In the light of life histories, bet-hedging, and fisheries-induced change : case Atlantic cod (Gadus morhua)
Julkaistu sarjassa
JYU dissertationsTekijät
Päivämäärä
2023Tekijänoikeudet
© The Author & University of Jyväskylä
Nature is full of complex phenomena, non-linearity, random chances, and less random changes. These conditions promote diversity among and within species, in their life histories and ecological roles. In this thesis, I untangled some of the evolutionary and ecological advantages that the life history diversity of the iconic Atlantic cod, Gadus morhua, generates and maintains at different levels of biological organisation. I explored the eco-evolutionary dynamics by applying the mechanistic models to empirical systems; one parameterized for Atlantic cod, and another for a newly built Skagerrak food web. Analyses of fitness components revealed that multiple-batch spawning is a risk-spreading strategy of cod, an adaptation to hedge its evolutionary bets when the environmental conditions impacting the survival of egg batches are uncertain and destructive. Because multiple-batch spawning is a size-related trait, the size-selective fishing was found to cause a lingering eco-evolutionary change, not only by selective removal of bigger and older individuals, but also by an unforeseen removal of individuals with the greatest risk-spreading potential. These findings reveal that the risk-spreading benefits multiple-batch spawning provides, are not advantageous under size-selective fishing, considering it does not protect the fitness nor demographic structure of Atlantic cod. I have tackled the role of the co-existing Fjord cod and North Sea cod ecotypes for the food web topology and functioning in a coastal pelagic food web of Skagerrak and found that the intraspecific differences in life-history traits and ontogenetic dietary shifts between the ecotypes led to counterintuitive opposing impact on the fish community. Skagerrak food web proved less robust to the loss of a smaller stationary Fjord cod ecotype, of which absence induced a decline in the biomass of several economically valuable harvested species. Diversity was a silver lining of the four papers, all cautioning about the causes and consequences of fisheries-induced changes that reduce such diversity at any of the three levels: individual, populational, food web.
...
Luonto on täynnä monimutkaisia ilmiöitä, epälineaarisuutta ja enemmän tai vähemmän satunnaisia muutoksia. Nämä olosuhteet ylläpitävät vaihtelua lajien välillä ja lajien sisällä elinkierto-ominaisuuksissa sekä yksilöiden ekologisissa rooleissa. Tässä väitöskirjassa tutkin biologisen systeemin eri tasoilla evolutiivisia ja ekologisia hyötyjä, jotka liittyvät Atlantin turskalla (Gadus morhua) havaittuun vaihteluun elinkierto-ominaisuuksissa. Tutkin eko-evolutiivista dynamiikkaa hyödyntäen empiirisille systeemeille kehitettyjä mekanistisia malleja Atlantin turskalle sekä Skagerrakin ravintoverkolle. Kelpoisuuden analysointi osoitti, että turskan kudun jakaminen useisiin kutukertoihin on riskin hajauttamisstrategia eli adaptaatio, joka tukee munien selviytymistä vaihtelevassa ja epävakaassa ympäristössä. Kyky kutea useassa osassa riippuu kalan ruumiin koosta. Siksi valikoiva kalastus ei ainoastaan vähennä suurien, vanhojen kutukalojen osuutta populaatiossa vaan myös poistaa ne yksilöt, joilla on paras kyky riskin hajauttamiseen. Valikoiva kalastus syö riskin hajauttamisen kelpoisuushyödyt, koska kalastus ei suojele Atlantin turskan evolutiivista kelpoisuutta eikä populaation demografista rakennetta. Tutkin myös kahden turskaekotyypin, rannikko- ja pohjanmerenturskan, rooleja Skagerrakin pelagisen ravintoverkon rakenteessa ja toiminnassa. Turskan ekotyyppien välisillä eroilla elinkierto-ominaisuuksissa ja ravinnon käytössä on yllättäviä vaikutuksia koko kalayhteisöön: Skagerrakin ravintoverkko on herkempi pienemmän rannikkoekotyypin vähenemiselle, ja ekotyypin häviäminen johti monen muun kaupallisesti kalastetun kalalajin biomassojen vähenemiseen. Väitöskirjan neljän tutkimusartikkelin yhteinen nimittäjä on vaihtelu, ja kaikki artikkelit varoittavat seurauksista, joita voi aiheutua, jos kalastus vähentää vaihtelua yksilöiden välillä tai populaatio- ja ekosysteemitasolla.
...
Julkaisija
Jyväskylän yliopistoISBN
978-951-39-9640-6ISSN Hae Julkaisufoorumista
2489-9003Julkaisuun sisältyy osajulkaisuja
- Artikkeli I: Hočevar, S., Hutchings, J. A., & Kuparinen, A. (2021). Multiple‐batch spawning as a bet‐hedging strategy in highly stochastic environments : an exploratory analysis of Atlantic cod. Evolutionary Applications, 14(8), 1980-1992. DOI: 10.1111/eva.13251
- Artikkeli II: Hočevar, S., Hutchings, J. A., & Kuparinen, A. (2022). Multiple-batch spawning : a risk-spreading strategy disarmed by highly intensive size-selective fishing rate. Proceedings of the Royal Society B : biological sciences, 289(1981), Article 20221172. DOI: 10.1098/rspb.2022.1172
- Artikkeli III: Hočevar S., Perälä T., Olsen E., Falkenhaug T. & Kuparinen A. Contrasting trophic roles of Atlantic cod ecotypes in a coastal pelagic food web. Manuscript.
- Artikkeli III: Hočevar, S., & Kuparinen, A. (2021). Marine food web perspective to fisheries-induced evolution. Evolutionary Applications, 14(10), 2378-2391. DOI: 10.1111/eva.13259
Metadata
Näytä kaikki kuvailutiedotKokoelmat
- JYU Dissertations [775]
- Väitöskirjat [3435]
Lisenssi
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineistoja, joilla on samankaltainen nimeke tai asiasanat.
-
Multiple-batch spawning : a risk-spreading strategy disarmed by highly intensive size-selective fishing rate
Hočevar, Sara; Hutchings, Jeffrey A.; Kuparinen, Anna (The Royal Society, 2022)Can the advantage of risk-managing life-history strategies become a disadvantage under human-induced evolution? Organisms have adapted to the variability and uncertainty of environmental conditions with a vast diversity ... -
Competition between marine mammals and fisheries in contemporary harvested marine ecosystems
Jusufovski, Dunja; Saavedra, Camilo; Kuparinen, Anna (Inter-Research Science Publisher, 2019)Competitive interactions between marine mammals and fisheries represent some of the most complex challenges in marine resource management worldwide. The development of commercial fisheries and recovering marine mammal ... -
Implications of size‐selective fisheries on sexual selection
Uusi-Heikkilä, Silva (Wiley-Blackwell, 2020)Fisheries often combine high mortality with intensive size‐selectivity and can, thus, be expected to reduce body size and size variability in exploited populations. In many fish species, body size is a sexually selected ... -
An assessment of juvenile Atlantic cod Gadus morhua distribution and growth using diver operated stereo-video surveys
Elliott, Sophie A. M.; Ahti, Pauliina A.; Heath, Michael R.; Turrell, Bill; Bailey, David M. (Open Science Centre, University of Jyväskylä, 2018)While the relatively infamous Atlantic cod (Gadus morhua) fisheries have recovered in some areas, the cod fishery in the Firth of Clyde on the west coast of Scotland remains depleted. The role of juvenile fish survival in ... -
Multiple‐batch spawning as a bet‐hedging strategy in highly stochastic environments : an exploratory analysis of Atlantic cod
Hočevar, Sara; Hutchings, Jeffrey A.; Kuparinen, Anna (Wiley-Blackwell, 2021)Stochastic environments shape life‐history traits and can promote selection for risk‐spreading strategies, such as bet‐hedging. Although the strategy has often been hypothesised to exist for various species, empirical tests ...
Ellei toisin mainittu, julkisesti saatavilla olevia JYX-metatietoja (poislukien tiivistelmät) saa vapaasti uudelleenkäyttää CC0-lisenssillä.