, en Hannah Webber voor het verstrekken van opmerkingen en suggesties over dit manuscript. Ik dank de volgende financieringsbronnen voor het ondersteunen van de ontwikkeling en uitvoering van dit protocol: NOAA Saltonstall-Kennedy Grant Program (Grant #NA18NMF4270194), Maine Sea Grant, Robert en Patricia Switzer Foundation, en het Georgetown Island Education Fund. Ten slotte werd dit manuscript sterk verbeterd dankzij opmerkingen en bewerkingen van drie anonieme reviewers.
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).
