幼虫の飛散モデルは、西南極半島のフィヨルド間の生態学的接続性が限られていることを示唆している

Larval dispersal modeling suggests limited ecological connectivity between fjords on the West Antarctic Peninsula.

• A F Ziegler
• L Hahn-Woernle
• B Powell
• C R Smith

抄録

幼虫の飛散は、海洋環境における群集形成や個体群維持のための重要なプロセスであるが、生態学的に関連する時空間スケールでの計測は非常に困難である。本研究では、高解像度流体力学モデルと粒子追跡モデルを用いて、西南極半島のフィヨルドの水理学的に複雑な地域におけるシミュレーション幼虫の飛散を調べた。モデル化された幼生は、南極底生で観測された2つの分散ポテンシャルの末端メンバーを代表するものであり、異なる発達期間と遊泳行動の結果として得られたものである。また、南極海の底生生物の中でも特に低分散性の幼生のシミュレーションでは、フィヨルド内での自己採集が重要であり、50km以下の距離にある隣接するフィヨルドでは幼生の定住は発生しなかった。分散性の高い生物（プレコンピテンシー期間＝35～120日，入植期間＝30～115日，遊泳行動なし）のシミュレーションでは，幼虫が水柱に35日以上いた場合にフィヨルド間の分散が起こったが，プランクトン中に150日までいた幼虫でも入植に成功することはほとんどなかった。1回の産卵イベント内でのフィヨルド間の生態学的接続性の欠如は、これらのフィヨルドが生態学的に異なる個体群を保持しており、自己採集が個体群を維持している可能性があり、フィヨルド間の遺伝的接続性は飛び石分散によって達成されている可能性が高いことを示唆している。生来のフィヨルド個体群からより広い棚域（距離100km以上）への幼生の輸出は表層（水深100m未満）で発生し、世界の氷河マリーンフィヨルドでは一般的な可能性のあるエピソード性のあるカタバチックな風のイベントによって強化された。

Larval dispersal is a key process for community assembly and population maintenance in the marine environment, yet it is extremely difficult to measure at ecologically relevant spatio-temporal scales. We used a high-resolution hydrodynamic model and particle-tracking model to explore the dispersal of simulated larvae in a hydrographically complex region of fjords on the West Antarctic Peninsula. Modeled larvae represented two end members of dispersal potential observed in Antarctic benthos resulting from differing developmental periods and swimming behavior. For simulations of low dispersing larvae (pre-competency period= 8 days, settlement period= 15 days, swimming downward) self-recruitment within fjords was important, with no larval settlement occurring in adjacent fjords < 50 km apart. For simulations of highly dispersing organisms (pre-competency period= 35-120 days, settlement period= 30-115 days, no swimming behavior), dispersal between fjords occurred when larvae were in the water column for at least 35 days, but settlement was rarely successful even for larvae spending up to 150 days in the plankton. The lack of ecological connectivity between fjords within a single spawning event suggests that these fjords harbor ecologically distinct populations in which self-recruitment may maintain populations, and genetic connectivity between fjords is likely achieved through stepping-stone dispersal. Export of larvae from natal fjord populations to the broader shelf region (> 100 km distance) occurred within surface layers (< 100 m depth) and was enhanced by episodic katabatic wind events that may be common in glaciomarine fjords worldwide.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Integrative and Comparative Biology. All rights reserved. For permissions please email: journals.permissions@oup.com.