Dancing around the pole: holarctic phylogeography of the Arctic fairy shrimp Branchinecta paludosa (Anostraca, Branchiopoda)

The distributional patterns of Arctic species are commonly affected by the recurring Pleistocene glaciations, which contributed to transient or permanent genetic isolation. Here we explore the phylogeography of the climate-sensitive Arctic fairy shrimp Branchinecta paludosa, which has a circumpolar range of distribution, with certain southern alpine outreaches. We sequenced the mitochondrial cytochrome oxidase I subunit from samples collected at ten Nearctic and nine Palaearctic sites, including southern alpine populations. A handful of ambiguous bases in certain sequences strongly suggested heteroplasmy, possibly being reported for the first time in anostracans. Evolutionary analysis of the sequence variations showed a temporal divergence coinciding with the flooding of the Beringia land bridge. Sequence alignment with outgroup taxa for phylogenetic analysis showed three distinct major clades, reflecting geographical isolation. The most divergent clade, from isolated alpine ponds in the Rocky Mountains, probably represents a different and undescribed species. Two other major clades corresponded to the geographical areas of Nearctic and Palaearctic. Finally, the southern Palaearctic outstretch showed genetic separation, most likely representing a geographical and climatic isolated relict population.publishedVersio

Climate change vulnerability of Arctic char across Scandinavia

Climate change is anticipated to cause species to shift their ranges upward and poleward, yet space for tracking suitable habitat conditions may be limited for range-restricted species at the highest elevations and latitudes of the globe. Consequently, range-restricted species inhabiting Arctic freshwater ecosystems, where global warming is most pronounced, face the challenge of coping with changing abiotic and biotic conditions or risk extinction. Here, we use an extensive fish community and environmental dataset for 1762 lakes sampled across Scandinavia (mid-1990s) to evaluate the climate vulnerability of Arctic char (Salvelinus alpinus), the world's most cold-adapted and northernly distributed freshwater fish. Machine learning models show that abiotic and biotic factors strongly predict the occurrence of Arctic char across the region with an overall accuracy of 89 percent. Arctic char is less likely to occur in lakes with warm summer temperatures, high dissolved organic carbon levels (i.e., browning), and presence of northern pike (Esox lucius). Importantly, climate warming impacts are moderated by habitat (i.e., lake area) and amplified by the presence of competitors and/or predators (i.e., northern pike). Climate warming projections under the RCP8.5 emission scenario indicate that 81% of extant populations are at high risk of extirpation by 2080. Highly vulnerable populations occur across their range, particularly near the southern range limit and at lower elevations, with potential refugia found in some mountainous and coastal regions. Our findings highlight that range shifts may give way to range contractions for this cold-water specialist, indicating the need for pro-active conservation and mitigation efforts to avoid the loss of Arctic freshwater biodiversity.publishedVersio

Integrative assessment of low-dose gamma radiation effects on <i>Daphnia magna</i> reproduction: Toxicity pathway assembly and AOP development

High energy gamma radiation is potentially hazardous to organisms, including aquatic invertebrates. Although extensively studied in a number of invertebrate species, knowledge on effects induced by gamma radiation is to a large extent limited to the induction of oxidative stress and DNA damage at the molecular/cellular level, or survival, growth and reproduction at the organismal level. As the knowledge of causal relationships between effects occurring at different levels of biological organization is scarce, the ability to provide mechanistic explanation for observed adverse effects is limited, and thus development of Adverse Outcome Pathways (AOPs) and larger scale implementation into next generation hazard and risk predictions is restricted. The present study was therefore conducted to assess the effects of high-energy gamma radiation from cobalt-60 across multiple levels of biological organization (i.e., molecular, cellular, tissue, organ and individual) and characterize the major toxicity pathways leading to impaired reproduction in the model freshwater crustacean Daphnia magna (water flea). Following gamma exposure, a number of bioassays were integrated to measure relevant toxicological endpoints such as gene expression, reactive oxygen species (ROS), lipid peroxidation (LPO), neutral lipid storage, adenosine triphosphate (ATP) content, apoptosis, ovary histology and reproduction. A non-monotonic pattern was consistently observed across the levels of biological organization, albeit with some variation at the lower end of the dose-rate scale, indicating a complex response to radiation doses. By integrating results from different bioassays, a novel pathway network describing the key toxicity pathways involved in the reproductive effects of gamma radiation were proposed, such as DNA damage-oocyte apoptosis pathway, LPO-ATP depletion pathway, calcium influx-endocrine disruption pathway and DNA hypermethylation pathway. Three novel AOPs were proposed for oxidative stressor-mediated excessive ROS formation leading to reproductive effect, and thus introducing the world's first AOPs for non-chemical stressors in aquatic invertebrates.publishedVersio

Miljøundersøkelse i Aulivassdraget, oppfølging i 2015

Det rapporteres her fra en oppfølgende miljøundersøkelse i Aulivassdraget, Tønsberg, etter brannen i utendørs lager av plast iblandet fraksjoner av EE-avfall, på gjenvinningsbedriften Revac AS på Linnestad industriområde i Vestfold i 2014. Etter brannen forårsaket forurenset slukkevann fiskedød i vassdraget. Konsentrasjonene av undersøkte tungmetaller og organiske miljøgifter i sedimentprøver fra vassdraget (2014) og i blåskjell og sedimenter fra Ilene/Tønsbergfjorden (2014/2015) var lavere enn miljøkvalitetsstandarden til vannforskriften (EQS-verdiene) og oppfylte således kravene til god kjemisk tilstand for EUs prioriterte miljøgifter og god økologisk tilstand for de vannregionspesifikke stoffene. Konsentrasjonene av de undersøkte miljøgifter i en jordprøve fra utløpsområdet for slukkevannet (2014) kvalifiserte for Klasse 1 «Meget god» til Klasse 3 «Moderat» vurdert i forhold til tilstandsklasser for forurenset grunn, med unntak for krom hvor klassifiseringen er mer uviss avhengig av tilstandsformen til krom. Undersøkelser høsten 2015 viser at bunndyrsamfunnene i vassdraget har fortsatt å restituere seg etter utslippet i 2014. I nedre deler av vassdraget er økologisk tilstand vesentlig dårligere enn forventet naturtilstand, noe som i større grad antas å være forårsaket av andre lokale påvirkninger enn utslippet fra Revac AS. Etter utslippet og fiskedøden i 2014 har det nå skjedd en rekolonisering av fisk i vassdraget. Det ble i august 2015 fanget ørret på alle undersøkte strekninger i vassdraget, fra referanseområdet ovenfor utslippet i Bjunebekken og ned mot utløpsområdet til Aulielva.Revac A

Forested Riparian Zones Provide Important Habitat for Fish in Urban Streams

Riparian zones form a boundary between aquatic and terrestrial ecosystems, with disproportionate influences on food web dynamics and ecosystem functioning in both habitats. However, riparian boundaries are frequently degraded by human activities, including urbanization, leading to direct impacts on terrestrial communities and indirect changes that are mediated through altered connectivity with adjacent aquatic ecosystems. We investigated how riparian habitat influences fish communities in an urban context. We electrofished nine urban site pairs with and without forested riparian buffers, alongside an additional 12 sites that were located throughout the river networks in the Oslo Fjord basin, Norway. Brown trout (Salmo trutta) were the dominant fish species. Riparian buffers had weak positive effects on fish densities at low to moderate levels of catchment urbanization, whereas fish were absent from highly polluted streams. Subtle shifts in fish size distributions suggested that riparian buffers play an important role in metapopulation dynamics. Stable isotopes in fish from buffered reaches indicated dietary shifts, pointing to the potential for a greater reliance on terrestrial-sourced carbon. Combining these results, we postulate that spatially-mediated ontogenetic diet shifts may be important for the persistence of brown trout in urban streams. Our results show that using a food web perspective is essential in understanding how riparian buffers can offset impacts in urban catchments

A baseline study of the occurrence of non-indigenous species in Danish harbours

Project Manager/Main Author Jesper H. AndersenWe report the first ever nation-wide study of the occurrence of non-indigenous species in Danish harbours. The sampling was car-ried out using both conventional and biomolecular methods (eDNA). In total, 16 harbours were covered – Esbjerg and Aarhus, the two largest harbours in Denmark, with intensive sampling and 14 harbours with a reduced programme. 26 non-indigenous species were recorded using conventional sampling and 13 species were recorded using eDNA-based methods. Excluding overlapping rec-ords, we have recorded a total of 34 non-indigenous species in the 16 harbours studied. Based on the results, we conclude the following: 1) more non-indigenous species are found in the western parts of Denmark (North Sea region) then in the eastern parts (Baltic Sea), and 2) a few species previously unseen in Danish marine waters were recorded, i.e. the two bristle worms Eteone het-eropoda (fam. Phyllodocidae) and Streblospio benedicti (fam. Spionidae). Further, we provide a proof-of-concept regarding the overarching objectives of the MONIS 1-3 projects and the eDNA-based test systems developed. The results constitute a baseline for future studies in Danish ports and other hotspot areas.publishedVersio

Vurdering av økologisk tilstand i Osloelvene. Bunndyr og fisk i Lysakerelva og Mærradalsbekken 2018

Prosjektleder Jonas Persson. Revidert versjon av NIVA-rapport 7337-2019.Bunndyr og fisk er undersøkt i Lysakerelva og Mærradalsbekken, og førstnevnte organismer ble også benyttet for å vurdere økologisk tilstand. Bunndyrresultatene indikerer at Lysakerelva som helhet er i god økologisk tilstand, men at Mærradalsbekken befinner seg under miljømålet. Bunndyrssamfunnet i elvene viste i 2018 i all hovedsak noe høyere (Lysakerelva) eller uforandret/marginalt høyere (Mærradalsbekken) verdier for ASPT-indeksen sammenlignet med 2014, men det var få endringer i økologisk tilstandsklassifisering. Begge elvene viser tegn på bedring siden 80-tallet, dette er spesielt tydelig i Mærradalsbekken som startet fra svært dårlig tilstand. Det er ikke noe entydig samsvar mellom vannkjemiske støtte parametere og økologisk tilstand i Mærradalsbekken. Tettheten av ørret var bra for alle stasjonene i Lysakerelva, og for stasjoner i Mærradalsbekken. Det var forholdsvis lav rekruttering på alle stasjoner for ørret i Lysakerelva, men bestanden av laks har fortsatt sin positive utvikling på den nederste stasjonen og det ble der registrert mye årsyngel. I 2017 var det et utslipp i Mærradalsbekken, og en etterundersøkelse indikerte at den hadde stor innvirkning på ørretbestanden på MÆR2 og MÆR3. Det ble derfor satt ut rundt 5000 startforet yngel. Elektrofiskeundersøkelsen i 2018 viste høye tettheter av årsyngel, men at det også var bra med eldre fisk på de to stasjonene.Vann- og avløpsetaten i Oslo kommunepublishedVersio

Vurdering av økologisk tilstand i Osloelvene. Bunndyr og fisk i Lysakerelva og Mærradalsbekken 2018

Prosjektleder Jonas Persson. Revidert versjon av NIVA-rapport 7337-2019.Bunndyr og fisk er undersøkt i Lysakerelva og Mærradalsbekken, og førstnevnte organismer ble også benyttet for å vurdere økologisk tilstand. Bunndyrresultatene indikerer at Lysakerelva som helhet er i god økologisk tilstand, men at Mærradalsbekken befinner seg under miljømålet. Bunndyrssamfunnet i elvene viste i 2018 i all hovedsak noe høyere (Lysakerelva) eller uforandret/marginalt høyere (Mærradalsbekken) verdier for ASPT-indeksen sammenlignet med 2014, men det var få endringer i økologisk tilstandsklassifisering. Begge elvene viser tegn på bedring siden 80-tallet, dette er spesielt tydelig i Mærradalsbekken som startet fra svært dårlig tilstand. Det er ikke noe entydig samsvar mellom vannkjemiske støtte parametere og økologisk tilstand i Mærradalsbekken. Tettheten av ørret var bra for alle stasjonene i Lysakerelva, og for stasjoner i Mærradalsbekken. Det var forholdsvis lav rekruttering på alle stasjoner for ørret i Lysakerelva, men bestanden av laks har fortsatt sin positive utvikling på den nederste stasjonen og det ble der registrert mye årsyngel. I 2017 var det et utslipp i Mærradalsbekken, og en etterundersøkelse indikerte at den hadde stor innvirkning på ørretbestanden på MÆR2 og MÆR3. Det ble derfor satt ut rundt 5000 startforet yngel. Elektrofiskeundersøkelsen i 2018 viste høye tettheter av årsyngel, men at det også var bra med eldre fisk på de to stasjonene.Vann- og avløpsetaten i Oslo kommunepublishedVersio

Vurdering av økologisk tilstand i Osloelvene. Bunndyr og fisk i Lysakerelva og Mærradalsbekken 2018

Bunndyr og fisk er undersøkt i Lysakerelva og Mærradalsbekken, og førstnevnte organismer ble også benyttet for å vurdere økologisk tilstand. Bunndyrresultatene indikerer at Lysakerelva som helhet er i god økologisk tilstand, men at Mærradalsbekken befinner seg under miljømålet. Bunndyrssamfunnet i elvene viste i 2018 i all hovedsak noe høyere (Lysakerelva) eller uforandret/marginalt høyere (Mærradalsbekken) verdier for ASPT-indeksen sammenlignet med 2014, men det var få endringer i økologisk tilstandsklassifisering. Begge elvene viser tegn på bedring siden 80-tallet, dette er spesielt tydelig i Mærradalsbekken som startet fra svært dårlig tilstand. Det er ikke noe entydig samsvar mellom vannkjemiske støtte parametere og økologisk tilstand i Mærradalsbekken. Tettheten av ørret var bra for alle stasjonene i Lysakerelva, og for stasjoner i Mærradalsbekken. Det var forholdsvis lav rekruttering på alle stasjoner for ørret i Lysakerelva, men bestanden av laks har fortsatt sin positive utvikling på den nederste stasjonen og det ble der registrert mye årsyngel. I 2017 var det et utslipp i Mærradalsbekken, og en etterundersøkelse indikerte at den hadde stor innvirkning på ørretbestanden på MÆR2 og MÆR3. Det ble derfor satt ut rundt 5000 startforet yngel. Elektrofiskeundersøkelsen i 2018 viste høye tettheter av årsyngel, men at det også var bra med eldre fisk på de to stasjonene