Combining individual-based models and advection models to assess climate change impact on Antarctic krill
Final Report Abstract
Antarktischer Krill ist eine Schlüsselart des Südozeans und wichtige Nahrungsquelle mariner Organismen. Klimawandelbedingte Lebensraumänderungen (Wassertemperatur, Meereis u.a.), eine Expansion der Krillfischerei, sowie sich erholende Bartenwalpopulationen setzen den Krill jedoch zunehmend unter Druck. Daher besteht ein großer Bedarf, die Auswirkungen solcher Stressoren auf Krillpopulationen zu verstehen und vorherzusagen. Eins der wichtigsten Werkzeuge dafür sind Simulationsmodelle, die die Lebensprozesse (vor allem Reproduktion und Wachstum) von Krill beschreiben. Ihre Eignung für die konkrete Fragestellung hängt wesentlich von den Prozessen ab, die sie berücksichtigen und den zur Verfügung stehenden Daten für ihre Parametrisierung und Validierung. Das Projekt hat wesentlich dazu beigetragen, das Spektrum der vorhandenen Modellwerkzeuge transparenter zu machen und zu erweitern. Dazu wurden: • neun verschiedene Simulationsmodelle analysiert, reimplementiert und vergleichend getestet. Diese Teilstudie legt den Grundstein für eine in der Klimavorhersage erprobten Praxis, Modellensembles anstelle von Einzelmodellen für Prognosen zu verwenden, um die Robustheit der Aussagen zu verbessern. • Ein individuen-basiertes Krillwachstumsmodell durch ein neues Modul erweitert, dass den Stoffwechsel der Organismen direkt an jahreszeitliche Veränderungen der Temperatur- und Lichtverhältnisse koppelt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass physiologische Anpassungen das Wachstum sowie den Reproduktionserfolg von Krillindividuen deutlich erhöht und essentiell für ihren Erfolg im Südozeans ist. • Eine neue Methode zur Verarbeitung akustischer Daten entwickelt, wie sie als Screenshots an Bord kommerzieller Krillfischereischiffe aufgenommen werden. Sie erlaubt es, das vertikale Migrationsverhalten von Krill zu quantifizieren und legt damit die Grundlage, die Beschreibung des lokalen Verhaltens der Organismen in individuenbasierten Modellen weiter zu verbessern. Das Projekt hat durch den erstmaligen umfangreichen Modellvergleich Pionierarbeit geleistet und dazu beigetragen, das vorhandene Methodenspektrum für die Krillmodellierung zu systematisieren und zu evaluieren. Die Entwicklung eines Moduls, dass die physiologische Anpassung des Stoffwechsels der Tiere an Umweltbedingungen beschreibt und die Entwicklung einer Methode kommerzielle Fischereidaten zu nutzen, erweitert das vorhandene Modellspektrum und leistet damit einen wesentlichen Beitrag für die Krillforschung.
Publications
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The impact of seasonal regulation of metabolism on the life history of Antarctic krill. Ecological Modelling, 442, 109427.
Bahlburg, Dominik; Meyer, Bettina & Berger, Uta
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Advancing individual-based models of Antarctic krill (Euphausia superba, Dana 1850). Dissertation, TU Dresden, submitted (the defense is scheduled to the 7.12.2023)
Bahlburg D.
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An intercomparison of models predicting growth of Antarctic krill (Euphausia superba): The importance of recognizing model specificity. PLOS ONE, 18(7), e0286036.
Bahlburg, Dominik; Thorpe, Sally E.; Meyer, Bettina; Berger, Uta & Murphy, Eugene J.
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An open and lightweight method to analyze the vertical distribution of pelagic organisms using echogram screenshots. Cold Spring Harbor Laboratory.
Bahlburg, Dominik; Böhrer, Thomas & Hüppe, Lukas
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Climate change impacts on Antarctic krill behaviour and population dynamics. Nature Reviews Earth & Environment, 5(1), 43-58.
Kawaguchi, So; Atkinson, Angus; Bahlburg, Dominik; Bernard, Kim S.; Cavan, Emma L.; Cox, Martin J.; Hill, Simeon L.; Meyer, Bettina & Veytia, Devi
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Plasticity and seasonality of the vertical migration behaviour of Antarctic krill using acoustic data from fishing vessels. Royal Society Open Science, 10(9).
Bahlburg, Dominik; Hüppe, Lukas; Böhrer, Thomas; Thorpe, Sally E.; Murphy, Eugene J.; Berger, Uta & Meyer, Bettina
