Elvemusling - evaluering av en kultiveringsmetode

Karlsson, S., Larsen B.M., Balstad, T., Eriksen, L. & Hagen, M. 2016. Elvemusling - evaluering av en kultiveringsmetode. - NINA Rapport 1257. 22 s. Elvemusling (Margaritifera margaritifera) står oppført som en trua art på IUCNs rødliste. Elvemuslingen har vist en sterk tilbakegang i hele Europa. I Norge er den kategorisert som sårbar i Norsk Rødliste. Norge har mer enn to tredeler av antall elvemuslinger i Europa, men flere av våre bestander har også sviktende rekruttering og står i fare for å bli utryddet. Miljødirektoratet etablerte i 2011 et oppdrettsanlegg for elvemusling på Austevoll utenfor Bergen. Målet var å sikre bestander av elvemusling ved å oppformere dem i anlegg og sette ut et større antall avkom i bestander med dårlig eller ingen naturlig rekruttering. Genetisk materiale for oppformering kan sikres ved å samle inn voksne muslinger (normalt 30-50 stammuslinger) som overføres til anlegget der de holdes under kontrollerte forhold og produserer muslinglarver for infeksjon av fisk. Avkommet som produseres dyrkes videre til små muslinger som senere tilbakeføres til naturen. For å evaluere denne kultiveringsstrategien (bruk av stammusling) har vi benyttet molekylærgenetiske metoder for å identifisere foreldre til avkommet produsert i anlegget, og estimert relativt bidrag fra hver stammusling og effektivt antall stammuslinger. Videre undersøkte vi hvorvidt den genetiske variasjonen representert i stammuslingene ble videreført til avkommet ved å sammenlikne genetisk variasjon i form av antall alleler og forventet heterozygositet mellom stammuslinger og avkom. Vi undersøkte 179 avkom fra 33 potensielle stammusling-foreldre. Det ble identifisert 28 forskjellige stammusling-foreldre med et varierende antall avkom, fra 1 til 124. Én av stammuslingene bidro med om lag en tredel av de anleggsproduserte individene, tre stammuslinger bidro med mellom 5 % og 10 %, 15 med mellom 1 % og 5 % og 14 med mindre enn 1 %. Utfra relativt bidrag og kjønnsfordeling ble effektivt antall stammusling beregnet til 5,42. Avkommet viste en signifikant lavere genetisk variasjon enn stammuslingene i form av antall alleler og en nesten signifikant lavere genetisk variasjon i form av forventet heterozygositet. Resultatet fra analysene viste at en stor andel av stammuslingene bidro til produksjon av muslinger i anlegget, men på grunn av skjev kjønnsfordeling (26:7) og et meget ujevnt bidrag fra hver stammusling ble effektivt antall stammuslinger lavt (Ne/N = 0,15). Et så lavt effektivt antall foreldre i utsettingsmaterialet utgjør en potensiell risiko for økt innavl i populasjonen og redusert effektiv bestandsstørrelse i naturen. Dette avhenger imidlertid av hvor stor andel utsettingsmaterialet vil utgjøre av den naturlig reproduserende bestanden når de når reproduktiv alder. Det finnes ikke kunnskap om hvor stor overlevelsen til de små muslingene som settes ut er frem til reproduktiv alder. Det er derfor ikke mulig å forutsi om kultivering ved bruk av stammuslinger vil oppnå den ønskede effekten om å bygge opp igjen en truet bestand og samtidig ta vare på den genetiske variasjonen. Med bakgrunn i dette foreslår vi derfor en kultiveringsstrategi der man i størst mulig grad kontrollerer bidraget fra hver enkelt stammusling slik at dette blir så likt som mulig, og at man setter ut et moderat antall muslinger fordelt på flere årsklasser produsert over et lengre tidsperspektiv. I mangel av erfaringsbasert kunnskap er dette en bedre strategi enn å sette ut et stort antall muslinger basert på bare én produksjon (årsklasse). Denne studien har kun analysert én av kultiveringsstrategiene som er benyttet på kultiveringsanlegget på Austevoll og er basert på bare én bestand og ett produksjonsår. Vi kan derfor ikke si noe om effekten av variasjon mellom år i denne bestanden, eller om vi ville fått samme resultat i andre bestander. For å vurdere hvilken strategi som er mest hensiktsmessig bør også tilsvarende analyser gjøres for alternative strategier. Dette kan for eksempel være å samle inn naturlig infisert fisk og dyrke avkom fra disse videre i anlegg, å infisere fisk under kontrollerte forhold i felt ved å holde musling og fisk i lukkede enheter, eller å høste muslinglarver i felt som senere infiserer fisk direkte i anlegget.Karlsson, S., Larsen B.M., Balstad, T., Eriksen, L. & Hagen, M. 2016. Freshwater pearl mussel – evaluation of a stocking method. - NINA Report 1257. 22 pp. Freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera) is listed as an endangered species by IUCN. Throughout Europe, the freshwater pearl mussel is extinct or is at the brink of extinction in many watersheds. Norway holds more than two-thirds of all individuals of freshwater pearl mussels in Europe, but many of the Norwegian populations are also at risk of extinction from low or no natural reproduction. The species is listed as vulnerable on the Norwegian red list. In 2011 a hatchery program for freshwater pearl mussel was established by the Norwegian Environment Agency at Austevoll outside of Bergen. The goal was to prevent threatened populations from going extinct by hatchery production and release of freshwater pearl mussel juveniles into local populations. One way of collecting genetic material from nature for production in hatchery is to collect a number of brood-mussels (normally 30-50 specimens), let them spawn and infect fish naturally in the hatchery, and breed juvenile mussels until release. The goal of this project was to evaluate this method genetically. We used molecular genetic markers for parentage assignment of hatchery-produced mussels from 33 potential brood-mussels. From variance in reproductive success and sex ratio we estimated the effective number of brood-mussel. Genetic variation in terms of number of alleles and expected heterozygosity was compared between brood-mussels and their offspring. We analysed 179 offspring from 33 potential brood-mussels. We identified contribution from 28 different brood-mussels with number of offspring varying between 1 and 124. One brood-mussel contributed with about one-third of all offspring produced, each of three brood-mussels between 5% and 10%, each of 15 brood-mussels between 1% and 5%, and 14 brood-mussels contributed with less than 1% of the offspring. From the observed variance in reproductive success and the sex ratio, the effective number of brood-mussel was estimated at 5.42. The offspring had significantly lower genetic variation than the brood-mussels, measured as number of alleles and an almost significant (P = 0.055) lower genetic variation measured as expected heterozygosity. A large proportion of the brood-mussels contributed to the production but because of very large variations in reproductive success and skewed sex ratio (26:7) the effective number of brood-mussel was low compared to the actual number (Ne/N = 0.15). Based on these observations there is a potential risk for an increase in the rate of inbreeding and loss of genetic variation, should these contribute in reproduction after release into the natural population. There is no knowledge of the survival of hatchery produced and released freshwater pearl mussel until age of reproduction. At this stage, it is therefore not possible to predict if the stocking of mussels will lead to a restoration of threatened populations both in terms of population size and in terms of genetic variation. We suggest a precautionary approach whereby the contribution from each brood-mussel is controlled to maximize the effective number of brood-mussel, and that a moderate number of hatchery-produced mussels are being released from many production years. Here we have analysed only one method of hatchery production of freshwater pearl mussel, exemplified by one population and one year of production. There is likely variation between years of production and between populations, none of which are explored here. Because effective number of breeders and sex ratio are likely to vary, results presented in the present study are not generic, but suggest a need to improve the ratio of effective number to the actual number of breeders among brood-mussels. Other methods remain to be explored in a similar way to find the most appropriate one for future stocking of freshwater pearl mussel.© Norsk institutt for naturforskning. Publikasjonen kan siteres fritt med kildeangivelse

Stamlakskontroll 2016

Karlsson, S., Florø-Larsen, B., Balstad, T., Eriksen, L. B. og Spets, M. H. 2017. Stamlakskontroll 2016. - NINA Rapport 1330.14 s. I henhold til Miljødirektoratets retningslinjer for utsetting av anadrom fisk ble skjell fra all stamlaks høsten 2016 sendt inn til Veterinærinstituttet for registrering, arkivering og skjellanalyse. Utfra vekstmønster i skjellene ble laks klassifisert som villaks, rømt oppdrettslaks, utsatt (kultivert) eller usikker. Stamlaks klassifisert som rømt oppdrettslaks ble ikke godkjent, mens de andre ble fortløpende videresendt til NINA for genetisk analyse for mulig opphav i rømt oppdrettslaks. I alt ble skjell fra 2301 laks fra 60 forskjellige vassdrag analysert. Blant disse ble 1839 klassifisert som villaks, 90 som rømt oppdrettslaks, 283 som utsatt laks og 79 som usikre. Skjellprøver fra 1940 laks ble videresendt for genetiske analyser. Av disse hadde 329 en lav sannsynlighet for å ha rent villaksopphav og ble ikke godkjent som stamlaks. Av de videresendt til genetisk analyse var 1877 identifisert som vill eller utsatt, og 307 av disse (16,4%) ble forkastet ved at de hadde sannsynlig opphav i rømt oppdrettslaks. Andel forkastet stamlaks varierte mye mellom bestander; fra ingen til 57%.© Norsk institutt for naturforskning Publikasjonen kan siteres fritt med kildeangivels

Bruk av miljø-DNA for overvåking av fremmede fiskearter. Utvikling av artsspesifikke markører for gjedde, mort og ørekyt

Fossøy, F., Dahle, S., Birkeland Eriksen, L., Hagen Spets, M., Karlsson, S. og Hesthagen, T. 2017. Bruk av miljø-DNA for overvåking av fremmede fiskearter – utvikling av artsspesifikke markører for gjedde, mort og ørekyt - NINA Rapport 1299. 33 s. I denne rapporten sammenfatter vi resultater fra uttesting av miljø-DNA som metode for å påvise og overvåke fremmede fiskearter. Som del av dette arbeidet har vi utviklet og testet artsspesifikke miljø-DNA-markører for gjedde, mort og ørekyt. I tillegg har vi testet og optimalisert utstyr og protokoller for både lab- og feltarbeid i forhold til slike undersøkelser. Vi har testet ulike filtre, vannvolumer, ekstraksjonsprotokoller og sett på variasjonen mellom enkeltprøver over tid, lokaliteter og innsjøer. De fleste av disse testene har foregått i Bymarka i Trondheim med fokus på mort og gjedde, men vi har også undersøkt vannprøver fra Hardangervidda med fokus på ørekyt og vandringssperrer i ørretvassdrag. Vi finner en god del variasjon mellom enkeltprøver både i tid og rom, men når vi slår sammen flere prøver fra hver innsjø finner vi relativt konsistente resultater både med hensyn til påvisning og kvantifisering av enkeltarter samt beskrivelse av fiskesamfunn. Resultatene viser en lav konsentrasjon av miljø-DNA i perioden februar til april, og en oppblomstring av miljø-DNA i slutten av mai, som mest sannsynlig sammenfaller med tidspunktet for våromrøring. Prøvetaking for påvisning av fåtallige fremmede arter vil derfor være gunstig i slutten av mai og starten av juni i disse innsjøene. Om man derimot ønsker å kvantifisere miljø-DNA for å kunne si noe om relativ biomasse eller endringer i biomasse for ulike fiskearter over tid vil perioden fra starten av juli og utover være et bedre tidspunkt. I Bymarka finnes det også data fra prøvefiske med garn. I tillegg ble det samla inn død fisk etter rotenonbehandling i september 2016. Man har derfor en god formening om relative forskjeller i tetthet mellom de ulike artene i de aktuelle innsjøene. Vi finner en god sammenheng mellom konsentrasjonen av miljø-DNA og biomassen av fisk fra de nevnte undersøkelsene. Fra undersøkelsen av ørekyt på Hardangervidda kan vi bekrefte resultatene fra konvensjonelle undersøkelser med elfiske og utsetting av ruser. Vi fant ørekyt-DNA nedstrøms vandringssperrene som forventet, men ingen tegn til ørekyt-DNA oppstrøms vandringssperrene. Vi konkluderer med at miljø-DNA er et reelt alternativ for beskrivelse av fiskesamfunn og påvisning av fremmede arter i forhold til konvensjonelle metoder. Vi finner at både påvisning og kvantifisering av artsspesifikt DNA stemmer bra overens med konvensjonelle metoder, og at miljø- DNA er mindre arbeidskrevende i felt og totalt sett er en billigere metode. Vi anbefaler at forvaltningen tar i bruk miljø-DNA i overvåkning av fiskesamfunn og fremmede arter og at metoden gis mulighet til å videreutvikles for norske forhold

DNA-analyser i overvåkingen av den norske ulvebestanden 2007 -2009

Flagstad, Ø., Balstad, T., Johansson, M., Eriksen, L. B., Wärdig, C. , Hagen, M. & Ellegren, H. 2009. DNA-analyser i overvåkingen av den norske ulvebestanden 2007 -2009 - NINA Rapport 410. 19 s. Ulv i Norge og Sverige tilhører en felles bestand med utberedelse på tvers av riksgrensen. Under tellingen vinteren 2008-2009 ble bestanden estimert til å telle drøyt 200 individer. Forskning gjennom det siste tiåret har vist oss at den opprinnelige skandinaviske bestanden ble utryddet på 1960-tallet og at dagens skandinaviske ulvebestand stammer fra tre finskrussiske individer som vandret inn til den skandinaviske halvøy på 1980- og tidlig 90-tallet. Nyere forskning har vist at det er mulig å identifisere individer basert på DNA isolert fra ekskrementer. Dette åpner opp for en ny metodisk tilnærming i bestandsovervåkningen, som kan supplere de tradisjonelle metodene basert på sporing og registrering av revirmarkerende par og familiegrupper. I denne rapporten presenteres DNA-analysene fra ekskrementmateriale samlet inn vintrene 2007/2008 og 2008/2009, samt materiale samlet inn på barmark og den første sporsnøen sensommeren og høsten 2009. Ingen yngling i helnorske ulverevirer i 2007 ble avløst av yngling i både Osdalen, Julussa og Kynna i 2008. Fra Osdalen identifiserte vi totalt 6 individer fra DNA påfølgende vinter; ledertispa samt fem valper. Det er verdt å merke seg at lederhannen ikke ble identifisert en eneste gang i løpet av disse månedene, selv om GPS-senderen hans viste at han befant seg i reviret i hele perioden. Dette betyr at Osdalsflokken telte minst sju individer gjennom vinteren 2007/2008. I Julussa identifiserte vi ledertispa i tillegg til tre av valpene. Vi fant imidlertid ingen spor etter faren til valpene. Dette er i tråd med sporingen på første snøfall, som tydet på at en av foreldrene til kullet manglet. I januar derimot viste sporingene at det igjen var et revirmarkerende par i reviret. De påfølgende DNA-analysene bekreftet dette, og DNA-profilen viste at den nye hannen hadde finskrussisk opprinnelse. Han ble kjent under navnet ”Ivan”, men forsvant etter kort tid som lederhann i reviret. Selv om illegal jakt aldri ble dokumentert, er dette den mest sannsynlige dødsårsaken. Også i Kynna påviste DNA-analysene at det var en finskrussisk immigrant i reviret vinteren 2008/2009. Denne hannen var identisk med ulven av finskrussisk opprinnelse som var sporet ved Åsta i januar 2007. Fire av valpene fra 2008-ynglingen ble identifisert fra DNA, og slektskapsanalyser viste at immigranten var faren til dette kullet. Helt ferske prøver fra reviret samlet inn i oktober og november bidro til å bekrefte yngling i reviret også i 2009, og at lederparet fortsatt er intakt. Dette betyr at vi nå har fire kull med F1-avkom, i og med at også Galvenparet har fått et nytt kull i 2009. Bare fra Kynna har vi minst ni valper som potensielt kan inngå i reproduksjon, og med et tilsvarende bidrag fra Galven kan det fort bli mer enn 20 utvandrende valper fra disse to revirene. Mange av parkonstellasjonene i den skandinaviske ulvebestanden i dag har en innavlskoeffisient på mellom 0,3 og 0,4. For F1-kullene, som vi nå altså allerede har fått fire av, er innavlskoeffisienten lik null. De av valpene som inngår i fremtidig reproduksjon vil også danne parkonstellasjoner med relativt sett lave innavlskoeffisienter, og vil således være av uvurderlig betydning for bestanden og dens fremtidige overlevelse

DNA-analyser i overvåkingen av den norske ulvebestanden 2007 -2009

Flagstad, Ø., Balstad, T., Johansson, M., Eriksen, L. B., Wärdig, C. , Hagen, M. & Ellegren, H. 2009. DNA-analyser i overvåkingen av den norske ulvebestanden 2007 -2009 - NINA Rapport 410. 19 s. Ulv i Norge og Sverige tilhører en felles bestand med utberedelse på tvers av riksgrensen. Under tellingen vinteren 2008-2009 ble bestanden estimert til å telle drøyt 200 individer. Forskning gjennom det siste tiåret har vist oss at den opprinnelige skandinaviske bestanden ble utryddet på 1960-tallet og at dagens skandinaviske ulvebestand stammer fra tre finskrussiske individer som vandret inn til den skandinaviske halvøy på 1980- og tidlig 90-tallet. Nyere forskning har vist at det er mulig å identifisere individer basert på DNA isolert fra ekskrementer. Dette åpner opp for en ny metodisk tilnærming i bestandsovervåkningen, som kan supplere de tradisjonelle metodene basert på sporing og registrering av revirmarkerende par og familiegrupper. I denne rapporten presenteres DNA-analysene fra ekskrementmateriale samlet inn vintrene 2007/2008 og 2008/2009, samt materiale samlet inn på barmark og den første sporsnøen sensommeren og høsten 2009. Ingen yngling i helnorske ulverevirer i 2007 ble avløst av yngling i både Osdalen, Julussa og Kynna i 2008. Fra Osdalen identifiserte vi totalt 6 individer fra DNA påfølgende vinter; ledertispa samt fem valper. Det er verdt å merke seg at lederhannen ikke ble identifisert en eneste gang i løpet av disse månedene, selv om GPS-senderen hans viste at han befant seg i reviret i hele perioden. Dette betyr at Osdalsflokken telte minst sju individer gjennom vinteren 2007/2008. I Julussa identifiserte vi ledertispa i tillegg til tre av valpene. Vi fant imidlertid ingen spor etter faren til valpene. Dette er i tråd med sporingen på første snøfall, som tydet på at en av foreldrene til kullet manglet. I januar derimot viste sporingene at det igjen var et revirmarkerende par i reviret. De påfølgende DNA-analysene bekreftet dette, og DNA-profilen viste at den nye hannen hadde finskrussisk opprinnelse. Han ble kjent under navnet ”Ivan”, men forsvant etter kort tid som lederhann i reviret. Selv om illegal jakt aldri ble dokumentert, er dette den mest sannsynlige dødsårsaken. Også i Kynna påviste DNA-analysene at det var en finskrussisk immigrant i reviret vinteren 2008/2009. Denne hannen var identisk med ulven av finskrussisk opprinnelse som var sporet ved Åsta i januar 2007. Fire av valpene fra 2008-ynglingen ble identifisert fra DNA, og slektskapsanalyser viste at immigranten var faren til dette kullet. Helt ferske prøver fra reviret samlet inn i oktober og november bidro til å bekrefte yngling i reviret også i 2009, og at lederparet fortsatt er intakt. Dette betyr at vi nå har fire kull med F1-avkom, i og med at også Galvenparet har fått et nytt kull i 2009. Bare fra Kynna har vi minst ni valper som potensielt kan inngå i reproduksjon, og med et tilsvarende bidrag fra Galven kan det fort bli mer enn 20 utvandrende valper fra disse to revirene. Mange av parkonstellasjonene i den skandinaviske ulvebestanden i dag har en innavlskoeffisient på mellom 0,3 og 0,4. For F1-kullene, som vi nå altså allerede har fått fire av, er innavlskoeffisienten lik null. De av valpene som inngår i fremtidig reproduksjon vil også danne parkonstellasjoner med relativt sett lave innavlskoeffisienter, og vil således være av uvurderlig betydning for bestanden og dens fremtidige overlevelse.Flagstad, Ø., Balstad, T., Johansson, M., Eriksen, L. B., Wärdig, C., Hagen, M. & Ellegren, H. 2009. DNA analysis to monitoring the Scandinavian wolf population 2007 - 2009 - NINA Report 410. 19 pp. The Scandinavian wolf population was estimated to count slightly more than 200 individuals during winter 2008/2009. Research over the last decade has shown that the original population went extinct in the 1960s. The Scnadinavian peninsula was re-colonized in the 1980’s and early 90’s by only three founders, and the entire population can be traced back to these three individuals. Non-invasive genetic sampling has over the last decade been increasingly implemented to monitoring small, vulnerable populations. These techniques provide an important supplement to more traditional approaches like snow- and radio-tracking of collared individuals. In this report, we present the DNA analysis of scat samples collected in winter 2007/2008 and 2008/2009, as well as material collected in late summer and autumn 2009. There was no reproduction in Norwegian wolf packs in 2007. In 2008, however, reproduction was recorded in each of the following three territories: Osdalen, Julussa and Kynna. In Osdalen six individuals were identified from DNA the following winter; the alpha female as well as five pups. Notably, the alpha male was not recorded, even though his GPS-transmitter showed that he was there during the entire period. This means that the pack counted at least seven individuals during winter 2007/2008. In Julussa, we identified the alpha female as well as three pups. We did not, however, find any trace of their father, which is in accordance with snow tracking in late autumn, suggesting that one of the alpha wolves was missing. Nevertheless, in January snow-tracking showed that two wolves were once again scent-marking in the territory. The succeeding DNA analysis confirmed this, and the DNA profile of the new male showed that he was an immigrant from the eastern wolf population in Finland and Russia. He was known under the nickname “Ivan”, but disappeared shortly after his arrival. Even though illegal hunt was never documented, this is the most likely cause of death. Also in Kynna, the DNA analysis showed that there was an eastern immigrant during winter 2008/2009. This male was observed nearby already in January 2007, before he had settled in a territory. Four pups born in 2008 were identified by DNA, and relationship analysis demonstrated that the immigrant was their father. Entirely fresh samples from the territory collected in October and November confirmed that the same pair had reproduced also in 2009. This means that we now have four litters of F1-pups, since reproduction in 2009 also was confirmed for the immigrant that had reproduced in Sweden in 2008 (Galven). A total of nine pups across two litters in Kynna have already been identified from DNA, and with a similar contribution from Galven, there can potentially be more than 20 pups that survives to dispersal in these two territories. Many of the wolf pairs in Scandinavia have an extremely high inbreeding coefficient (F = 0.3 – 0.4). For the F1-litters, the inbreeding coefficient is zero and the pups that contributes to future reproduction will also form pairs with low inbreeding coefficients. As such, these pups are invaluable for the Scandinavian wolf population and its future long-term survival.© Norsk institutt for naturforskning. Publikasjonen kan siteres fritt med kildeangivelse