Övervakning av gädda med eDNA

Senast ändrad: 30 mars 2021
Gädda i vattnet. Foto.

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 forskningsprojektet ePIKE utvecklar och utvärderar vi eDNA som en skonsam metod för övervakning av gädda. Projektet består av laboratorieförsök, försök i mesokosmer samt försök i gäddans naturliga livsmiljö.

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  I samarbete med Sportfiskarna och Värmdö kommun har vi installerat en fiskräknare i Hemmesta sjöäng. Här kan du följa gäddornas vandring in i våtmarken i direktsändning .. 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.

Forskning pågår!

Verksamhet 2019

Verksamhet under 2019

Laboratorieexperiment med juvenila gäddor

Syftet med experimentet var att:

  1. erhålla eDNA-prover från gädda för att identifiera lämpliga primrar (mtDNA COI och 5S rDNA ITS)
  2. undersöka DNA-utsöndring och nedbrytningshastigheter
  3. 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.

Verksamhet 2020

Verksamhet under 2020

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.

Verksamhet 2021

Verksamhet under 2021

Fältverksamhet

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.

 

 

ePIKE i bilder

Person vid sjö som håller i en plastback med vatten. Foto.
Fältprovtagning i vikar. I varje vik provtogs eDNA längs ett antal transekter*. Varje transekt bestod av flera små delprover tagna kontinuerligt längs hela dess längd. *En transekt är en tänkt linje längs vilken prover tas.
Gädda liggande på marken. Foto.
Gädda av olika storlek och antal placerades i tankar utomhus för att undersöka sambandet mellan mängden gädda och mängden gädd-DNA som uppmätts i vattnet.
Plastflaskor och annan provutrustning på bord. Foto.
Provtagning av eDNA kräver steril utrustning och att strikta protokoll följs för att provtagningen ska ge tillförlitliga resultat.
Person som sitter böjd över provrör. Foto.
De genetiska analyserna görs vid vårt eget genlab på Drottningholm. Arbetet kräver flera steg för att utvinna och mäta det DNA som fastnat i filtret.
Två personer som håvar upp gäddor ur runt försökskar. Foto.
Martin Ogonowski och Josefin Sundin placerar gäddor i de utomhuskar som användes under experimenten.
Tre personer står i vatten och monterar grindar i trä. Foto.
Våren 2021 satte vi ut en fiskräknare i våtmarken Hemmesta sjöäng i Värmdö kommun. Utöver att följa räkningen kommer vi också att ta vattenprover för eDNA, och undersöka hur lekvandring, lek och utvandring varierar tillsammans med mängden eDNA i våtmarkens utgående vatten.

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.

Skiss över projektupplägg

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. 

Finansiering

ePike finansieras av Naturvårdsverkets forskningsbidrag i samarbete med Havs- och vattenmyndigheten. Ytterligare information om ePike och andra projekt inom samtalet "DNA-baserade metoder i miljöövervakning" finns på Naturvårdverkets webb.


Kontaktinformation

Anti Vasemägi, professor,
Institutionen för akvatiska resurser, SLU 
anti.vasemagi@slu.se, 010-478 42 77

Göran Sundblad, forskare
Institutionen för akvatiska resurser, Sötvattenslaboratoriet, SLU
goran.sundblad@slu.se, 010-478 42 92

Martin Ogonowski, forskare
Institutionen för akvatiska resurser, Sötvattenslaboratoriet, SLU
martin.ogonowski@slu.se, 010-478 42 08

Patrik Bohman, miljöanalytiker
Institutionen för akvatiska resurser, Sötvattenslaboratoriet, SLU
patrik.bohman@slu.se, 010-478 42 17

Josefin Sundin, forskare
Institutionen för akvatiska resurser, Sötvattenslaboratoriet, SLU
josefin.sundin@slu.se, 010-478 42 24

Erik Karlsson, doktorand
Institutionen för akvatiska resurser, Sötvattenslaboratoriet, SLU erik.karlsson@slu.se,  010-478 41 54