Variasjon i Barentshavet sitt økosystem og responsen på menneskeinduserte stressfaktorar

I sin doktorgrad har Elliot Sivel brukt Chance and Necessity-modellering (CaN) for å undersøke variasjonen til Barentshavet sitt økosystem og responsen på menneskeinduserte stressfaktorar. Chance and Necessity-modellering (CaN) er eit rammeverk for modellering innan næringsvev. Chance representerer det å vere ubestemt til økologiske prosessar, mens Necessity svarar til dei fysiske og biologiske avgrensingar i næringsvevet. Ved å nytte CaN-modellar tok Sivel opp tre hovudspørsmål i oppgåva si:

Biomasse og trofiske straumar

For det fyrste, kva type system av næringsvev eksisterer i Barentshavet når det gjeld biomasse og trofiske straumar. Sivel simulerte biomasse og trofiske strøymingsbanar for å definere ein referanse for variasjonen til Barentshavet sitt næringsvev. 

Han rekonstruerte også tidlegare banar for dette næringsvevet, og fann ut at Barentshavet sitt næringsvev kunne karakteriserast av fire næringsvevar. Resultata synte også at næringsvev-konfigurasjonar som er observerte dei siste tiåra berre er lik ein brøkdel av moglege konfigurasjonar.

Trofiske kontrollar i Barentshavet og Norskehavet

For det andre utforska Sivel trofisk kontroll i Barentshavet og det norske pelagiske næringsvev. Wasp-waist trophic control (**) vart tidlegare beskrive i Barentshavet, der lodde spelar ein viktig rolle i å overføre energi frå lågare trofiske nivå til høgare nivå. Sivel fann at svingande trofisk kontroll er å forvente i næringsveven i Barentshavet. Trofisk kontroll i rekonstruert dynamikk viste svingingar på tidsskala mellom tiåra. 

For det pelagiske næringsveven i Norskehavet rekonstruerte Sivel tidlegare dynamikk for fiskeartar som et plankton og dyreplanktongrupper. Resultata er i samsvar med tidlegare rapportar – nedanfrå og opp trofisk kontroll av fiskeartar etter dyreplanktongrupper, men ikkje med topp-ned kontroll på hoppekreps og kril, noko som tydar på at tidlegare konklusjon må revurderast.

Effekt av klimaendringar og fiskeri på økosystemstabilitet

For det tredje undersøkte Sivel moglege kombinerte effektar av klimaendringar og fiskeri på stabiliteten til næringsveven i Barentshavet. Han nytta ein scenariobasert tilnærming for fire ulike scenario for klimaendringar og fiskeri (16 scenario totalt). Endringar i stabilitet synte synergi mellom temperatur og fiskeri, gitt at temperaturen berre påverka hausta artar. 

Artanes biomasse vart tydeleg påverka av endringar i temperatur og fiskeri medan stabiliteten var svakt påverka. Svake endringar i stabilitet vart forklart av det positive forholdet mellom gjennomsnittleg biomasse og biomassevarians (Taylors lov). Gitt at stabilitetsmålet er lik det inverse av variasjonskoeffisienten, resulterte proporsjonal auking av gjennomsnittleg biomasse og biomassevarians i konstante stabilitetsverdiar.

Utvikla ein standardisert protokoll 

Dynamiske modeller har ein veldig sentral rolle i Sivel sitt arbeid, og deira yting må evaluerast i forhold til dei spesifikke måla for denne oppgåva. Dessverre eksisterte ikkje ein evalueringsprotokoll som tillèt modellevaluering på ein konsistent og transparent måte då Sivel starta studien sin.  

Sivel bidrog dermed til utviklinga av ein standardisert protokoll for rapportering av evaluering av modellapplikasjonar. Denne protokollen vert no nytta på ein rekke økosystemmodellar i Arven etter Nansen-prosjektet, mellom anna NDND-modellen. Denne protokollen tek sikte på å auke openheita og reproduksjonen til modellevalueringsprosessen ved å vere med å utvikle ein kultur for rapportering og beskriving av ein slik prosess.

Doktorgradsarbeidet vart rettleia av Benjamin Planque (Havforskingsinstituttet, HI), Ulf Lindstrøm (HI) og Nigel Yoccoz (UiT). Oppgåva til Elliot Sivel kan du laste ned her.

(**) Wasp-waist trophic control: an intermediate trophic level is expected to control the abundance of predators through a bottom-up interaction and the abundance of prey through a top-down interaction. Previous studies suggest that the North Sea is mainly governed by bottom-up interactions driven by climate perturbations.
 

Arven etter Nansen (AeN) er ein heimstad for over 30 PhD-studentar. Elliot Sivel (HI/UiT) var den første av AeN sine studentar som forsvarte sitt arbeid. Evalueringsprosessen inkluderte både ein prøveforelesing om modulering av interaksjonar mellom artar utsett for endringar i miljø og menneskeskapte utfordringar.