Phenotypic selection in an arctic ungulate population under rapid environmental change
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3146696Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for biologi [2616]
Sammendrag
Et raskt skiftende klima utgjør en utfordring for mange naturlige bestander som ikke kan spre seg til andre steder og må tilpasse seg endrede forhold. Kunnskap om økologiske faktorer, populasjonsdynamikk og genetisk bakgrunn er nødvendig for å forutsi den potensielle økologiske og evolusjonære utviklingen til disse ville populasjonene. Svalbardrein befinner seg i et hotspot for klimaendringer med lite rom for å endre utbredelsesområde, og vi vet mye om deres populasjonsdynamikk og økologiske interaksjoner. Arten er derfor en ideell studieorganisme for å analysere evolusjonære prosesser. I denne oppgaven har jeg undersøkt subpopulasjoner av svalbardrein i nordvestlige Spitsbergen for å se på styrke og retning av naturlig seleksjon som virker på ulike fenotypiske egenskaper målt på senvinteren. En mark-recapture-studie fra 2014-2022 med fokus på hunndyr ble brukt til å analysere seleksjon i kombinasjon med en genetisk stamtavle laget for å underbygge observasjonsdataene. Tre mål på fitness ble brukt: reproduktive fitness-mål var graviditet på senvinteren og tilstedeværelse av kalv ved hæl om sommeren, og mål på levedyktighet var overlevelse til neste år. Det ble funnet bevis for positiv seleksjon på kroppsmasse, kroppstilstand, benlengde og gevirstørrelse. Det var ingen bevis for at seleksjonen virket på målbart ryggfett, men denne egenskapen er notorisk vanskelig å måle i felt. Videre var det svakt bevis for stabiliserende seleksjon på gevirstørrelse med overlevelse som fitness-mål. Dette støtter opp under tidligere studier som fant at kroppsmasse spiller en viktig rolle i reproduksjonssuksess for svalbardrein, noe som indikerer at høyere kroppsmasse og bedre kroppstilstand kan resultere i høyere populasjonsvekst. Dyr i god tilstand og med høyere kroppsmasse (på senvinteren) vil ha en fordel, noe som er viktig med tanke på uforutsigbarhet i tilgang til mat om vinteren med økende klimaendringer. Resultatene fra denne studien fremhever at individuelle fenotypiske egenskaper kan påvirke populasjonsdynamikken hos svalbardrein, og understreker derfor viktigheten av å forstå evolusjonsprosessene i naturlige bestander som lever i raskt skiftende miljøer. Fremover er det avgjørende å undersøke det arvelige genetiske grunnlaget til egenskapene under seleksjon og kartlegge genene for disse egenskapene for å bedre forstå deres genetiske arkitektur og adaptive potensial. The rapidly changing climate poses a challenge to many natural populations that cannot disperse elsewhere and must adapt to changing conditions. Ecological factors, population dynamics and genetic background are needed to predict the potential ecological and evolutionary trajectories of these wild populations. Svalbard reindeer are found in a climate change hotspot with little room for range shift and much is known about the population dynamics and ecological interactions, posing an ideal study organism for analysing evolutionary processes. Here, I investigated Svalbard reindeer subpopulations in north-western Spitsbergen for strength and direction of natural selection acting on different phenotypic traits measured in late winter. A mark-recapture study from 2014-2022 with focus on female individuals was used to analyse selection in combination with a genetic pedigree created to support the observation data. Two reproductive fitness components and one viability fitness component were used, namely status of pregnancy in late winter, presence of calf at heel in summer, and survival to the next year. Evidence was found for positive selection on body mass, body condition, leg length and antler size. There was no evidence for selection acting on measurable backfat, however this trait is notoriously hard to measure in the field. Furthermore, there was weak evidence for stabilising selection on antler size with survival as the fitness component. This confirms previous studies that body mass plays an important role in reproductive success of Svalbard reindeer, indicating that higher body mass and better body condition may result in higher population growth rates. Animals in good condition and higher body mass (in late winter) will have an advantage, which is important considering increasing unpredictability in access to forage in winter due to climate change. Results of this study accentuate that individual phenotypic characteristics may influence population dynamics in Svalbard reindeer, and hence emphasize the importance of understanding the evolutionary processes in natural populations inhabiting rapidly changing environments. Crucial future steps are then to investigate the heritable genetic basis of the traits under selection and map the genes for these traits to better understand their genetic architecture and adaptive potential.