Species interactions govern evolutionary and ecological effects of population harvesting

Abstract

Harvesting changes population abundance and can affect adaptation of several life-history traits. Harvesting can also have indirect effects ? effects on non-target species and secondary effects on target species ? because interactions between species in a community determine the relevant ecological and evolutionary feedback environment. Species interactions therefore influence the effect of harvesting on community structure and dynamics as well as on trait evolution. Yet, this problem has often been neglected. In this thesis I have studied how species interactions affect the response of target and non-target species to population harvesting, using multi-species models of population dynamics and trait evolution.



I show that species? evolutionary and ecological responses to harvesting depend on the community context. Specifically, the direction and magnitude of harvest-induced evolutionary changes in a trait depend on (1) the type of species interactions, (2) the strength of species interactions, and (3) which individuals in the population that are affected by interspecific interactions. Harvest-induced changes in spatial abundance patterns depend on (1) traits that influence species interactions, (2) local species interactions in combination with migration, and (3) the interplay between migration and traits determining local population dynamics. This thesis shows that evolutionary responses to harvesting depend on multiple ecological processes, and, conversely, suggests that trait evolution influence how harvesting affects population abundance patterns.



In conclusion, types of interspecific interactions that do not lead to a feedback between species can be disregarded when assessing qualitative harvesting effects on target species. In contrast, community feedback that results in indirect density-dependence or frequency-dependent selection needs to be accounted for in analyses of harvest-induced ecological and evolutionary effects on target and non-target species.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

FISKETS EFFEKTER BEROR PÅ SAMSPELET MELLAN ARTER Fiske och jakt, så kallad populationsbeskattning, påverkar den fiskade eller jagade populationen på en rad olika sätt. Den direkta effekten är uppenbar: dödligheten ökar, och antalet individer i populationen minskar. I förlängningen påverkar denna minskning också andra arter, som t ex äter eller äts av individerna i den beskattade populationen. Samspelet mellan arter förmedlar på så vis effekten av fiske och jakt till andra arter än målarten. Dessutom påverkar dessa förändringar i obeskattade arter i sin tur målarten. Sådana indirekta effekter av populationsbeskattning, dvs effekter på icke målarter samt sekundära effekter på målarten, som uppstår på grund av samspelet mellan arter vet vi idag lite om. I denna avhandling har jag studerat de förändringar i arters egenskaper, populationsstorlek och utbredning som fiske (eller annan populationsbeskattning) i flerartssamhällen orsakar. Med hjälp av matematiska flerartsmodeller av fiskade populationer så visar jag hur dessa förändringar beror på samspelet mellan arter. Till exempel kan nettoeffekten av fiske på en art bli den motsatta i ett samhälle med flera arter än vad enartsanalyser visar. Detta uppstår när de indirekta effekterna av fisket, förmedlad via målartens samspel med andra arter, är motsatt de direkta effekterna som fisket har på målarten. Riktningen och styrkan på de indirekta effekterna av fiske beror på flera samverkande faktorer, framför allt på följande fyra aspekter av arters samspel: (1) Hur arterna påverkar varandra. Ex: Fiske på konkurrerande arter kan leda till snabbare och kraftigare minskningar i storlek vid könsmognad än vad som visats i enartsanalyser. Fiske på en art som äts av en annan art kan ha motsatt effekt jämfört med enartsanalyser: fiske kan orsaka senare könsmognad. (2) Hur mycket de olika arterna påverkar varandra. Ex: Målartens känslighet för konkurrens kan förstärka fiskets effekt på storlek vid könsmognad, medan konkurrentens känslighet för konkurrens antingen kan förstärka eller försvaga den. (3) Vilka individer i populationen som påverkas av andra arter. Ex: Predation (när en art äter en annan) som bara sker på individer som är för små/unga för att bli könsmogna påverkar inte fiskets effekter på könsmognad, ökat fiske av gamla individer leder alltid till tidigare könsmognad. Om däremot gamla eller stora individer äts upp kan fiske leda till senare könsmognad. (4) Hur arterna sprider sig mellan områden, hur de påverkar varandra, och arters miljöbetingade egenskaper. Ex 1: Spridning mellan fiskade och ofiskade områden av målarten kan leda till att även icke målarter i ofiskade områden minskar pga fisket. Ex 2: Inrättande av fiskefria reservat kan leda till ökade fångster utanför reservaten, men gör det mer sällan hos arter med resursberoende kroppstillväxt därför att när antalet individer av en sådan art ökar (pga fiskestopp eller immigration) så växer de långsammare till följd av resursbrist, och fångstbiomassan minskar. Sammanfattningsvis visar denna avhandling att samspel mellan arter som inte leder till någon återkoppling till den fiskade arten (i de flesta fall) inte påverkar de kvalitativa effekterna som fisket har på målarten. Däremot måste analyser av fiskets effekter på andra arter, samt av kvantitativa effekter på målarter, ta hänsyn till hur olika arter påverkar varandra eftersom den återkoppling som samspelet skapar leder till indirekta effekter av fiske som kan skilja sig från fiskets direkta effekter.

• author: Gårdmark, Anna
• supervisor: Per Lundberg
• opponent: Prof. Law, Richard, Department of Biology, University of York, York, United Kingdom
• organization: Department of Biology
• publishing date: 2005
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology
• keywords: population harvesting, species interactions, ecological community, Ekologi, Ecology, competition, predation, fisheries, spatial dynamics, maturation, population dynamics, life-history evolution, adaptation
• in: SE-LUNBDS/NBTE-05/1016+146pp
• pages: 146 pages
• defense location: Blå Hallen, Ekologihuset, Sölvegatan 37, Lund
• defense date: 2005-05-27 09:00:00
• ISBN: 91-7105-222-4
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Theoretical ecology (Closed 2011) (011006011)
• id: 6529ee17-ffe7-429a-b35e-b756b6237184 (old id 544876)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:34:34
• date last changed: 2019-05-24 08:55:19