I forskningsprojektet ePIKE har vi utvecklat och utvärderat eDNA som en skonsam metod för övervakning av gädda. Projektet bestod av laboratorieförsök, försök i mesokosmer samt försök i gäddans naturliga livsmiljö.
Vi behöver mer kunskap om gäddans betydelse i ekosystemet. Det kräver robusta och kostnadseffektiva övervakningsmetoder, så att förvaltningen kan fatta välgrundade beslut om resursanvändning och bevarande.
I vårt forskningsprojekt ePIKE undersöker vi om eDNA (eng. environmental DNA) kan användas som en skonsam övervakningsmetod av gäddbestånd i Sverige. eDNA är en relativt ny metodik och i ett första steg kommer vi att jämföra och testa befintliga tekniker. Därefter genomför vi småskaliga akvarieförsök under kontrollerade förhållanden och sedan i halvnaturliga miljöer (tråg och dammar). Slutligen gör vi fältförsök med eDNA i gäddans naturliga livsmiljö. Vi hoppas att projeket kommer att bidra till bättre, skonsammare och mer kostnadseffektiva uppskattningar av fiskbestånd.
Bättre övervakningsmetoder ger en bättre förvaltning
Utveckling av eDNA-tekniker för övervakning av fisk är särskilt viktigt för arter som saknar standardiserade övervakningsmetoder. Gäddan är en av de viktigaste sportfiskarna i Sverige. Som rovdjur fyller gäddan en viktig roll i näringsvävarna, både i sjöar och kustvatten. Trots dess ekologiska och socioekonomiska betydelse har gäddan försummats vid biologisk övervakning. En orsak är att få gäddor fångas med traditionella övervakningsmetoder. Man får helt enkelt inte tillräckligt med information för att kunna ge den vetenskapliga grunden som krävs för att kunna förvalta arten. För att bättre förstå gäddans ekologi och för att kunna fatta välgrundade beslut behövs därför nya fiskövervakningsmetoder.
ePIKE och forskningsteamet
Forskningsprojektet ePIKE delas in i tre arbetspaket. Forskningsteamet består av Anti Vasemägi, Martin Ogonowski, Göran Sundblad, Patrik Bohman, Josefin Sundin samt Erik Karlsson, samtliga verksamma vid institutionen för akvatiska resurser på SLU.
Arbetspaket 1 - Utvärdera och utveckla molekylära metoder
eDNA har tidigare framgångsrikt analyserats för gädda med hjälp av qPCR. Med PCR-tekniken kan man amplifiera DNA-molekyler och på så vis detektera även mycket små DNA-mängder i vattnet. Men det finns fortfarande några kunskapsluckor, och därför vill vi testa prestanda för kvantifiering av gädd-eDNA samt fastställa en nedre gräns för kvantifiering. Vi kommer att testa lämpligheten av olika filter för insamling av eDNA och även hur och var preparering av prover bör ske inför qPCR i laboratoriet.
Arbetspaket 2 - Kvantifiera eDNA i förhållande till fiskbiomassa
Mängden eDNA förväntas variera mellan olika livsstadier hos gäddan. Det är därför viktigt att fastställa hur mycket olika stora gäddor bidrar till en given eDNA-signatur. I detta arbetspaket försöker vi avgränsa eDNA hos adulta och juvenila gäddor i experiment i kontrollerade tråg och i halvnaturliga dammar. Det är viktigt att ta reda på när under året det är mest fördelaktigt att provta eDNA. Därför kommer vi att mäta hur eDNA-signaturen förändras över säsongen i samband med varierande temperatur och vattenkvalitet.
Arbetspaket 3 - Utvärdering av eDNA-metodiken i fält
Vi vill kunna bedöma hur exakt och hur användbart eDNA kan vara för att övervaka gäddpopulationer i praktiska sammanhang. För detta syfte utvecklas protokoll baserade på resultat från tidigare arbetspaket som sedan tillämpas under naturliga fältförhållanden. eDNA-metodiken kommer också att jämföras med andra fångstmetoder riktade mot specifika livsstadier hos gädda. Genom dessa jämförelser kommer vi systematiskt kunna utvärdera eDNA som en metod för övervakning av gädda i Sverige.
Vår forskning
Laboratorieexperiment med juvenila gäddor
Syftet med experimentet var att:
erhålla eDNA-prover från gädda för att identifiera lämpliga primrar (mtDNA COI och 5S rDNA ITS)
undersöka DNA-utsöndring och nedbrytningshastigheter
kunna bedöma kvantitativt DNA-biomassförhållande under kontrollerade och nära optimala förhållanden
Juvenila gäddor fångades i samrbetet med Sportfiskrna i en närliggande våtmark i juni 2019 och transporterades till Sötvattenslaboratoriets akvarier vid institutionen för akvatiska resurser. När gäddorna acklimatiserats inleddes ett småskaligt laboratorieexperiment där olika tätheter av gädda (0, 1, 3 och 9 fiskar med vardera 3 replikat) inkuberades i separata akvarier på 15 liter. Vattnet i akvarierna togs från Mälaren men filtrerades först genom ett sandfilter. Temperatur och övrig metadata kontrollerades kontinuerligt. DNA-prover samlades sedan in genom filtrering av vatten genom 1,2 µm nitrocellulosafilter vid sju olika tidpunkter (före tillsats av fisk, under inkubationen och efter att fisken tagits bort).
Preliminära resultat från experimentet
De juvenila gäddorna hanterades framgångsrikt under laboratorieförhållandena, och i enlighet med djuretiskt tillstånd. Individuell isolering i Whitman-Vibert-lådor visade sig vara en effektiv metod för att förhindra skador och kannibalism under försöksperioden. De inledande experimenten har gett värdefull praktisk information om hantering av stress och överlevnad av juvenila gäddor under laboratorieförhållanden. Detta kommer att vara avgörande för utformningen av kommande experiment. Molekylär analys av filterprover och nydesignade primerpar (som fäster vid 5S rDNA) pågår. Analysen genomförs i samarbete med det estniska universitetet för biovetenskap i Tartu.
Litteratursammanställning
Vi har genomfört en omfattande litteratursammanställning. Sammanställningen kommer att användas när vi fastställér relevanta laboratoriemetoder och aktuella experimentella tillvägagångssätt.
Fältverksamhet
Under våren 2020 genomfördes ett omfattande fältarbete i Stockholms skärgård. Totalt undersöktes 22 stycken vikar under gäddans lekperiod (mars-maj). Provtagningen av eDNA koordinerades med det spöprovfiske som genomfördes i projektet ReFisk, vilket kommer att möjliggöra en jämförelse av olika provtagningsmetoder. Det material som samlades in har frusits ner och fortsatta laboratorieanalyser kommer att genomföras 2021.
Laboratorieexperiment
Under 2020 förstärktes ePIKE-teamet av Ofír Svensson, som gör sitt självständiga arbete inom projektet. Vid försöksanläggningen i Drottningholm genomfördes under våren och sommaren experiment i stora kar placerade utomhus. I karen placerades gäddor av varierande storlek, från enstaka kg upp till nästan nio kg, för att undersöka hur relationen mellan biomassa och mängden eDNA i vattnet ser ut. Dessutom undersöktes olika tätheter av gädda samt olika filterkombinationer för att optimera provtagningsmetoden.
Under hösten har arbetet flyttat in på lab. Inledningsvis har olika extraheringsmetoder testats med avseende på amplifieringsförmåga och kostnadseffektivitet, i syfte att hitta lämpliga sätt att analysera allt det material som samlats in i fält och via experiment under året.
Senhösten och vintern 2020/2021 är därmed fullt av analyserande, men också planerande! Under 2021 kommer ytterligare fältundersökningar att genomföras – med syfte att undersöka hur eDNA signaler förändras över säsong.
17 mars 2021 satte vi ut en fiskräknare i våtmarken Hemmesta sjöäng i Värmdö kommun utanför Stockholm. Fiskräknaren är placerad vid mynningen till våtmarken där den räknar, längdmäter och filmar alla fiskar som passerar in eller ut ur våtmarken. Du kan följa räknaren här
Under våren när gäddan leker kommer vi utöver att följa räkningen också ta vattenprover för eDNA kontinuerligt under hela vårsäsongen. På detta sätt kan vi undersöka hur lekvandring, lek och utvandring varierar tillsammans med mängden eDNA i våtmarkens utgående vatten. Provtagningen sker med tekniker som vi utvecklat under tidigare delar av projektet.
Studien i Hemmesta görs i samarbete med Sportfiskarna och Värmdö kommun där bland annat skolelever är med och förbättrar undervattensmiljön i och omkring Hemmesta sjöäng inom projektet Skolbäcken. Det är mycket positivt att vi tillsammans kan stärka varandras insatser och göra ännu mer nytta. Vi är också mycket tacksamma för de frivilliga personer som bidragit på olika sätt. Själva fiskräknaren kommer från TiVA medan drift och websändningen sköts av Fiskevårdsteknik som varit mycket behjälpliga under resans gång.
De stora fältarbetena inom ePIKE är nu avslutade, men vi är fortfarande väldigt aktiva. Under 2022 har vi tillbringat mycket tid i labbet och arbetat med utvecklingen av en qPCR-analys riktad mot en nukleär genetisk markör i flera kopior istället för de mer konventionella mitokondriella markörerna. Vi hoppas att detta tillvägagångssätt kommer att möjliggöra lika, eller till och med högre känslighet, vilket gör det möjligt att kvantifiera avsevärt lägre eDNA-koncentrationer och tillhandahålla ett gångbart alternativ till mitokondriella markörer. Dessutom, i kombination med en mitokondriell markör, förväntar vi oss också att kunna upptäcka aktiva lekhändelser genom att studera förändringen i förhållandet mellan nukleära och mitokondriella genkopietal.
Resultat under 2022
Vi är mycket glada och stolta över att den första ePIKE-publikationen kommit ut. Baserat på resultat från våra tidigare experiment visar det att de metoder vi har utvecklat kan kvantifiera gäddbiomassa, åtminstone under kontrollerade laboratorieförhållanden (Karlsson et al. 2022).
Vi har även publicerat ett förtryck av fältarbetet från 2020, där vi samarbetade med ReFisk-projektet och jämförde gäddans förekomst i lekområden under våren (Ogonowski et al. 2022). Spöprovfiske (d.v.s. spinnfiske) och eDNA visade en positiv korrelation, vilket tyder på att båda metoderna kan separera låg-hög gäddförekomst även i fält. Vi fann dock att vattentemperaturen var mycket viktig för detta förhållande. Eftersom det var mer fisk som lekte med ökande temperatur och därmed släppte ut mer DNA i vattnet och dessutom ökade gäddans rörelser inom vikarna, fann vi en ökad eDNA-signal med ökande temperatur. Att spöprovfiske och eDNA ger lite olika resultat är inte förvånande eftersom eDNA har potential att ta prov på en större del av populationen än spinnfiske, vilket är begränsat till större fiskar som är villiga att hugga på beten. Studien lyfte också fram vid vilka spatio-temporala skalor variationen i eDNA-signalen var störst, vilket ger användbar information för vårt fortsatta arbete med att utveckla ett användbart övervakningsverktyg för gädda.
Detta har pågått under 2023
Den modifierade qPCR-analysen som använder en nukleär genetisk markör håller på att utvärderas och optimeras. Preliminära resultat indikerar att analysen i alla praktiska termer är artspecifik och cirka 16 gånger känsligare jämfört med den mitokondriella COI-markören. Resultaten av denna studie förväntas publiceras senare i år.
Data som samlats in under 2021 från Hemmesta sjöäng kombinerat med fiskräkningsdata från fiskräknaren analyseras för närvarande med resultat som förväntas senare i år. Vi ser fram emot dessa resultat med spänning.
