1. No category

Arktiske økosystemer i et klima i rask endring:
Implikasjoner for Forskning på Rype
John-André Henden
Arktisk og Marin Biologi
Universitetet i Tromsø
&
Fram – High North Research Centre for Climate and the Environment
Disposisjon
Del I
 Kunnskapsstatus: Struktur & funksjon
 Endringer/trender og deres årsaker
 Utfordringer og Anbefalinger
Del II
Terrestre Arktiske Økosystem
Høy-Arktisk Tundra
Fjellrype
Terrestre Arktiske Økosystem
Lav-Arktisk Tundra
(busk-tundra)
Lirype
..samt økotonen mot taigaen
Sub-Arktisk skog-Tundra
(nordligste boreale skog)
Egenskaper ved Terrestrisk Arktis
 Lite menneskelig aktivitet: ~4 mill. personer
 Kaldt Klima
 Lange sesonger med snø og is
Struktur og funksjon av Arktiske økosystem
er bundet til disse egenskapene
Klimaendringer I Arktis
“Oppvarmingen er allerede i gang”
http://data.giss.nasa.gov/gistemp
Drivere av klimaendring i tundra økosystem
I.
Endret sesongmessighet: Lengre & varmere somre
II. Endret vinterklima: Mildere & mer variable vintre
III. Arter ekspanderer inn i tundraen fra sør
I. Endret sesongmessighet: Lengre og varmere somre
A) Lengre vekstsesong (Xu et al. 2013. Nature Cl. Ch.):
“Sørlige sesonger har i gjennomsnitt flyttet seg“ 4-7 breddegrader
nordover de siste 30 årene.
2015
1985
”Grønning” av Arktis
Grønning = “forbusking”
(dvs. ekspansjon av høye kratt)
Syltefjord
Jepsen et al. 2014
”Grønning” av Arktis
Landbaserte plott-målinger/eksperiment
e.g. Elmendorf et al 2012a Ecol.Let., Elmendorf et al. 2012b Nature CC
Mye interesse er knyttet til “forbusking”:
Positiv tilbakekobling til regional-global oppvarming
Chapin et al. 2005. Science, Swann et al. 2010. PNAS,
Hartley et al. 2012. Nat. Cl. Ch.
H2O/CO2
H2O/CO2
Redusert albedo*
Økt transpirasjon/fordampning (H2O)
Økt tap av Karbon i jordsmonn (CO2)
H2O
12
09.11.2015
*mål for et legemes evne til å reflektere lys
MEN; “forbusking” har sannsynligvis også effekter
på biodiversitet
÷
+
Høy-Arktisk Biota
Sub-arktisk/ Lav-Arktisk Biota
Estimert tilstedeværelse
Viktigheten av skjul fra kratt for lav-arktisk Lirype:
Finnmark i Nord-Norway (Henden et al 2011. Basic & Appl Ecol)
Region KO
Region VJ
Region IF



% dekke av vierkratt
I. Endret sesongmessighet
B) Tidligere start på våren
Derksen & Brown 2012. Geophys. Res Lett
17% reduksjon i snødekke i
Juni, per tiår
Tidligere start på våren:
fremskreden fenologi
Høye et al. 2006 Current Biology
Høye et al. 2013. Nature CC
Potensiell tidsmessig “mismatch”
mellom arter i næringskjeden
Post & Forchhammer 2008 PRSB
Reinsdyr på vest-Grønland
I. Endret sesongmessighet
C) Senere start på vinteren
Mismatch I drakt/pels-farge for snøskohare (Mills et al. 2012. PNAS).
?
II. Endret vinterklima: Mildere & mer variable
Mer “rain-on-snow (ROS)” hendelser
og smelte-fryse sykler
Rennert et al. 2009. J . Clim., Bartch et al. 2010. Ecol. Appl.
Høy-arktisk NØ Grønland:
Kollaps i populationssykelen for halsbåndlemen
knyttet til kortere og mildere vintre
Gilg et al. (2009). Gl. Ch. Biol., Schmidt et al. (2012)
Frekvens av frostsmelte hendelser
Frequency of frost-melt events
Lemensyklen – I hjertet av næringsnettsinteraksjonene i tundra
Ims & Fuglei 2005 BioScience
Krebs 2011. PRSB
40
30
20
10
0
1975
1985
Snowy owl
1995
Direkte effekt
Indirekte effekt
Ermine
Arctic foxes
Gyr falcon
Roughlegged
buzzard
Skuas
Wolf
Raven and
gulls
Carrion
Muskox
Caribou
Lemen
Arctic
hare
Geese
Ptarmigan
Rype
Passerine
And shore
birds
Insects
Herbs
Grasses
and
Sedges
Dryas
Saxifraga
Willows
Mosses
Populasjonsdynamikk for smågnagere og Lirype i Skandinavia
Indirekte næringsnetts-interaksjoner gjennom felles predatorer
Lemen abundans
Lirype produksjon
Steen, JB et al. 1988 Oikos
Tap av Lemensykelen i Alpine områder i Sør-Norge (Kausrud et al. 2008. Nature)
r vinter
R2=-0.40
Økende hardhet av snø
Rype (fra jaktstatistikk)
Endret Lirype- og smågnagerdynamikk i Sub-Arktisk Norge
Gnagerdynamikk Kilpisjärvi 1950-1998
30
Henttonen et al.
Lirype rekrutering
Troms 1960-1980
25
20
15
Myrberget 1982
10
5
0
1945
1955
1965
1975
1985
1995
1965
1975
Jaktstatistikk (-----) linje-transekt (
Troms 1980-2002
)
Holmstad et al. 2005 Oikos
# skutt [I tusener]
Gnagerdynamikk
Habitat tilstedeværelse
Finnmark sub/lav-arktisk Norge (Henden et al. 2011. BAE)
Fortsatt rådende gnagersykler
– men svak relasjon til Lirypedynamikk
III. Arter ekspanderer inn i tundraen fra sør
I Finnmark (Norsk sub/lav Arktis):
Økt dødelighet av reinsdyr på vinteren
Mer kadaver
120
Flokkstørrelse (1000)
Ufordelaktige vinterforhold og/eller
for mange dyr
Reinsdyr (N-Norge)
100
80
60
40
20
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Foto: Olav Stand
2010
Mer reinsdyr kadaver styrker generalistpredator samfunnet
Sannsynlighet for tilstedeværelse
(Henden et al. 2014. J Appl Ecol)
Reinsdyr Abundans
Rypepopulasjonene
kan ha havnet I ett
«generalist predator hull»
Fremtidens Klimapåvirkning på arktiske økosystem:
- Vi har bare begynt å se starten!
Model projeksjoner år 2100 for den arktiske regionen: +3-10oC
Projeksjoner (Xu et al. 2013. Nature CC):
Sørlige vekstsesonger vil flytte > 20 breddegrader nord
78oN, 2100
58oN, 1980
Utfordringer i lys av de store & raske endringene:
Konklusjonene fra ABA 2013 -Terrestre Økosystem
1. Forskning på arktiske økosystem og biodiversitet
ute av stand til å predikere resultatet
- Vi er utenfor vårt “empiriske utvalg” – ingen historiske analogier
- Økologiske modeller : prediktive evne for “likevekts-system”,
men mangler for system i rask endring
Utfordringer i lys av de store & raske endringene:
1. Forskning på arktiske økosystem og biodiversitet
ute av stand til å predikere resultatet
- “Nye & forstyrrede økosystem” med ukjente egenskaper
- Klimaendringer vil skje samtidig med:
-Ny menneskelig infrastruktur
-Nye & flere næringer i Arktis
-Forurensing
Kumulative effekter:
Åpenbart vanskelig å
predikere!
Utfordringer i lys av de store & raske endringene:
2. Forskning på arktiske økosystem og biodiversitet
må endre fokus
- Mer “Nøyaktige og grundige observasjoner i sanntid”
enn basert på “modell-projeksjoner”
- Mer “langsiktighet”
enn “kortsiktige program/finansiering”
Utfordringer i lys av de store & raske endringene:
3. Forskning på arktiske økosystem og biodiversitet
må endre tilnærming
- Mer “Holistisk & Økosystem-basert”
enn “Fragmentert & Indikatorbasert”
ABA 2013:
“Effekter av endringer er ofte indirekte både i de biotiske og
abiotiske delene av økosystemene”
Et initiativ i Fram Senteret i Tromsø for å møte disse utfordringene:
KOAT – Klima-økologisk Observatorie for Arktisk Tundra
Målet for KOAT:
 implementere et langsiktig, økosystem-basert,
adaptivt overvåkningssystem for å avdekke
hvordan Norske tundra-økosystem responderer
på klimaendringene
 etablere kunnskap/alternativer for å kunne
implementere avbøtende forvaltningstiltak
KOAT vil bli implementert på to nøkkelsteder i Norsk Arktis
Svalbard
Høy-Arktis
Varangerhalvøya
Lav-Arktis mot
sub-Arktis
Formålet med KOAT
1. Å identifisere endringer (trender) hos nøkkelarter, økosystemets struktur og
funksjon utenfor naturlig variabilitet
2. Å identifisere årsaken til endringer: Effekten av klimaendringer og andre
påvirkningsfaktorer
3. Å informere politikere og forvaltningen om alternativene,
slik at de kan bestemme hvorvidt man skal tilpasse seg, avbøte eller bevare
4. Å utgjøre en integral del av adaptive forvaltningsprosjekt:
evaluere effektene av tiltak …. eller tilstrekkelighet av tilpasninger
Gjennom disse formålene slutter KOAT seg til de mål og prinsipper som
gjelder for Økosystem-Basert Adaptiv Overvåkning
(jf. David Lindenmayer og Gene Likens)
Adaptiv overvåkning:
Konseptuell Modell
-
Nøkkelvariabler for overvåkning
Spekter av naturlige tilstander
Påvirkningsfaktorer (eks. klima)
Forvaltningsalternativer
Prediksjoner
Tilpass protokoll til:
Forbedret kunnskap
Forbedret modell
Tiltak
Eksperiment
Overvåkningsdesign
- Sampling metoder
- Sampling design
- Rom-tid skalering
Sampling
Nye prediksjoner
Justert design
Ny teknologi
(målinger & analyse)
Data: analyser & tolkning
Forbedret kunnskap
Publisering og informasjonsspredning
Involvering av intressentgrupper
Utviklingen av økosystem-baserte konseptuelle modeller:
KOAT - vil innta en “modulær tilnærming til næringsnett”
Eagles
Snowy owl
Small
mustelids
Foxes
Roughlegged
buzzard
Skuas
Wolverine
Raven and
gulls
Carrion
Carrion
Kløvdyr
Reindeer
Gyrfalcon
Lemming
Hare
Rock
Ptarmigan
Willow
Ptarmigan
Passerine
And shore
birds
Insects
Vierkratt
Herbs
Grasses
and
Sedges
Vaccinium
Betula nana
Willows
Mosses
Sub-arctic
forest
Næringsnett moduler – identifisere deler av næringsnettet som har sterke
linker/interaksjoner til en økosystem-tjeneste,
økosystem-funksjon eller forvaltningsmål
Konseptuelle klima/forvaltnings “effekt-modeller” utvikles for hver modul
«Klima Effekt Modell» for Rype på Varangerhalvøya
Historien og dagens tilstand for KOAT:
 2011-2013: Utvikling av Vitenskapsplanen for KOAT
22 forskere (økologer og klimatologer) involvert.
 2013: Refereebehandling av Vitenskapsplanen for KOAT
Fram Senterets rapportserie no.1 pp. 178.
 2015: Norges Forskningsråd har gitt 30 mill. NOK og MOEN-fondet 10
mill. til å utvikle infrastrukturen for KOAT.
 2020: KOAT skal være fullt opp operativt på både Svalbard og
Varangerhalvøya.