Karl Filipsson, PhD-student at Karlstad University.

Karl Filipsson has recently joined the NRRV-research group. Here he writes about his previous work and what he intends to do as a PhD-student at Karlstad University:

My name is Karl Filipsson and I recently started my PhD in the River Ecology and Management Research Group (NRRV) at Karlstad University, where I am going to study the winter ecology of stream fishes in relation to climate change. I have a master’s degree in biology from the University of Gothenburg, with focus on aquatic and evolutionary ecology. Although I have a broad interest in fish ecology and behavior, I have developed a special interest for fish inhabiting streams. In my master project I studied the effect of parasitic freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera) larvae on brown trout (Salmo trutta). The project mainly examined behavioral responses in the host fish, but growth and cardiorespiratory parameters were measured as well.

In my PhD I will use an experimental approach to look at the consequences of warmer winters on predator-prey interactions and early life-history performance in stream fishes. I will use brown trout and burbot (Lota lota) as model species. River ecosystems and associated fish populations have a significant role in providing important ecosystem services. Therefore, it is of great importance to acquire knowledge on the winter ecology of stream fishes under climate change. Hopefully, results from this project will not only elucidate how stream fishes are adapted to winter conditions and respond to environmental change, but will also provide information for stakeholders and decision makers on how to manage fish populations and stream ecosystems in a future influenced by global climate change.

In addition to research, I have a great interest in scientific outreach. I have previously been working at the science center Universeum in Gothenburg and as scuba diving guide, and I am very keen on taking on the challenge to communicate research to the broader public and to be teaching in higher education.”

Some of Karls previous work on the interaction between juvenile brown trout and frehswater pearl mussel larvae is published in the scientific articles Encystment of parasitic freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera) larvae coincides with increased metabolic rate and haematocrit in juvenile brown trout (Salmo trutta) and Heavy loads of parasitic freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera L.) larvae impair foraging, activity and dominance performance in juvenile brown trout (Salmo trutta L.).

Karlstad Universitet skriver om NRRV:s forskning om temperaturens betydelse under embryoutveckling hos vandrande fiskarters livscykel. I artiklen, med titeln Nordiskt samarbete ger forskningspengar skriver de:

Läs mer om Larry Greenberg’s forskning om vintertemperaturens effekt på fiskars utveckling, fysiologi och beteende i blogg-artikeln: Early environmental effects on behavior and growth: Atlantic salmon in an altered climate.

A juvenile brown trout in the experimental flume.

Johan Watz, postdoc at Karlstad University, recently published the scientific article “Stress responses of juvenile brown trout under winter conditions in a laboratory stream” in the journal Hydrobiologia. In the abstract he writes: “Winter can be a challenging period for fish in northern temperate rivers and streams, particularly in those that are channelized, structurally simple or regulated by, for instance, hydropower. In these systems, dynamic sub-surface ice formation commonly occurs and stable periods with ice cover may be short. Under these adverse conditions, access to shelters has been shown to be an important factor that influences overwinter survival, and exclusion from shelters by anchor ice may cause stress. Here, stress responses of juvenile brown trout under simulated winter conditions in an artificial stream were studied. Trout were subjected to three treatments in which the trout (1) were excluded from an instream wood shelter, simulating the effects of anchor ice, (2) had access to the shelter or (3) had surface ice cover in addition to the shelter. There was a positive correlation between ventilation frequency and plasma cortisol concentration. Trout without access to shelter had 30% higher ventilation frequency than trout with instream shelter and surface ice, but no differences in cortisol concentration or stress colour were found between the treatments. River regulation that reduces surface ice and increases anchor ice formation may lead to increased stress and consequently reduce overwinter survival rates.”. 

Access the paper here: Stress responses of juvenile brown trout under winter conditions in a laboratory stream.

Johan Watz, postdoc vid Karlstads Universitet, forskar om öringens vinterekologi. Just nu pågår fältarbete i Rottnan, Värmland. Johan berättar: “Vinterförhållanden i rinnande vatten kan påverka hur mycket fisk som kan leva i älven och hur många smolt som produceras. I ett projekt tillsammans med Fortum och Bergvik Skog undersöker vi hur öringungar klarar vintern i sidofåror till Rottnan. Platser som har berikats med struktur, i form av träd som fällts i vattnet, jämförs med platser utan trädberikning. Ettåriga PIT-märkta öringar spåras genom isen, och med stationära loggerstationer. Öringarnas förflyttningar, överlevnad och tillväxt studeras. Projektet kommer fortgå fram till islossningen.”

Johan Watz, mitt i Rottnan. “Fältarbete i -20C kan vara så här roligt.”

Lisse de Groot, Erasmuspraktikant från Nederländerna, vid en damm av bottenis.

En loggerstation (vid den svarta plastpåsen) detekterar fiskar som simmar förbi.

Teemu Collin och Niclas Carlsson (studenter vid Karlstads Universitet) pejlar öring.

Verkar detta intressant? Just nu söker Karlstads Universitet en doktorand i just fiskars vinterekologi: PhD position in Global climate change and winter ecology

Imorgon, onsdagen den 7:e december, kommer Johan Watz, forskare vid Karlstads Universitet, att berätta om öringens vinterbeteende i rinnande vatten. Evenemanget är en del av universitetets “Möt en forskare”-serie och ges kl. 12:00 – 12:45 i Studieverkstaden på plan 3 i universitetets bibliotek. Alla är välkomna!

Karlstad Universitet skriver om Johan Watz‘s forskning om öringens vinterekologi:

En öring. Foto från kau.se

“Ett tak över huvudet i form av ett istäcke påverkar öringars beteende. De blir mer aktiva och mindre stressade visar forskning vid Karlstads universitet. Klimatförändringarna som leder till mildare vintrar medför dock ändrade livsvillkor för fisken och kan på sikt bli ett problem för deras överlevnad.

Eftersom fiskar är växelvarma, antar deras kroppar en temperatur som ligger nära vattnets. Därför blir fiskar mycket långsamma i nollgradigt vatten. Detsamma gäller inte för däggdjur och fåglar, som är varmblodiga.

 – Många rovdjur som lever i närheten av bäcken, som till exempel mink, har därför ofta mer fisk i sin diet på vintern än på sommaren. Långsamma fiskar i kallt vatten är lätta byten, säger Johan Watz, som forskar om öringens beteendeekologi. Men öringar har utvecklat ett motdrag – de ändrar sitt aktivitetsmönster på vintern…”

Läs hela artikeln på kau.se.

För en dryg vecka sedan disputerade Johan Watz med avhandlingen ”Salmonid behaviour under winter conditions”. Kappan kan läsas online här. Avhandlingens publicerade artiklar är följande:

Paper I: Ice cover affects the growth of a stream-dwelling fish

Paper II: Effects of ice cover on the diel behaviour and ventilation rate of juvenile brown trout

Paper III: Day and night drift-feeding by juvenile salmonids at low water temperatures

Paper IV: Prey capture rates of two species of salmonids (Salmo trutta and Thymallus thymallus) in an artificial stream: effects of temperature on their functional response

Paper V: Ice cover alters the behavior and stress level of brown trout Salmo trutta

Opponent var Richard Cunjak från University of New Brunswick och i betygskommitten satt Nina Jonsson (NINA), Johan Höjesjö (Göteborgs Universitet) och Asbjørn Vøllestad (Universitetet i Oslo).

Under doktorandtiden handleddes Johan Watz av Larry Greenberg, Eva Bergman och John Piccolo.

En glansfisk ska precis märkas med en “thermocouple”. En sensor förs in i fiskens muskulatur, fisken återutsätts och sensorn registrerar sedan kroppens och det omgivande vattnets temperatur medan fisken simmar i havet. Foto från:NOAA

Nästan alla fiskar är ektoterma, deras kroppstemperatur regleras av temperaturen i det omgivande vattnet. Detta innebär att de i kallt vatten också är kalla och till exempel får en lägre ämnesomsättning och försämrad simförmåga. Detta har naturligtvis enorma effekter på fiskens beteende och ekologi. I strömmande vatten på våra breddgrader gör det till exempel att fiskar under vintern kraftigt minskar sin aktivitet och klarar sig utan särskilt mycket mat. Det gör dem dock extra känsliga för varmblodiga predatorer, som ju inte blir långsammare under den kalla delen av året.

Alla fiskar är dock inte strikt kallblodig. Bland dessa finns tonfiskar och en del hajar som med hjälp av ett counter-current system använder värme från muskelaktivitet för att höja temperaturen i delar av kroppen. Detta ökar exempelvis fiskens simförmåga under låga temperaturer. Det tros även förbättra syn och hjärnaktivitet. I slutändan, gör det den partiellt varmblodiga fisken till en snabbare och en effektivare predator än en kallblodig variant skulle ha varit på djupt, kallt vatten. Endotermi hos fisk är särskilt aktuellt i dessa dagar, då en beskrivning av “whole-body endothermy” hos Glansfisken (Lampris guttatus) precis publicerats i tidskriften Science . Glansfisken har visats sig upprätthålla en högre temperatur än vattnets i hela kroppen vilket gör den till en väldigt god simmare och effektiv predator i det kalla vattnet under havets termoklin.

Läs en populär beskrivning av upptäckten på www.iflscience.com eller på The Guardian, och kolla in vår temperatur relaterade forskning under kategorin Vinterekologi.

Den vetenskapliga artikeln “Ice cover alters the behavior and stress level of brown trout Salmo trutta”, om juvenila öringars vinterbeteende, har publicerats i Behavioral Ecology. Artikeln är resultatet av ett avdelningsgemensamt experiement på Karlstads Universitet där Johan Watz och Bror Jonsson hållit i taktpinnen.  Övriga författare är Eva Bergman, Olle Calles, Åsa Enefalk, Stina Gustafsson, Anna Hagelin, Anders Nilsson, Johnny Norrgård, Daniel Nyqvist, Martin Österling, John Piccolo, Lea Schneider och Larry Greenberg.

I abstraktet beskrivs studien: “Surface ice in rivers and lakes buffers the thermal environment and provides overhead cover, protecting aquatic animals from terrestrial predators. We tested if surface ice influenced the behavior (swimming activity, aggressive encounters, and number of food items eaten) and stress level (coloration of eyes and body) of stream-living brown troutSalmo trutta at temperatures of 3–4 °C in indoor experimental flumes. We hypothesized that an individual’s resting metabolic rate (RMR, as measured by resting ventilation rate) would affect winter behavior. Therefore, groups of 4 trout, consisting of individuals with high, low, or mixed (2 individuals each) RMR, were exposed to experimental conditions with or without ice cover. Ice cover reduced stress responses, as evaluated by body coloration. Also, trout in low RMR groups had a paler body color than those in both mixed and high RMR groups. Trout increased their swimming activity under ice cover, with the highest activity found in high RMR groups. Ice cover increased the number of aggressive encounters but did not influence the number of drifting food items taken by each group. In mixed RMR groups, however, single individuals were better able to monopolize food than in the other groups. As the presence of surface ice increases the activity level and reduces stress in stream-living trout, ice cover should influence their energy budgets and production. The results should be viewed in light of ongoing global warming that reduces the duration of ice cover, especially at high latitudes and altitudes.”

Läs artikeln här. Om du inte har tillgång till tidskriftens innehåll men ändå vill läsa artikeln, maila någon av författarna!

Foto: Anders Tedeholm

Foto: Anders Tedeholm

Åsa Enefalk rapporterar från källaren: “Det här är ett par porträtt på årsungar av öring, som kläcktes förra våren i Barlingshultsälven i Arvikatrakten. De är bara 7-8 cm långa. Just nu finns de i de stora konstgjorda bäckarna i källaren på Karlstads universitet. De deltar i ett experiment där vi vill finna svar på varför öringungar gärna gräver ner sig på vintern. Vi vill också ta reda på om tendensen att gräva ner sig påverkas av närvaro av farlig rovfisk, eller av att det finns andra gömställen (ris och pinnar). Det är fantastiskt att se dessa små fiskar simma så snabbt och smidigt i femgradigt vatten. Vi människor är definitivt inte överlägsna i alla situationer!”