4 - Kunnskap om modning og eggkvalitet ved ulike temperaturer
Blant de forskjellige livsstadiene har fysiologi knyttet til reproduksjon, modnende kjønnsceller i gytende fisk og embryoer et smalere termisk toleranseområde enn larver, yngel og ikke-reproduktive voksne fisk, og disse tidlige livsstadiene er mest sårbare for temperaturøkning (Dahlke m.fl. 2020). Ifølge Righton m.fl. (2010) varierer det vanlige temperaturområdet for torsk (den termiske nisjen) fra -1,5 til 19 °C, mens torsk under gytesesongen lever i farvann med temperaturer mellom 1 og 8 til10 °C. Hos villtorsk så gytesesongen i varmere farvann ut til å være tidligere hos større hunner sammenlignet med mindre hunner, mens dette var ikke tilfelle i kaldere vann (Kjesbu m.fl. 2010).
I et upublisert forsøk utført i 2018–2019 ved Havforskningsinstituttet (Matre forskningsstasjon) ble 200 kysttorsk (sør for 62 °N) holdt ved forskjellige temperaturer (3, 6, 9 og 12 °C) fra starten av reproduksjonssyklusen (i slutten av september) til slutten av gytesesongen (i begynnelsen av mai). En sporingsstudie på disse fiskene, med månedlig prøvetaking, fremhevet at modning/gyting ved temperaturer over 10 °C har en tydelig negativ effekt på flere reproduktive responser, som:
- en reduksjon i topp- og maksimalnivået av hormonet 17β-østradiol, som er involvert i vekst av eggceller (oocytter). En nedgang i dette hormonet var også observert hos torsk utsatt for høy temperatur (12 °C) (Tveiten 2008).
- endringer i genuttrykk for flere gener (Alix, Kjesbu m.fl. upubliserte data; Skjærven m.fl. 2024).
- en større andel av hunnene med atresi (tilbakedanning av oocytter), men ikke større omfang av atresi i rogna ved høyere temperaturer (9 og 12 °C) sammenlignet med optimale temperaturer (3 og 6 °C).
Når det gjelder egg- og spermkvalitet fra disse fiskene, observerte vi en økning i spermaktivitet ved 9 °C, etterfulgt av en reduksjon ved 12 °C mens avlesningen av genetisk informasjon i egg (eggtranskriptomet) er påvirket av temperaturøkning (Thorsen m.fl. upubliserte data; Skjærven m.fl. 2024). Hos gytende torsk (skrei) som opplever temperaturer over 9,6 °C (selv kortvarig), økte variasjonen i gytefrekvens, og den vanlige rytmiske gytesyklusen ble uberegnelig og varte ved selv om temperaturen senere sank til under 9,6 °C (Kjesbu m.fl. 2023). I tillegg er det vist at befruktningsraten synker betydelig i egg fra torsk som har opplevd slike temperaturer (Tveiten 2008; van der Meeren & Ivannikov, 2006).
Eksponering av torsk benyttet til stamfisk for høyere temperaturer (9,5 °C eller over 9,6 °C) svekket gametkvaliteten, noe som resulterte i redusert befruktningssuksess sammenlignet med stamtorsk hold ved lavere temperatur (van der Meeren & Ivannikov, 2006; Dahlke m.fl. 2022). For stamfisk av oppdrettstorsk som holdes ved optimale forhold (6 °C), fant Dahlke m.fl. (2022) at temperaturvinduet for høy befruktningssuksess (over 75 %) var relativt bredt, tilsvarende et temperaturområde fra 0,7 til 11,1 °C, med et optimalt nivå ved 6,4 °C. For stamtorsk holdt ved 9,5 °C ble dette vinduet for befruktningssuksess redusert (2,6 til 11,4 °C), mens økt forsuring av vannet for stamfisken holdt på 9,5 °C førte til ytterligere reduksjon i vinduet for høy befruktningssuksess (4,8 til 10,7°C).
5 - Kunnskap om overlevelse av egg og yngel ved ulike temperaturer og fysiske forhold i vannsøylen (tetthet, pyknokliner mm).
Overlevelsen av egg fra befruktning til klekking hos torsk blir negativt påvirket når individene opplever temperaturøkninger utenfor de foretrukne gyteforholdene for torsk (≤0 °C og ≥9 °C). Dette resulterer i redusert eggoverlevelse (Tabell 1; Dahlke m.fl. 2016, 2018, 2020; Geffen m.fl. 2006; Skjærven m.fl. 2024; van der Meeren & Ivannikov, 2006) og en nedgang i normal embryoutvikling (Dahlke m.fl. 2022; Tveiten 2008; van der Meeren & Ivannikov, 2006).
Tabell 1. Oversikt over overlevelse ved klekking (%) hos torskeegg i litteraturen.
Temperatur gjennom inkuberingen (°C): |
0 |
3 |
6 |
9 |
9,5 |
12 |
Overlevelse ved klekking (Dahlke m.fl. 2018) |
74 |
85 |
86 |
62 |
|
7 |
Overlevelse ved klekking (Dahlke m.fl. 2020) |
|
|
87 |
|
84 |
|
Overlevelse ved klekking (Skjærven m.fl. 2024) |
|
|
46 |
18 |
|
0 |
Deformitetsrate ved klekking (Dahlke m.fl. 2018) |
13 |
9 |
9 |
24 |
|
36 |
I tillegg har temperaturen sterk innflytelse på utviklingsrate, larvemorfometri og deformitetsrate hos torskelarver, der utviklingsraten øker med økt temperatur (Alix, Kjesbu m.fl. upubliserte data; Geffen m.fl. 2006; Hall & Johnston, 2003; Skjærven m.fl. 2011 og 2024), larvelengden ved klekking kan avta med økt temperatur (Alix, Kjesbu m.fl. upubliserte data; Politis m.fl. 2014; Dahlke m.fl. 2018), og deformitetsraten ved klekking øker med temperaturøkning (Alix, Kjesbu m.fl. upubliserte data; Dahlke m.fl. 2018).
Hvis stamfisken også opplever høye temperaturer i tillegg til temperaturøkning i de tidlige livsstadiene, kan utviklingssuksessen til eggene bli ytterligere påvirket. I det tidligere nevnte forsøket ved Havforskningsinstituttet (Matre forskningsstasjon) i 2018-2019 observerte vi at selv om individer var i stand til å gyte under alle temperaturforhold (med en forsinkelse av start og topp for gytingen ved laveste temperatur på 3 °C), var utviklingssuksessen målt som overlevelse, klekking og deformitetsrate, samt alvorlige effekter på larvemorfometri, tydelig negativt påvirket ved den høyeste temperaturen på 12 °C (Alix, Kjesbu m.fl. upubliserte data; Skjærven m.fl. 2024). Dette skyldes sannsynligvis redusert gametkvalitet hos begge kjønn i varmere vann, i tillegg til temperaturens direkte påvirkning på utviklingen av embryoene med hensyn til avlesing av genetisk informasjon (transkripsjon ved RNA). De transkriptomiske forskjellene for enkelte gener i embryoene ble også reflektert i rognsekkens egganlegg flere måneder før gytesesongen (Skjærven m.fl. 2024).
Torskeegg vil ha en oppdrift som fører til at de vil plassere seg i vannsøylen der det omliggende vannet vil ha noenlunde lik tetthet som eggene (nøytral oppdrift). Fysiske prosesser som strøm og turbulens vil ytterligere fordele eggene. Tettheten på sjøvann bestemmes først og fremst av saltinnhold, men varmere vann vil også bidra litt til lavere tetthet sammenlignet med kjøligere vann. Sprangsjikt bestående av både ferskere og varmere vann vil derfor kunne være effektive barrierer som hindrer egg i å nå overflaten. De fysiske forholdene på en lokalitet vil derfor være viktige for å avgjøre om torskeegg fra gyting utenfor sesong vil utsettes for miljøforhold som reduserer normal embryonalutvikling.
I en studie med stamtorsk fra Øygarden, Meløy, Tysfjord og Porsanger ble flyteevne for torskeegg funnet å være signifikant forskjellig med hensyn til stamtorskens opprinnelse (Stenevik m.fl. 2008). I dette arbeidet var egg fra Porsanger-torsk lettest med en nøytral oppdrift ved saltholdighet tilsvarende 31 ‰ ved 6 °C, mens egg fra Tysfjord-torsk var tyngst og hadde tilvarende en nøytral oppdrift ved 32,52 ‰. Slike forskjeller kan være genetiske tilpasninger til de lokale fysiske forholdene i området torsken kommer fra ut fra og ha effekt på fordeling av egg i og utenfor et fjordsystem (Stenevik m.fl. 2008). Fordelingen av oppdrift for egg er ikke uniform slik at nøytral oppdrift av eggene innen hver av de fire torskestammene fordelte seg over et intervall av saltholdigheter på i underkant av 2 ‰ for Tysfjord- og Meløy-torsk, nesten 2,5 ‰ for torsk fra Øygarden og 3 ‰ for torsk fra Porsanger. Det er i tillegg vist at egg kan endre oppdrift da de blir tyngre i løpet av eggutviklingen (Mangor-Jensen 1987). I en ny studie av nøytral oppdrift for egg med torsk fra Meløy, Tysfjord og Porsanger ble et større antall egg undersøk, og her ble det ikke funnet forskjell mellom disse tre populasjonene (Jung m.fl. 2012). I denne studien ble det imidlertid bekreftet at nøytral oppdrift endrer seg med eggutviklingen, og at eggene først blir litt lettere for så å bli tyngre når det nærmer seg klekking.
Torskelarver har høyere temperaturtoleranse enn i eggstadiene. Få dager etter klekking og initiering av startfôring er det standard prosedyre å heve temperaturen til ca.12 °C (van der Meeren m.fl. 2007), og fra forsøk i pollsystemer er det vist at temperaturer helt opp mot 17 °C gir overlevelse og svært god vekst hos eldre torskelarver (Finn m.fl. 2002).
8 - Referanser:
Aglen, A., Gjøsæter, H., Holst, J.C., Klungsøyr, J. & Olsen, E. (2005). Verdifulle områder for torsk, hyse, sild og lodde i området Lofoten – Barentshavet. Rapport fra Havforskningsinstituttet til World Wildlife Fund (WWF-Norge), 16 pp. (Upublisert). https://media.wwf.no/assets/article_images/12-hi_2005_verdifulle_omraader_fisk.pdf
Albretsen, J., Sperrevik, A.K., Staalstrøm, A., Sandvik, A.D., Vikebø, F., & Asplin, L. (2011). NorKyst-800 report No. 1: User manual and technical descriptions. Fisken og Havet 2-2011: 46 pp. https://www.hi.no/resources/publikasjoner/fisken-og-havet/2011/fh_2-2011_til_web.pdf
Dahlke, F.T., Politis, S.N., Butts, I.A.E., Trippel, E.A., & Peck, M.A. (2016). Fathers modify thermal reaction norms for hatching success in Atlantic cod, Gadus morhua. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 474: 148-155. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2015.10.008
Dahlke, F.T., Butzin, M., Nahrgang, J., Puvanendran, V., Mortensen, A., Pörtner, H.-O., & Storch, D. (2018). Northern cod species face spawning habitat losses if global warming exceeds 1.5°C. Science Advances 4 (11), eaas8821. https://doi.org/10.1126/sciadv.aas8821
Dahlke, F.T., Wohlrab, S., Butzin, M., & Pörtner, H.-O. (2020). Thermal bottlenecks in the life cycle define climate vulnerability of fish. Science 369 (6499): 65-70. https://doi.org/10.1126/science.aaz3658
Dahlke, F., Puvanendran, V., Mortensen, A., Pörtner, H., & Storch, D. (2022). Broodstock exposure to warming and elevated pCO2 impairs gamete quality and narrows the temperature window of fertilisation in Atlantic cod. Journal of Fish Biology 101 (4): 822-833. https://doi.org/10.1111/jfb.15140
Dannevig, A. (1919). Canadian fish-eggs and larvae. In: Canadian fisheries expedition 1914-1915, Investigations in the Gulf of St. Lawrence and Atlantic waters of Canada, Canada Department of the Naval Service: 1-74. https://doi.org/10.5962/bhl.title.7395
FAO (2020). Species Fact Sheets - Gadus morhua (Linnaeus, 1758). https://www.fao.org/figis/pdf/fishery/species/2218/en
Finn, R.N., Rønnestad, I., van der Meeren, T., & Fyhn, H.J. (2002). Fuel and metabolic scaling during the early life stages of Atlantic cod Gadus morhua. Marine Ecology Progress Series 243: 217-234. https://doi.org/10.3354/meps243217
Fulton, T. W. (1904). On the spawning of the cod (Gadus morrhua L.) in autumn in the North Sea. ICES Journal of Marine Science s1 (8-9): 3-10. https://doi.org/10.1093/icesjms/s1.8-9.3
Geffen, A.J., Fox, C.J., & Nash, R.D.M. (2006). Temperature-dependent development rates of cod Gadus morhua eggs. Journal of Fish Biology 69 (4): 1060-1080. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2006.01181.x
Hall, T.E., & Johnston, I.A. (2003). Temperature and developmental plasticity during embryogenesis in the Atlantic cod Gadus morhua L. Marine Biology 142 (5): 833-840. https://doi.org/10.1007/s00227-003-1030-y
Jung, K.M., Folkvord, A., Kjesbu, O.S. Agnalt, A.L., Thorsen, A., & Sundby, S. (2012). Egg buoyancy variability in local populations of Atlantic cod (Gadus morhua). Marine Biology 159: 1969-1980. https://doi.org/10.1007/s00227-012-1984-8
Kjesbu, O. S., Righton, D., Krüger-Johnsen, M., Thorsen, A., Michalsen, K., Fonn, M., & Witthames, P. R. (2010). Thermal dynamics of ovarian maturation in Atlantic cod (Gadus morhua). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 67 (4): 605-625. https://doi.org/10.1139/f10-011
Kjesbu, O.S., Alix, M., Sandø, A.B., Strand, E., Wright, P.J., Johns, D.G., Thorsen, A., Marshall, C.T., Bakkeplass, K.G., Vikebø, F.B., Skuggedal Myksvoll, M., Ottersen, G., Allan, B.J.M., Fossheim, M., Stiansen, J.E., Huse, G., & Sundby, S. (2023). Latitudinally distinct stocks of Atlantic cod face fundamentally different biophysical challenges under on‐going climate change. Fish and Fisheries 24 (2): 297-320. https://doi.org/10.1111/faf.12728
Mangor-Jensen, A. (1987). Water balance in developing eggs of the cod Gadus morhua L. Fish Physiology and Biochemistry 3: 17-24. https://doi.org/10.1007/BF02183990
McKenzie, R. (1940). Nova Scotian autumn cod spawning. Journal of the Fisheries Board of Canada 5: 105-120. https://doi.org/10.1139/f40-011
McQueen, K. & Marshall, C.T. (2017). Shifts in spawning phenology of cod linked to rising sea temperatures. ICES Journal of Marine Science 74: 1561-1573. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsx025
Opdal, A.F., Wright, P.J., Blom, G., Höffle, H., Lindemann, C. & Kjesbu, O.S. (2024). Spawning fish maintains trophic synchrony across time and space beyond thermal drivers. Ecology 105 (6): e4304. https://doi.org/10.1002/ecy.4304
Otterå, H., Agnalt, A-L., & Jørstad, K.E. (2006). Differences in spawning time of captive Atlantic cod from four regions of Norway, kept under identical conditions. ICES Journal of Marine Science 63: 216-223. https://doi.org/10.1016/j.icesjms.2005.11.004
Otterå, H., Agnalt, A-L., Thorsen, A., Kjesbu, O.S., Dahle, G., & Jørstad, K. (2012). Is spawning time of marine fish imprinted in the genes? A two-generation experiment on local Atlantic cod (Gadus morhua L.) populations from different geographical regions. ICES Journal of Marine Science 69: 1722-1728. https://doi.org/10.1093/icesjms/fss135
Politis, S.N., Dahlke, F.T., Butts, I.A.E., Peck, M.A., & Trippel, E.A. (2014). Temperature, paternity and asynchronous hatching influence early developmental characteristics of larval Atlantic cod, Gadus morhua. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 459: 70-79. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2014.05.020
Righton, D., Andersen, K., Neat, F., Thorsteinsson, V., Steingrund, P., Svedäng, H., Michalsen, K., Hinrichsen, H., Bendall, V., Neuenfeldt, S., Wright, P., Jonsson, P., Huse, G., van der Kooij, J., Mosegaard, H., Hüssy, K., & Metcalfe, J. (2010). Thermal niche of Atlantic cod Gadus morhua: Limits, tolerance and optima. Marine Ecology Progress Series 420: 1-13. https://doi.org/10.3354/meps08889
Rose, G.A. & Rowe, S. (2020). Evidence of near year-around spawning in Atlantic cod off southern Newfoundland: implications for management. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 77: 1969-1976. https://doi.org/10.1139/cjfas-2020-0206
Skjærven, K.H., Alix, M., Kleppe, L., Fernandes, J.M.O., Whatmore, P., Nedoluzhko, A., Andersson, E., & Kjesbu, O.S. (2024). Ocean warming shapes embryonic developmental prospects of the next generation in Atlantic cod. ICES Journal of Marine Science 81 (4): 733-747. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsae025
Skjærven, K.H., Olsvik, P.A., Finn, R.N., Holen, E., & Hamre, K. (2011). Ontogenetic expression of maternal and zygotic genes in Atlantic cod embryos under ambient and thermally stressed conditions. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 159 (2): 196-205. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2011.02.026
Stenevik, E.K., Sundby, S., & Agnalt, A.L. (2008). Buoyancy and vertical distribution of Norwegian coastal cod (Gadus morhua) eggs from different areas along the coast. ICES Journal of Marine Science 65: 1198-1202. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsn101
Tveiten, H. (2008). Temperature influence on reproductive development and gamete quality in Atlantic cod (Gadus morhua). Cybium, International Journal of Ichtyology 32 (2 Suppl): 195. https://doi.org/10.26028/cybium/2008-322SP-086
van der Meeren, T. & Ivannikov, V.P. (2006). Seasonal shift in spawning of Atlantic cod (Gadus morhua L.) by photoperiod manipulation: Egg quality in relation to temperature and intensive larval rearing. Aquaculture Research 37 (9): 898-913. https://doi.org/10.1111/j.1365-2109.2006.01510.x
van der Meeren, T. (1991). Algae as first food for cod larvae (Gadus morhua L.): Filter feeding or ingestion by accident? Journal of Fish Biology 39: 225-239. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1991.tb04358.x
van der Meeren, T. & Næss, T. (1993). How does cod (Gadus morhua L.) cope with variability in the feeding conditions during early larval stages? Marine Biology 116: 637-647. https://doi.org/10.1007/BF00355482
van der Meeren, T., Mangor-Jensen, A., & Pickova, J. (2007). The effect of green water and light intensity on survival, growth and lipid composition in Atlantic cod (Gadus morhua) during intensive larval rearing. Aquaculture 265: 206-217. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2007.01.042
Wieland, K., Jarre-Teichmann, A., & Horbowa, K. (2000). Changes in the timing of spawning of Baltic cod: possible causes and implications for recruitment. ICES Journal of Marine Science 57: 452-464. https://doi.org/10.1006/jmsc.1999.0522