Search

Endrestøl, A., Andreasen, M., Brandsegg, H., Davey, M., Fossøy, F., Jacobsen, R.M. & Åström, J. 2023. Tidlig oppdagelse av nye landlevende fremmede arter. NINA Rapport 2197. Norsk institutt for naturforskning. Tidlig oppdagelse av nye fremmede arter kan bidra til å unngå store økonomiske og økologiske konsekvenser, gitt at man følger opp med en rask utryddelse eller kontroll av potensielle problemarter. I 2018 og 2019 ble det derfor utviklet og testet metodikk for kartlegging av landlevende fremmede karplanter og insekter (inkludert edderkoppdyr og spretthaler), der hovedmålet var oppdagelse av nye fremmede arter i tidlig etableringsfase i norsk natur. Fra 2020 ble det igangsatt en årlig kartlegging av 25 ruter. Her rapporteres resultatene fra kartleggingen i feltsesongen 2022. Det ble valgt ut 25 ruter (250 x 250 m) i Sørøst-Norge for årets kartlegging, som, tilsvarende som i foregående år, ble fordelt på (i) 15 ruter valgt ut automatisk basert på blant annet en hotspot-modell for forekomst av fremmede planter, og (ii) 10 ruter valgt ut manuelt nær potensielle spredningsveier som ikke fanges opp av den automatiske utvelgelsen, som for eksempel transport-knutepunkt og avfallsdeponi. Kartleggingen i 2021 var siste året i et treårig omløp, og videre forløp er basert på gjenbesøk av de tidligere undersøkte rutene. Utvalget av ruter i 2022 ble derfor tatt med utgangspunkt i overvåkingsrutene fra 2019 (med noen unntak). En malaisefelle for insektinnsamling ble satt ut i hver rute i starten av juni, med felletømminger hver fjerde uke til slutten av september, med totalt fire tømminger. Fremmede karplanter ble kartlagt i alle rutene i september. Det ble også utført en forenklet ANO-kartlegging i alle ruter, og dataloggere for temperatur, lysintensitet og fuktighet ble satt opp ved alle malaisefeller. Totalt 124 fremmede plantearter ble registrert fra de 25 rutene, inklusive flere fremmedarter som foreløpig er mindre vanlige i norsk natur, men som kan være i spredning. For insektinnsamlingen viste analyse av biomasse i prøvene at fangsten var størst i juni, men det var ingen forskjell på automatisk og manuelt utvalgte ruter i biomasse. De innsamlede insektene er identifisert ved DNA-metastrekkoding, der 10153 taksa ble påvist, hvorav 4894 (48%) ble indentifisert til art. Av disse ble 4615 bestemt med høy eller moderat arts-konfidens (sikkerhet i artsbestemmelse). I alt 21 av artene var definert som fremmedarter i Norge, 91 er klassifisert som potensielt nye fremmede arter i Norge, mens 161 er antatt oversette stedegne arter. Et utvalg prøver vil bli undersøkt morfologisk basert på mengden potensielle fremmede arter. Dette er basert på anbefalinger fra 2021, som påpekte at en større andel potensielle nye fremmedarter burde verifiseres morfologisk. Endrestøl, A., Andreasen, M., Davey, M., Fossøy, F., Jacobsen, R.M. & Åström, J. 2023. Early detection of new terrestrial alien species. NINA Report 2197. Norwegian Institute for Nature Research. Early detection of new alien species can result in prevention of great economic and ecological costs, provided it is followed up by rapid extermination or control of potentially problematic species. This was the rationale for developing (in 2018) and initiating (from 2019) a yearly survey of terrestrial alien vascular plants and insects (including Arachnida and Collembola), with the main goal being detection of new alien species in early establishment phase in Norwegian nature. This report contains the results from the field season of 2022. Twenty-five new sites (250 x 250 m) were selected in Southeast-Norway for this year’s survey. Like previous years, ten sites were automatically selected based on among others a hotspot model for occurrence of alien species, while fifteen sites were manually selected near introduction pathways such as transport hubs or waste disposal stations. The monitoring in 2021 was the last year in a three-year cycle, and further monitoring is thus based on revisiting the previously investigated sites. The selection of sites in 2022 was therefore based the monitoring sites from 2019 (with a few exceptions). One malaise trap for insect sampling was set up at each site in the beginning of June, and was emptied every fourth week until the end of September, resulting in four sampling periods. Alien plants were surveyed at all sites in September. A simplified ANO-survey was carried out at all sites, and loggers for temperature, light intensity and moisture were put up at all malaise traps. In total 124 alien plant species were registered from the 25 sites, including several alien species that at present are uncommon in Norwegian nature, but that might be in the process of expanding. The insect sampling found no significant difference in biomass of the samples from automatically or manually selected sites, while the sampled biomass was greatest in June. The collected insects have been identified by DNA meta-barcoding, where 10,153 taxa were detected, of which 4,894 (48%) were identified to species. Of these 4,615 were identified with high or moderate confidence, of which 21 were defined as alien species in Norway, 91 as potentially new alien species to Norway, and 161 are assumed to be overlooked native species. A set of samples will later be selected for additional morphological identification based on the amount of potential alien species in the samples. This is in accordance with recommendations from 2021, which pointed out that a greater proportion of potential new alien species should be verified morphologically.

With accelerated land conversion and global heating at northern latitudes, it becomes crucial to understand, how life histories of animals in extreme environments adapt to these changes. Animals may either adapt by adjusting foraging behavior or through physiological responses, including adjusting their energy metabolism or both. Until now, it has been difficult to study such adaptations in free‐ranging animals due to methodological constraints that prevent extensive spatiotemporal coverage of ecological and physiological data.Through a novel approach of combining DNA‐metabarcoding and nuclear magnetic resonance (NMR)‐based metabolomics, we aim to elucidate the links between diets and metabolism in Scandinavian moose Alces alces over three biogeographic zones using a unique dataset of 265 marked individuals.Based on 17 diet items, we identified four different classes of diet types that match browse species availability in respective ecoregions in northern Sweden. Individuals in the boreal zone consumed predominantly pine and had the least diverse diets, while individuals with highest diet diversity occurred in the coastal areas. Males exhibited lower average diet diversity than females.We identified several molecular markers indicating metabolic constraints linked to diet constraints in terms of food availability during winter. While animals consuming pine had higher lipid, phospocholine, and glycerophosphocholine concentrations in their serum than other diet types, birch‐ and willow/aspen‐rich diets exhibit elevated concentrations of several amino acids. The individuals with highest diet diversity had increased levels of ketone bodies, indicating extensive periods of starvation for these individuals.Our results show how the adaptive capacity of moose at the eco‐physiological level varies over a large eco‐geographic scale and how it responds to land use pressures. In light of extensive ongoing climate and land use changes, these findings pave the way for future scenario building for animal adaptive capacity., With accelerated land conversion and global heating at northern latitudes, it becomes crucial to understand, how life histories of animals in extreme environments adapt to these changes. By integrating omics, we characterize eco‐physiological adaptations that show how moose diet and metabolism differ across three biogeographic zones. The biomarkers identified in this study pave the way for future scenario building for animal adaptive capacity.

Monitoring marine resource exploitation is a key activity in fisheries science and biodiversity conservation. Since research surveys are time consuming and costly, fishery-dependent data (i.e., derived directly from fishing vessels) are increasingly credited with a key role in expanding the reach of ocean monitoring. Fishing vessels may be seen as widely ranging data-collecting platforms, which could act as a fleet of sentinels for monitoring marine life, in particular exploited stocks. Here, we investigate the possibility of assessing catch composition of single hauls carried out by trawlers by applying DNA metabarcoding to the dense water draining from fishing nets just after the end of hauling operations (hereafter "slush"). We assess the performance of this approach in portraying β-diversity and examining the quantitative relationship between species abundances in the catch and DNA amount in the slush (read counts generated by amplicon sequencing). We demonstrate that the assemblages identified using DNA in the slush satisfactorily mirror those returned by visual inspection of net content (about 71% of species and 86% of families of fish) and detect a strong relationship between read counts and species abundances in the catch. We therefore argue that this approach could be upscaled to serve as a powerful source of information on the structure of demersal assemblages and the impact of fisheries.

Over the last decade, remarkable improvements have been made in the field of metabarcoding-based tools for routine ecological status assessments. However, important issues are yet to be solved to fulfil the European Water Framework Directive (WFD) requirements and standards. These limitations, which include problems related to e.g. the lack of a complete COI macroinvertebrate barcode database available for the Iberian Peninsula Murria 2020, or the scarce recovery of specific taxa due to DNA extraction and/or PCR amplification bias, are especially difficult to overcome for routine freshwater macroinvertebrate monitoring. For that purpose, a large-scale study is on going to test how metabarcoding data can infer existing macroinvertebrate morphotaxonomy-based biotic indexes and ecological status of Iberian rivers. Freshwater macroinvertebrates were selected as a Biological Quality Element and identified by using both morphological and metabarcoding approaches. The mitochondrial gene for cytochrome c oxidase subunit I (COI) was used as a DNA Barcode. Taxonomic coverage, taxonomic composition metrics and ecological status obtained from both approaches were analysed. Physical and chemical variables obtained during the routine biomonitoring, as well as other ecological parameters including biodiversity indexes, were also assessed. Multivariate data analysis of these environmental and biotic data obtained from both approaches were compared. Results seem to support the hypothesis Kuntke 2019 that the DNA-metabarcoding approach might deliver similar quality assessments results to the morphological approach, though some refinement must be done at the different steps of the process prior to establish a reliable procedure allowing the alternative use of both methods giving similar results for the ecological status classes marked by the WFD.

Jacobsen, R.M., Andreasen, M., Davey, M., Endrestøl, A., Fossøy, F., Gastinger, J., Laugsand, A.E., Often, A., Åström, J. 2021. Tidlig oppdagelse av nye landlevende fremmede arter. NINA Rapport 2065. Norsk institutt for naturforskning. Tidlig oppdagelse av nye fremmede arter kan bidra til å unngå store økonomiske og økologiske konsekvenser, gitt at man følger opp med en rask utryddelse eller kontroll av potensielle problemarter. I 2018 og 2019 ble det derfor utviklet og testet metodikk for kartlegging av landlevende fremmede karplanter og insekter, der hovedmålet var oppdagelse av nye fremmede arter i tidlig etableringsfase i norsk natur. Fra 2020 ble det igangsatt årlig kartlegging av 25 ruter. Her rapporteres resultatene fra kartlegging i feltsesongen 2021. Det ble valgt ut 25 nye ruter (250 x 250 m) i Sørøst-Norge for årets kartlegging, som foregående år fordelt på (i) 15 ruter valgt ut automatisk basert på blant annet en hotspot-modell for forekomst av fremmede planter, og (ii) 10 ruter valgt ut manuelt nær potensielle spredningsveier som ikke fanges opp av den automatiske utvelgelsen, som transportknutepunkt og avfallsdeponi. En malaisefelle for insektinnsamling ble satt ut i hver rute i starten av mai, med felletømminger hver fjerde uke til slutten av august, for totalt fire tømminger. Fremmede karplanter ble kartlagt i alle rutene i september, i tillegg ble ti ruter kartlagt tidligere i sesongen (mot slutten av juni) for å vurdere effekt av tidspunkt for kartlegging på artsfunnene. Det ble også utført en forenklet ANO-kartlegging i alle ruter, og dataloggere for temperatur, lysintensitet og fuktighet ble satt opp ved alle malaisefeller. Totalt 152 fremmede plantearter ble registrert fra de 25 rutene, inklusive en sannsynlig ny fremmedart (rød hestekastanje, Aesculus ×carnea), en dørstokkart (tyttebærmispel, Cotoneaster hjelmqvistii) og flere fremmedarter som foreløpig er mindre vanlige i norsk natur, men som kan være i spredning og potensielt bli problematiske dersom tiltak ikke settes inn tidlig (f.eks. grønnor, Alnus alnobetula). Vi fant ingen effekt av kartleggingstidspunkt på artssammensetningen, og heller ingen effekt av metode for ruteutvelgelse på antall fremmede plantearter. For insektinnsamlingen viste analyse av biomasse i prøvene at fangsten var størst i månedsskiftet juli/august, men det var ingen forskjell på automatisk og manuelt utvalgte ruter hverken i biomasse eller artsantall. De innsamlede insektene ble i hovedsak identifisert ved DNA-metastrekkoding. Kun 10 % av prøvene ble valgt ut for morfologisk identifisering av biller og sommerfugler som en kontroll. Metodikken for DNA-metastrekkoding er stadig under utbedring, med målsetning om å gi gode data uten å ødelegge selve insektindividene. Allikevel ble resultatet i 2021 som i 2020 at DNA-analysene påviser færre arter biller enn det som blir funnet ved morfologisk identifisering av samme prøver, mens for sommerfugler er det motsatt påvist flere arter ved DNA-analyse. DNA-analysene påviste 9860 taksa av insekter, der 4146 ble identifisert til art. Det ble påvist 21 kjente fremmedarter, deriblant svartrumpeedderkopp (Ostearius melanopygius) som tidligere er funnet på importerte hageplanter. Artsfunn fra DNA-metastrekkoding krever nøye gjennomgang i etterkant for å vurdere hvor sikker artsbestemmelsene er og hvorvidt tilsynelatende nye arter er nye fremmedarter eller ukjente norske arter. En grundig gjennomgang av de totale artslistene har ikke vært mulig innenfor rammene av dette prosjektet. En foreløpig gjennomgang har avdekket flere potensielle nye fremmedarter, som bladlusene Periphyllus acericola og Drepanosiphum aceris, som begge er knyttet til fremmede plantearter (henholdsvis platanlønn, Acer pseudoplatanus, og naverlønn, Acer campestre) og bladlusa Tinocallis takachihoensis, som er en asiatisk art som er introdusert til Europa. Vi anbefaler at DNA-dataene for insekter gjennomgås grundig i 2022, og at potensielle nye fremmedarter verifiseres morfologisk. Jacobsen, R.M., Andreasen, M., Davey, M., Endrestøl, A., Fossøy, F., Gastinger, J., Laugsand, A.E., Often, A., Åström, J. 2021. Early detection of new terrestrial alien species. NINA Report 2065. Norwegian Institute for Nature Research. Early detection of new alien species might result in prevention of great economic and ecological costs, provided it is followed up by rapid extermination or control of potentially problematic species. This was the rationale for developing (in 2018) and initiating (from 2019) a yearly survey of terrestrial alien vascular plants and insects, with the main goal being detection of new alien species in early establishment phase in Norwegian nature. This report contains the results from the field season of 2021. Twenty-five new sites (250 x 250 m) were selected in Southeast-Norway for this year’s survey. Like previous years, ten sites were automatically selected based on among others a hotspot model for occurrence of alien species, while fifteen sites were manually selected near introduction pathways such as transport hubs or waste disposal stations. One malaise trap for insect sampling was set up at each site in the beginning of May, and was emptied every fourth week until the end of August, resulting in four sampling periods and 100 insect samples. Alien plants were surveyed at all sites in September, while ten sites were additionally surveyed earlier in the season (late June) to assess the effect of survey period on species registrations. A simplified ANO-survey was carried out at all sites, and loggers for temperature, light intensity and moisture were put up at all malaise traps. In total 152 alien plant species were registered from the 25 sites, including a probable new alien species (red horse-chestnut, Aesculus × carnea), a doorknocker species (Cotoneaster hjelmqvistii) and several alien species that at present are uncommon in Norwegian nature, but that might be in the process of expanding and could potentially become problematic if measures are not taken (e.g. Alnus alnobetula). There was no significant effect of survey period on the composition of the alien plant community, and there was no difference between automatically and manually selected sites in number of alien species registered. Likewise, the insect sampling found no significant difference in biomass or species number of the samples from automatically or manually selected sites, while the sampled biomass was greatest in July/August. The insect samples were identified by DNA-metabarcoding, with 10% of the samples being chosen for additional morphological identification of Coleoptera and Lepidoptera as a control. The methodology for the DNA-metabarcoding is continually being adjusted, to provide good data without destroying the insect individuals. Even so, beetle species were poorly represented by DNA-data compared with the morphological control, while the opposite was the case for butterflies. The DNA-analysis detected 9860 taxa of insects, of which 4146 were identified to species. Twenty-one known alien species were detected, such as the sheetweb spider Ostearius melanopygius (potentially high risk) which has previously been found in imported garden plants. The species lists from DNA-metabarcoding demands careful assessment of the species identification, and of whether potentially new species are likely to be new alien species or unknown Norwegian species. This has not been possible within the limits of this project. However, a preliminary evaluation has uncovered several potentially new alien species, such as the aphids Periphyllus acericola and Drepanosiphum aceris, which are associated with alien plant species (sycamore maple, Acer pseudoplatanus, and field maple, Acer campestre, respectively), and the aphid Tinocallis takachihoensis which is an Asian species introduced to Europe. The DNA-data for insects should be assessed further in 2022, and potentially new alien species should be verified by morphologically identifying the individuals from the relevant sample.

Jacobsen, R.M., Endrestøl, A., Davey, M., Often, A., Andreasen, M., Laugsand, A.E., Sandercock, B.K., Fossøy, F., Åström, J. Tidlig oppdagelse av nye landlevende fremmede arter. 2020. NINA Rapport 1914. Norsk institutt for naturforskning. Fremmede arter som blir invaderende kan være svært kostbare for samfunnet, både i skadeeffekter og tiltakskostnader. Tidlig innsats vil derfor være viktig både fra et samfunnsøkonomisk og et økologisk perspektiv. Dette prosjektet er en videreføring av et tidligere utviklet overvåkingssystem med mål om å oppdage nye fremmede, landlevende arter av karplanter og insekter i tidlig etableringsfase i norsk natur. Utvikling av overvåkingsdesign og kartleggingsmetodikk er presentert i tidligere rapporter, her presenterer vi resultater fra årets kartlegging. Det ble valgt ut 25 ruter (250 x 250 m) i Sørøst-Norge til dette feltarbeidet. Av disser ble 15 ruter valgt ut automatisk, basert på kartlag som kan knyttes til forekomst av fremmede planter. De resterende 10 rutene ble valgt ut manuelt nær potensielle spredningskilder for fremmede arter, som avfallsdeponi eller transportknutepunkt. En malaisefelle ble satt opp på hver rute i midten av juni, og ble tømt regelmessig til slutten av august. Fremmede karplanter ble kartlagt i september av erfarne botanikere med en øvre tidsgrense per rute på 5 timer. Ti ruter ble kartlagt dobbelt (av ulike botanikere) for å kunne estimere tilstedeværelse- og deteksjonsrate. For insektene ble disse estimatene basert på to tømminger med to ukers mellomrom. Totalt 175 fremmede plantearter ble registrert fra de 25 rutene, med et gjennomsnitt på 26 fremmede arter per rute. Flertallet av artene (47) var vurdert til svært høy risiko (SE) på Fremmedartslista 2018. Det ble også funnet en ny fremmed art, Cyperus cf. erythrorhizos, innen ruta på avfallsdeponiet på Øra, Fredrikstad. Insektene ble identifisert hovedsakelig ved DNA-metastrekkoding, men biller (Coleoptera) og sommerfugler (Lepidoptera) ble plukket ut fra 10 prøver for morfologisk identifikasjon som en kontroll. DNA ble ekstrahert fra prøvene med en ikke-destruktiv metode (lysering) for å bevare individene som referansemateriale. Lyseringsmetodikken fungerte ikke like godt for alle artsgrupper, og vil derfor videreutvikles neste år for å forbedre resultatet. Vi fant også en positiv sammenheng mellom sekvenseringsdybde og antall arter i prøvene, noe som kan tyde på at vi ikke finner alle artene i prøver med lav sekvenseringdybde (få DNA-sekvenser). DNA-metastrekkodingen resulterte i en liste på 20 arter insekter og edderkoppdyr fra Fremmedartslisten 2018, blant annet gulrotvevkjerringen Opilio canestrinii som er vurdert til svært høy risiko (SE). Flertallet av artene (7) var vurdert til lav risiko (LO) på Fremmedartslista (Artsdatabanken 2018). Ingen av sommerfuglene som ble morfologisk bestemt, viste seg å være fremmede arter, mens blant de morfologisk bestemte billene fant vi muggbillen Stephostethus angusticollis fra ruta ved Mile i Nedre Eiker. Samme art ble registrert for første gang i Norge på samme lokalitet i løpet av dette prosjektets overvåking i 2019, men det er uklart hvorvidt dette er en ny fremmed art eller en oversett norsk art. Det samme gjelder korvingebillen, Atheta triangulum, som ble registrert for første gang i Norge (Svelvik) i dette prosjektet i år. DNA-metastrekkodingen påviste også 66 potensielt nye fremmede arter insekter, hvorav en del riktignok kan være oversette norske arter. Enkelte av disse er sannsynligvis nye fremmede arter, som møllen Haplotinea ditella og snyltevepsen Aphidius eadyi. Utbredelsesmodellering basert på data fra alle år (2018-2020) bekreftet i stor grad tidligere resultater, som at arter i høyere risikokategori har høyere sannsynlighet for både tilstedeværelse og deteksjon. Dette prosjektet er nå inne i en prosjektperiode som varer til 2024. Vi kommer til å kartlegge 25 ruter med samme metodikk neste år, og foreslår å fortrinnsvis bruke nye ruter da. Hvis vi legger opp til et treårig omløp før gjenbesøk og inkluderer 2019 i første omløp, kan vi da starte andre omløp i 2022 med gjenbesøk av ruter fra 2019, og fullføre andre omløp i 2024. Jacobsen, R.M., Endrestøl, A., Davey, M., Often, A., Andreasen, M., Laugsand, A.E., Sandercock, B.K., Fossøy, F., Åström, J. 2020. Early detection of new terrestrial alien species. NINA Report 1914. Norwegian Institute for Nature Research. Alien species that become invasive can be very costly for society, both in terms of negative impact on nature and cost of control measures. Thus, early measures are preferable both from an economic and an ecological perspective. This project is an extension of earlier development of a surveillance system intended to detect new alien, terrestrial species of vascular plants or insects in early establishment phase in Norwegian nature. Development of surveillance design and mapping methodology is presented in previous reports, here we present results from this year’s surveys. Twenty-five sites (250 x 250 m) were chosen in Southeast Norway for this year’s field work. Fifteen of these sites were chosen by an automatic procedure based map layers associated with occurrence of alien plant species. The remaining ten sites were manually placed near potential sources of alien species, such as waste disposal facilities and transport hubs. One malaise trap was installed at every site in the middle of June, with regular emptying until the end of August. Alien plants were surveyed in September by experienced botanists with an upper time limit per site of 5 hours. In total, 175 alien plant species were registered at the 25 sites, with on average 26 alien species per site. The majority of the species (47) were assessed as very high risk (SE) at the Norwegian list of alien species (Artsdatabanken 2018). One new alien species, Cyperus cf. erythrorhizos, was registered at the site located by a waste disposal facility at Øra, Fredrikstad. Insects were mainly identified by DNA-metabarcoding, but beetles (Coleoptera) and butterflies (Lepidoptera) from 10 samples were also morphologically identified as a control. DNA was extracted non-destructively by lysis from the samples, in order to preserve the specimens as references. The success of the lysis methodology varied according to species group, and the method will therefore be further developed next year. We also found a positive correlation between sequencing depth and number of species detected in the samples, which indicates that not all species are detected in samples with low sequencing depth (few DNA sequences). DNA-metabarcoding resulted in a list of 20 invertebrate species registered on the Norwegian list of alien species (Artsdatabanken 2018), among others the harvestman Opilio canestrinii which is considered to have severe ecological impact (SE). However, the majority of the species (7) were considered to have low ecological impact (LO). None of the morphologically identified butterflies were considered alien species, but among the morphologically identified beetles there were two potentially alien species. The fungus beetle Stephostethus angusticollis was registered from the site at Mile, Nedre Eiker, where it had also been found by the same surveillance project in 2019. Last year’s registration was the first of this species from Norway, but it remains unclear whether this is a new alien species or an overlooked Norwegian species. The same applies for the rove beetle Atheta triangulum, which we registered in Norway (Svelvik) for the first time this year. There were also 66 insect species detected by DNA-metabarcoding that might be new alien species, although several might be overlooked Norwegian species. However, some of these species are likely to be new alien species, such as the moth Haplotinea ditella and the parasitoid wasp Aphidius eadyi. Occupancy models based on data from all years (2018-2020) largely confirmed earlier results, such as higher likelihood of both occupancy and detection for species in higher risk categories. This project is now in a project period lasting until 2024. We will survey 25 sites with the same methodology next year, and suggest to mainly use new sites. If we aim for a three-year rotation of sites and include 2019 in the first rotation, then we can start the second rotation in 2022 with repeated use of sites from 2019 and finish the second rotation in 2024.

Jacobsen, R.M., Endrestøl, A., Magnussen, K., Fossøy, F., Brandsegg, H., Davey, M., Hand-berg, Ø.N., Hanssen, O., Majaneva, M.A.M., Navrud, S., Often, A., Sandercock, B.K., Åström, J. 2020. Tidlig oppdagelse av nye fremmede arter i Norge - Uttesting og videreutvikling av overvåkingssystem for fremmede terrestriske karplanter og insekter. NINA Rapport 1729. Norsk institutt for naturforskning. Arter som spres utenfor deres naturlige utbredelsesområde med menneskelig hjelp, enten tilsiktet eller utilsiktet, anses som fremmede arter der de innføres. Utilsiktet spredning av arter i forbindelse med transport av mennesker og varer har økt i takt med økende globalisering. Et fåtall av de fremmede artene fører til skadelige og negative effekter på lokalt biologisk mangfold, økosystemtjenester, jordbruk og/eller menneskelig velferd og disse benevnes ofte som invaderende arter. Det er beregnet at invaderende arter fører til mange hundre milliarder i samfunnsøkonomiske kostnader (kr) på global skala årlig. Ideelt sett skulle all introduksjon av skadelige, fremmede arter blitt unngått da dette ville gitt de laveste kostnadene, men i praksis er dette sjelden gjennomførbart. Det nest beste alternativet er å oppdage nye fremmede arter tidlig, for å kunne respondere med tiltak for bekjempelse eller kontroll i de tilfellene der det er nødvendig. Dette konseptet kalles «tidlig oppdagelse og rask respons». For å oppnå «tidlig oppdagelse og rask respons» i forhold til nye fremmede arter, trengs et tilpasset overvåkingssystem, en protokoll for risikovurdering, et varslingssystem og en protokoll for passende respons. Prosjektet «Tidlig oppdagelse og varsling av landlevende fremmede arter i Norge» har hatt som målsetting å utforme et overvåkingssystem for tidlig oppdagelse og varsling av nye fremmede arter av terrestriske karplanter, insekter og edderkoppdyr i tidlig etableringsfase i norsk natur. Prosjektet startet i 2018 og ble videreført i 2019 hvor vi har fokusert på uttesting av visse aspekter ved designet fra 2018. Feltmetodikken for 2019 er basert på erfaringene og anbefalingene fra et pilotprosjekt gjennomført i 2018. Kartleggingsmetodikken fra 2018 ble i 2019 testet ut i ytterligere 20 ruter (250 x 250 m) i Sørøst-Norge, baserte på SSB sitt rutenett. Rutene ble valgt ut enten automatisk ved vekting fra en «hotspot»-analyse av forekomst av fremmede arter (10 ruter) eller manuelt ved subjektive vurderinger (10 ruter). For karplantekartleggingen ble grundig metodikk valgt basert på «random walk» og en øvre grense for tidsbruk i ruta til fem timer. Endret og ny metodikk i 2019 medførte oppdaterte kostnadsanslag for de ulike behandlingene. Kartlegging av insekter ble gjort med malaisefeller (jf. enkel metodikk), men for fem ruter testet vi også i tillegg innsamling med G-vac (grundig metodikk) og fallfeller (omfattende metodikk). Alle insektprøver foruten fallfeller ble samlet på etanol. Etanolen ble filtrert og gjennomgikk DNA-ekstraksjon. Materialet ble så analysert med metastrekkoding, samt morfologisk artsbestemmelse av sommerfugler og biller for 10 prø-ver. 70 av prøvene ble siden re-analysert basert på en ikke-destruktiv lyseringsmetode. Det ble funnet totalt 158 risikovurderte fremmede plantearter i de 20 rutene i 2019. Dette er det samme antallet per rute som ble funnet i 2018 (120 fremmede plantearter fra 15 ruter). Fra de 20 malaisefellene, ble det med metastrekkoding av filtrert etanol (80 prøver) definert 1738 taksa, mens det for lyseringsmetoden (70 prøver) ble 2558 taksa identifisert. Totalt for begge år ble det påvist 3419 taksa, hvorav 15 var risikovurderte fremmedarter (13 i 2018, 10 i 2019, 8 felles). Fra den samlede artslisten for begge år og all metodikk fant vi 66 potensielt nye arter for Norge. Disse kan både være oversette stedegne arter, eller nye fremmede arter i Norge. Vi modellerte sannsynligheten for tilstedeværelse og oppdagbarhet ved hjelp av repeterte kartlegginger (karplanter) og flere tømminger (insekter). De to modellene med størst støtte hadde variasjon av utbredelse og oppdagbarhet av fremmede karplanter som varierte med både år og risikokategori. Den endrede kartleggingsmetodikken (grundig) medførte en sannsynlighet for påvisning av fremmede karplanter som var høyere i 2019 enn for 2018 for alle fem risikokategorier. Oppdagbarheten økte gjennomsnittlig med 0.12 (0.08–0.29) i 2019 i forhold til i 2018 for de tre høyeste risikokategoriene (PH-SE). De fremmede insektene (samt de potensielt nye) hadde variasjon i utbredelse og oppdagbarhet som varierte med risikokategori, mens den modellen med nest størst støtte, også inkluderte andel bebyggelse. Insekter og karplanter ble analysert per risikokategori, det vil si at vi ikke skiller ut artsspesifikke sannsynligheter for forekomst og oppdagelse. Disse hadde gjennomgående både høyere forekomstsannsynlighet og oppdagelsesannsynlighet, slik at det totalt sett er mer vanlig å observere fremmede karplanter enn insekter. Kun for gruppen «NK» ser det ut til at man trenger å besøke opp mot 150 ruter, mens for de andre kategoriene oppnår man en høy observasjonssannsynlighet ved 50 eller færre ruter. For de fleste kategoriene av insekter ser det ut til at vi får en høy observasjonssannsynlighet ved mellom 50 og 100 ruter. Dette er for de artene vi har påvist, men det vil altså kunne finnes mange flere sjeldne arter som vi ikke har klart å fange opp. Konklusjonen er dermed at vi har liten evne til å oppdage arter som er etablert på i størrelsesorden 500 eller færre ruter. Med beste anslag basert på resultater i dette prosjektet, kan vi estimere at med et budsjett på 1,5 millioner kr i året (kostnader tilsvarende 18 millioner kr i samfunnsøkonomisk nåverdi) oppdages i underkant av 1 art (0,9) i løpet av en seksårsperiode og ca. 7 arter i løpet av en analyseperiode på 40 år. Tilsvarende tall for mellom-alternativene er ca. 1,5 arter i løpet av seks år og 10 arter i analyseperioden, og for det høyeste kostnadsnivået er det anslått at 2,6 arter oppdages i en seksårsperiode og 18 arter i analyseperioden. Vi kan da tenke oss at vi sparer tiltakskostnader for det samme antall arter som oppdages i løpet av analyseperioden. Det vil si at samfunnet kan spare anslagsvis 10–500 millioner kr per art for henholdsvis 7, 10 og 18 arter. Dette tilsier at alle overvåkingsnivåene er samfunnsøkonomisk lønnsomme med god margin. Det er dermed mye som tyder på at det vil være samfunnsøkonomisk lønnsomt å innføre et tidlig varslingssystem, gitt at man behandler informasjonen man får fra systemet og utnytter denne til å sette inn tiltak tidligere enn man ellers ville gjort. Gitt de store kostnadene forbundet med mange fremmede arter, kan man argumentere for at det beste programmet blant de mest kostnadskrevende bør anbefales for å gi økonomiske besparelser på sikt. For å få full effekt av et slikt program, må man imidlertid være sikker på at tidlig oppdagelse og varsling også medfører at det gjennomføres tiltak «tidlig», og dermed forhindrer etablering og videre spredning av de fremmede skadelige artene, slik at samfunnet faktisk oppnår den samfunnsøkonomiske nytten som tiltaket kan gi. På grunn av den store usikkerheten i 1) tallmaterialet for forekomst av antall arter på de lokalitetene som overvåkes, 2) sannsynligheten for å oppdage en ny, fremmed art gitt at den finnes på lokaliteten, 3) sannsynligheten for at det faktisk settes inn tiltak og 4) kostnader ved bekjempelsestiltak, er det vanskelig å si klart at ett ambisjonsnivå for overvåking er klart mer samfunnsøkonomisk lønnsomt enn et annet. Det vi kan si, er at innen samme kostnadsnivå gir grundig metodikk på relativt mange lokaliteter i områder nær de største byene høyest sannsynlighet for å oppdage fremmede arter, og dermed potensielt størst samfunnsøkonomisk nytte. Kostnadseffektiviteten, målt som estimert oppdagede fremmede arter per overvåkingskrone, er ganske lik ved de ulike ambisjonsnivåene. Vi kan derfor heller ikke ut fra kostnadseffektivitets-beregninger anbefale et ambisjonsnivå fremfor et annet. Vi anbefaler en videreutvikling av overvåkingsprosjektet for tidlig oppdagelse av nye fremmede arter i Norge, jf. de anbefalinger og erfaringer som er gitt i tidligere rapport og denne, inklusive en videreutvikling av prediksjonsmodellen for utvelgelse av ruter og videreutvikling av DNA-metastrekkoding som metode for artsidentifisering. Jacobsen, R.M., Endrestøl, A., Magnussen, K., Fossøy, F., Brandsegg, H., Davey, M., Handberg, Ø.N., Hanssen, O., Majaneva, M.A.M., Navrud, S., Often, A., Sandercock, B.K., Åström, J. 2020. Early detection and warning of new alien species in Norway – Testing and developing surveillance of alien terrestrial vascular plants and insects. NINA Report 1729. Norwegian Institute for Nature Research. Undesirable species that spread outside their natural range due to either intentional or unintentional human activity, are considered alien species in their introduced range. Unintentional proliferation of alien species has increased as a response to increased globalization. Some of these alien species can become established and cause major negative effects (invasive) on local biodiversity, ecosystem services, agriculture, and human welfare, and several billions US$ in socio-economic costs per year at a global scale. Prevention of the introduction of invasive alien species via quarantines or other measures may have the lowest economic cost, however, such measures are rarely feasible. The best alternative may be “early detection and rapid response” (EDRR) programs that are aimed to detect new alien species early for targeting management actions for eradication or control as needed. An EDRR program for new alien species requires four core elements: an appropriate monitoring system, a risk assessment protocol, a warning system, and an appropriate set of response protocols. Our project «Early detection and warning of terrestrial alien species in Norway» aims to design a surveillance system for early detection and warning of new alien species of terrestrial vascular plants, insects, and spiders at an early phase of establishment in natural areas of Norway. Our 2-year project was conducted in 2018-2019 with an initial sampling design in 2018 that was modified and improved in 2019. The field methodology for 2019 was based on our experience and recommendations from the pilot project in 2018. The basic survey methodology from 2018 was expanded in 2019 with addition of 20 new study routes based on Statistics Norway's grid network (250x250 m). New routes were selected either automatically by weighting from a hotspot analysis of occurrence of alien species (10 routes) or by subjective assessments by experts (10 routes). For initial surveys of vascular plants, observers searched the routes using a random walk with an upper limit for time spent in the five-hour route (thorough methodology). The modified search procedures resulted in updated cost estimates for our survey options. Mapping of insects was done with malaise traps (cf. simple methodology), but for five routes we also tested collection with G-vac (thorough methodology) and pitfall traps (extensive methodology). All insect samples except pitfall traps were collected into ethanol as a storage media. The ethanol was filtered, and DNA extractions were conducted on the ethanol fluid. All DNA materials were analyzed with meta-barcoding, and a subset of 10 samples were also processed for morphological identification of butterflies and beetles. 70 samples were later re-analyzed based on a non-destructive lysis method. A total of 158 species of alien plants with risk assessments were found in the 20 routes in 2019, which the same amount found per routes in 2018 (120 alien plant species 15 routes). In 2019, 80 Malaise traps samples (four rounds, 20 routes) were identified to a total of 1738 taxa with metabar-coding of ethanol. Re-analysing 70 of the samples with lysis yield 2558 taxa. A total of 3419 taxis were detected across both years, of which 15 were risk-assessed foreign species (13 in 2018, 10 in 2019, 8 found in both years). In addition, we recorded a total of 66 species that were potentially new to Norway in our 2-year project (all methods), which may be either non-discovered native species or new alien species in Norway. We modeled the probability of occupancy and detection with occupancy models with repeated visits by different skilled observers (vascular plants) or multiple rounds of sampling (invertebrates). For vascular plants, the two candidate models with the greatest support modeled occupancy and detection with differences among years and category of risk. Our improved survey methods based on thorough searches in 2019 resulted in a higher probabilities of detection for alien vascular plants for all five risk categories. The probability of detection increased on average by 0.12 (0.08–0.29) in 2019 compared to 2018 for the three highest risk categories (PH-SE). The assemblage of alien and newly detected species of insects had variation in the probabilities of occupancy and detection that also varied by risk category, while the model with the second largest support also included differences in housing. Insects and vascular plants were analyzed by risk category, and we did not try to estimate species-specific probabilities of occurrence and detection. Some of the groups of relatively high risk (SE or HI) were established species that had both higher occurrence probability and detection probability. Comparing the two groups of organisms, it was more common to observe alien vascular plants than insects. Only for the group «NK» does it appear that one has to visit up to 150 sites, while for the other categories of risk, a relatively high probability of observation can be obtained by visits to ≤50 sites. For most categories of insects, it seems that we have a high probability of observation by visiting between 50 and 100 sites. Our calculations were based upon species that we were able to detected, but there may be many more rare species that we have not been able to sample. Our preliminary conclusion is that we would likely have difficulty with detection of alien species that have be-come established on 500 or fewer routes. With the best estimate based on the results in this project, we can estimate that with a budget of NOK 1.5 million per year (costs equivalent to NOK 18 million in socio-economic present value) just under 1 species (0.9) is discovered during a six-year period and approx. 7 species during an analysis-period of 40 years. Corresponding figures for the middle alternatives are approx. 1.5 species during six years and 10 species during the analysis-period. For the highest cost level, it is estimated that 2.6 species are detected in a six-year period and 18 species during the analysis- period. We can then imagine that we will save costs for the same number of species detected during the analysis period. This means that society can save an estimated NOK 10-500 million per species for 7, 10 and 18 species respectively. This means that all the monitoring levels are socially economically profitable by a good margin. Thus, there is much to indicate that it will be socially economically profitable to introduce an early warning system, given that one process the information from the system and utilize it to implement measures earlier than one would otherwise have done. Given the large costs associated with many alien species, it can be tempting to argue that the best program among the most costly should be recommended as it can potentially save a lot. However, in order to get the full effect of such a program, it must be ensured that early detection and warning also results in measures implemented «early», so that society actually achieves the socio-economic benefits that the measure can provide. Due to the large uncertainty in the number of occurrences of the number of species occurring at the sites being monitored, the likelihood of discovering a new, foreign species given that it exists at the site, the likelihood of actual measures being taken and the cost of control measures, it is difficult to say that one level of ambition for monitoring is clearly more socially economically profitable than another. What we can say is that within the same cost level, thorough methodology at relatively many sites in areas near the largest cities gives the highest probability of detecting alien species, and thus potentially the greatest socio-economic benefit. The cost-effectiveness, measured as estimated detected alien species per monitoring NOK, is quite similar at the different ambition levels. Therefore, we cannot recommend an ambition level over another based on cost-effectiveness calculations. We recommend further implementing and developing the monitoring project of early detection and warning of new alien species in Norway, cf. the recommendations and experiences given in the previous report and this one, including a further development of the prediction model for route selection and further development of DNA metabarcoding as a method for species identification.

International Council for the Exploration of the Sea (ICES) Annual Science Conference 2019, 9-12 September 2019 Gothenburg, Sweden.-- 1 page, After several years of low abundance and landings for Mediterranean anchovy (Engraulis encrasicolus) and sardine (Sardina pilchardus), with the subsequent lowered fishing effort, the recovery of such species is still uncertain. Despite anchovy being less affected, in recent years declines in biomass have been reported for both species in the Northern area of the Western Mediterranean, showing also lower condition factor than in previous decades. In this context, understanding key ecological processes such as the potential trophic interactions between anchovy and sardine sharing the niche is of especial interest. The combination of visual characterization and DNA-metabarcoding analyses in stomach contents of anchovy and sardine suggests a latitudinal trend in the study area (Spain and France), with a higher feeding success in the Southern areas of GSA06 (Spain). Although the taxonomic resolution changes with the method, both species show a Calanoid-based diet composition, with higher abundances of relatively larger prey (e.g. Euphausiids) in the South. Stable isotope analyses of nitrogen (δ15N) and carbon (δ13C) show anchovy feeding in higher trophic levels than sardine, highlighting that anchovy may use the active predation on large prey more often. Combining methods offer new insights in feeding ecology and results can be used to improve multispecies models in the area, addressing either underestimation (e.g. in gelatinous prey such as salps) or identification problems (i.e. reaching the species level) in certain prey, often found in conventional analyses

Jacobsen, R.M., Åström, J., Endrestøl, A., Blaalid, R., Fossøy, F., Often, A., Sandercock, B.K. 2018. Tidlig oppdagelse og varsling av nye fremmede arter i Norge. System for overvåking av fremmede terrestriske karplanter og insekter. NINA Rapport 1569. Norsk institutt for naturforskning. Spredning av fremmede arter er et problem som øker i takt med økt transport av varer og mennesker på tvers av landegrenser. Fremmede skadelige arter kan være svært samfunnsøkonomisk belastende og kan utgjøre en stor trussel mot stedegent biologisk mangfold. Det er spesielt kostbart å sette inn tiltak for å utrydde eller kontrollere skadelige fremmede arter som allerede har oppnådd en stor utbredelse, og det er derfor langt mer kostnadseffektivt å iverksette tiltak på et tidlig etableringsstadium. Da er det en reell mulighet for utryddelse. Forvaltningen av fremmede arter har derfor i økende grad begynt å fokusere på muligheten for tidlig oppdagelse og rask respons ved etablering av nye fremmede arter. Dette er nå et etablert konsept i internasjonal litteratur; «early detection and rapid response» (EDRR). I denne rapporten presenterer vi forslag til og vurderinger av mulige systemer for overvåkning som fanger opp nye fremmede arter av terrestriske karplanter, insekter og edderkoppdyr i tidlig etableringsfase i norsk natur. Vi foreslår også hvordan et slikt overvåkingssystem kan kobles til et varslingsystem som muliggjør rask respons i form av tiltak for kontroll eller utryddelse. Det inngår også en litteraturgjennomgang av eksisterende varlingssystemer knyttet til tidlig oppdagelse av fremmede arter i andre land. Vi foreslår et grunnleggende system med overvåkingsruter på 250 × 250 meter lagt til Statistisk sentralbyrås rutenett over Norge. Antall ruter som inngår i overvåkingen avhenger av hvorvidt man ønsker å utføre enkel, grundig eller omfattende kartlegging i hver rute og av det årlige budsjettet for overvåkingen. Ulike alternativer er foreslått for årlige budsjett på 1,5 millioner kroner, 3 millioner kroner eller 6 millioner kroner. Kartleggingsmetodikk ble testet ut for overvåkingen i et pilotstudium på 15 ruter i Sørøst-Norge. Rutene ble valgt ut blant annet basert på en tidligere geografisk analyse av funn av fremmede karplanter, slik at rutene ble plassert i «hotspots» for fremmede arter. Insekter ble samlet inn med malaisefelle på hver rute i pilotstudiet, mens karplanter ble kartlagt langs transekter. Metodikk for DNA-metastrekkoding ble testet ut på insektprøvene. Til sammen 120 arter fremmede karplanter ble registrert på de 15 rutene, inklusive to dørstokkarter; prydkattehale (Lythrum virgatum, risikokategori NK) og amerikansk blåbær (Vaccinium corymbosum, risikokategori LO). Basert på anslått pris per rute for forskjellige kartleggingsmetodikker beregnet vi antall ruter man kan kartlegge hvert år ved de tre ulike budsjettene, og ut fra deteksjonsraten beregnet i pilotstudiet estimerte vi total observasjonssannsynlighet («power») for de ulike kombinasjonene av metodikk og antall ruter. Den høyeste observasjonssannsynligheten for nye fremmede arter (definert som arter med forekomst i maks 0,1% av arealet i fastlands-Norge) ble estimert til 0,28 ved bruk av grundig kartleggingsmetodikk i 140 ruter per år, der hver rute ble besøkt to ganger i løpet av seks år. Dette overvåkingssystemet krever et budsjett på 6 mill. kroner per år. Kartlegging og overvåking av arter i tidlig etableringsfase vil uansett være krevende, da artene per definisjon har lav forekomstsannsynlighet. Kontinuerlig revurdering og forbedring av overvåkingssystemet vil være nødvendig for gode resultater, samt et fungerende system for varsling og rask respons. Jacobsen, R.M., Åström, J., Endrestøl, A., Blaalid, R., Fossøy, F., Often, A., Sandercock, B.K. 2018. Early detection and warning of new alien species in Norway. System for surveillance of alien terrestrial vascular plants and insects. NINA Rapport 1569. Norwegian Institute for Nature Research. Spread of alien species is becoming increasingly more problematic as transport of goods and people across borders is increasing. Invasive alien species are a significant threat to biodiversity and can result in high socio-economic costs. Efforts to control or exterminate invasive species are especially expensive for species that have become widely distributed. Cost efficiency is much higher for measures taken against alien species at an early stage of establishment, and often extermination is only possible at this stage. Management of alien species is therefore increasingly focused on the development of early detection and rapid response (EDRR). In this report, we present suggestions and assessments of possible systems for surveillance targeted towards detecting new alien species of terrestrial vascular plants, insects and arachnids in the stage of early establishment in Norwegian nature. We suggest a possible way to link surveillance to a warning system facilitating rapid response in terms of measures to control or exterminate new alien species. Included in the report is a brief literature review of existing warning systems linked to early detection of alien species in other countries. We suggest a surveillance system based on 250 × 250 meters plots selected from the Statistics Norway (Statistisk sentralbyrå) grid net for Norway. Number of plots included in the surveillance depends on whether the survey methodology applied at each plot is simple, thorough or extensive, and the annual budget for the surveillance. Different options are suggested for annual budgets of 1.5 million NOK, 3 million NOK or 6 million NOK. Survey methodology was tested in a pilot study at 15 plots in Southeast-Norway. The plots were selected based on an earlier analysis of spatial distribution of reports of alien species in Norway, thereby placing the plots in “hotspots” for alien species. Insects were sampled with one malaise trap in each plot of the pilot study, while vascular plants were surveyed along transects. Methodology for DNA-metabarcoding was tested on the insect samples. In total 120 species of alien plants were registered in the 15 plots, including two species not previously reported from Norwegian nature; Lythrum virgatum (considered without risk, category NK) and Vaccinium corymbosum (low risk, category LO). We calculated the number of plots possible to survey each year given the three different budgets based on estimated price per plot for the different survey methodologies. With the detection rate estimated in our pilot study as a baseline, we estimated the cumulative probability of observation (“power”) of new alien species for the different combinations of methodologies and number of plots. The highest probability of observation of new alien species in early establishment (defined as species occurring in maximum 0.1% of the area of mainland Norway) was estimated at 0.28 when applying a thorough survey methodology in 140 plots per year, visiting each plot twice every six years. That sampling design would require an estimated budget of 6 million NOK. Mapping and surveillance of species in the stage of early establishment will necessarily be demanding, as such species by definition have a low probability of occurrence. Continual reassessment and improvement of the surveillance system will therefore be necessary to achieve good results, as well as a functioning warning system for rapid response.

The rate of climate warming in the Arctic nearly doubles warming in the temperate regions. In the arctic tundra, this warming has already altered vegetation, with strong declines in lichens and mosses and expansion of shrubs. This process called “the greening of the Arctic” has important consequences for the global nutrient cycling and emission of green-house gases to the atmosphere. Even though, plant community dynamics has been monitored in tundra, the effect of climate warming on belowground fungi remained largely unknown, despite the known key roles that fungi play providing the plants with water and nutrients in nutrient-poor arctic soils. This thesis addresses the effect of climate warming on arctic soil fungal communities by DNA-metabarcoding. Climate warming had a strong effect on fungal community composition leading to a strong decline in diversity of lichenized, moss-associated, and ectomycorrhizal fungi. Instead, many species of saprotrophic and parasitic fungi took over. These changes are expected to alter nutrient turnover in tundra soils (including decomposition and CO2 flux) and affect populations of plants and animals (for example, caribous that are feeding on lichenized fungi in winter).