Marine populationer og økosystemers dynamik

Hovedtemaer i forskningen i marine populationer og økosystemers dynamik

DTU Aquas forskning i marine populationer og økosystemers dynamik ser på de processer, som styrer forholdet mellem rov- og byttedyr, f.eks. møde-rater mellem individerne og individernes næringskrav til vækst og reproduktion. Disse krav bestemmer ultimativt de basale energistrømme i økosystemet. 

Vi undersøger, hvordan fiskelarver lykkes med at blive store nok til at indgå som del af en bestand, hvad små fisk i de åbne vandmasser betyder for økosystemet, og hvilken rolle plankton spiller i økosystemerne. Vi ser på størrelser af individer og populationer, på antallet af arter og populationer, og på hvordan arter og populationer er fordelt i havet.  

Med udgangspunkt i mekanismerne udvikler vi fysisk-biologiske modeller, der beskriver processerne på individniveau og forudsiger, hvordan disse processer kan blive til forandringer i hele økosystemet. Modellerne skal fx se på individuelle fisks bevægelser og aktiviteter i forhold til føde og miljøforhold. Modellerne kan dermed danne grundlag for en beskrivelse af populationernes fordeling i økosystemet.  

Vores forskning ser også på modeller af hele økosystemer. Med disse modeller prøver vi at beskrive systemets tilstand og forandringer med enkle grundlæggende principper, som f.eks. forholdet mellem individers størrelse og deres energiforbrug.  

De forskellige individ-, populations- og systembaserede synsvinkler har som fælles mål at muliggøre forståelsen af, hvordan menneskeskabte påvirkninger, f.eks. fiskeri, interagerer med miljøforhold og miljøforandringer. 

Forskningen i marine populationer og økosystemers dynamik har fire hovedtemaer:

• Analyser af fiskeyngel og andre små havorganismer: hvordan de transporteres og spredes af havstrømme, og hvordan fiskeynglen vokser og overlever under variable miljøbetingelser, fødegrundlag, kemiske og fysiske faktorer.
• Analyser af artsinteraktioner: individ-baserede modeller, flerartsanalyser og -modeller, samspillet mellem rov- og byttefisk og samspillet mellem arter.
• Teoretiske analyser af samspillet mellem fiskeri, miljø og økosystemer i økologisk og evolutionær kontekst: fiskeriets betydning for hele økosystemer og indflydelsen af fiskeri på fiskenes evolution.
• Analyser af sammenhængen mellem klima og økosystemer: modeller, der kan beskrive klimaets effekt på vigtige livshistorieprocesser som vækst, dødelighed og forplantning samt disse processers betydning for økosystemernes dynamik.

Desuden udvikler DTU Aqua metoder, der skal understøtte forskningen:

• Økosystembaserede planer og metoder til indsamling af data og til monitering af populationer, økosystemer og oceanografiske parametre. De indsamlede data bruges til at teste, om modellerne holder.
• Metoder til mærkning af fisk med det formål at undersøge vækst, overlevelse, adfærd og vandringer. Metoderne kan vise fordelingen af fiskebestande i tid og rum. Ved hjælp af modeller kan man dernæst forudsige ændringer i fiskenes adfærd og deres fordeling i havet.

Forskningen i marine økosystemer anvender i sine analyser og modeller desuden viden fra de to tværfaglige forskningsprogrammer: Fiskebiologi og Populationsgenetik.  

Hvorfor forsker vi i marine populationer og økosystemers dynamik?

DTU Aquas forsker i marine populationer og økosystemers dynamik for at forstå de generelle principper for økosystemers dynamik og for at blive i stand til at udvikle modeller af økosystemerne.  

Vi undersøger nøgleprocesser på individniveau og skalerer op til populations- og økosystemniveau. F.eks. bliver individernes vandringer til populationsfordelinger i økosystemet. På denne måde får vi en viden om vækst og reproduktion, samspillet arterne imellem, forholdet mellem rov- og byttefisk, aldersfordelingen inden for den enkelte art samt adfærd i forbindelse med fødesøgning og vandringer. Vi bliver derved i stand til at forstå økosystemets tilstand og forandringer. 

Ud over denne generelle forståelse af økologiske og evolutionære processer, bliver vi også bedre til at forudsige den effekt fiskeri og klimaændringer har på økosystemerne.  

Vi arbejder med to typer af modeller:

• Statistiske modeller baseret på indsamling af videnskabelige data fra fiskeri, videnskabelige togter, målinger i havet og af klimaet og at integrere disse data i modeller af økosystemerne.
• Simulationsmodeller baseret på mekanistiske årsagssammenhænge og understøttet af eksperimentelle studier i laboratoriet, fra akvakultur og i felten.

Tilsammen giver de to typer af modeller et billede af økosystemernes tilstand, og de kan derfor bruges til at analysere og beregne konsekvenserne af fremtidige miljø- og klimaforandringer og af den måde vi udnytter havets ressourcer på, herunder fiskeri.  

Hvad bliver forskningen brugt til?

Forskningen i marine populationer og økosystemers dynamik bliver brugt til at skabe den viden, der er grundlaget for løbende at forbedre modeller af økosystemer. Totalbilledet af økosystemerne i havet illustrerer deres reaktioner på menneskeskabte og naturlige påvirkninger.  

Vores forskning og modeller skaber scenarier og forudsigelser af de naturlige og menneskeskabte påvirkninger af økosystemerne og kan bruges til en forvaltning, som tager højde for interaktioner mellem arter og klimaforandringer.  

Vi arbejder desuden med lokale tilpasninger af større klimamodeller, og vi udvikler modeller, der kan forudsige klimaets effekt på artsdiversiteten i fiskesamfund og på vigtige livshistorieprocesser som vækst, dødelighed og forplantning, og dermed forventede ændringer i økosystemerne.  

DTU Aquas ekspertise med at beskrive og modellere de marine økosystemer anvendes til at rådgive nationale og internationale myndigheder. Vi rådgiver blandt andet EU og Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri.