Mellom skog og tundra: Skoggrensen

Transkript

1 Mellom skog og tundra: Skoggrensen Jane Uhd Jepsen og Hans Tømmervik Landskapet på Varangerhalvøya er i stor grad formet før istidene og utgjør i dag det vestlige endepunktet for den store eurasiske kysttundraen med en lang sammenhengende arktisk skoggrense. Overgangssonen mellom skog og tundra bærer vitne om historiske endringer i klima og landskapsbruk, og er derfor et viktig mål for overvåking av klimaeffekter i Arktis. Overgangssonen eller økotonen mellom skog og lavarktisk tundra strekker seg mer enn km rundt den nordlige halvkulen og er dermed den lengste økotonen mellom de store natursystemene (såkalte biomer) noe sted på kloden. Skog-tundra økotonen utgjør et belte av varierende bredde der vegetasjonen gradvis endrer seg fra sammenhengende nord-boreal skog via ulike mer åpne skogtyper til Vanlige definisjoner av treog skoggrenser Skoggrense: Den øvre/nordlige grensen for forekomst av sammenhengende skog. Sammenhengende skog blir vanligvis definert basert på et minstekrav til trehøyde og tetthet (uttrykt som antall trær/dekar, maksimal avstand mellom enkelttrær eller kronedekke i %). Ofte brukte minstekrav til sammenhengende nordlig skog er en trehøyde på minst 2 3 m og et kronedekke på minst 30 %. Tregrense: Den øvre/nordlige grensen for forekomst av trær. Et treløs tundra. Langs størstedelen av økotonen strekker den nord-boreale barskogen ( taiga ) seg helt til tundraen og skoggrensen domineres dermed av arter som furu, gran og lerk. I det nordlige Skandinavia, nordvest Russland, Kamtsjakta i Øst-Sibir, på Island og Grønland er derimot den nordligste skogen er løvfellende og skoggrensen dominert av bjørk. Dette skyldes trolig det sterkt oseaniske ofte brukt minstekrav til et tre er en høyde på minst 2 m. Området mellom skoggrensen og tregrensen blir dermed karakterisert av trær med 2 3 m høyde og et kronedekke som er mindre enn 30 %. Artsgrense: Den øvre/nordlige grensen for forekomst av individer av et gitt treslag uansett størrelse. Små frøplanter kan forekomme langt inn i lavarktisk eller lavalpin sone og artsgrensen kan dermed være mye høyere/nordligere enn tregrensen. klimaet, med kjølige somre og milde, ustabile vintre. Tregrenser og skoggrenser Det fins ikke én entydig definisjon på skog- og tregrense, hverken nasjonalt eller internasjonalt, og dette gir store utfordringer for sammenliknende studier av endringer i økotonen over tid. De ulike definisjoner som er i bruk baserer seg typisk på minstekrav til trehøyde, kronedekke og/eller avstand mellom enkelttrær. Mens man for skoggrensen som oftest skiller mellom løvskoggrensen og barskoggrensen, blir de øvrige grenser definert separat for ulike treslag (eks. bjørk, furu, gran). Utbredelsen av skog og kratt på Varangerhalvøya er formet av halvøyas karakteristiske topografi. Varangerhalvøya er et platå der det meste av arealet ligger m over havnivå. Rundt hele halvøya skjærer imidlertid dype elvedaler seg inn i platået, noe som betyr at selv i indre deler av halvøya, mer enn 40 km fra kysten, er det områder som Ottar (4): Ottar nr.4/2014.indd :39

2 bare ligger 250 meter over havnivå. Elvedalene har bedre jordsmonn og et mer gunstig lokalklima enn de omkringliggende høyder, og fungerer derfor som fremskutte fronter både for skog og kratt. Særlig tydelig er dette for vierkratt som kan strekke seg som lange fingre inn på fjellet der jordsmonn og fuktighet gir gode vekstbetingelser. Klimatiske og empiriske grenser Det er først og fremst lokale klimatiske forhold som setter vekstbetingelsene for trær. Overgangen fra skog til tundra representerer en gradvis forverring av vekstforholdene inntil et punkt hvor etablering, vekst og overlevelse av trær ikke lenger er mulig. Man har da nådd den klimatiske skoggrensen. Temperaturen i vekstsesongen er det viktigste klimatiske kriteriet for utvikling av skog på en lokalitet. Basert på eksperimentelle studier og kartlegging av utbredelse har man utviklet tommelfingerregler for de ulike treslags varmekrav i vekstsesongen. Man bruker da ofte gjennomsnittlig temperatur enten i den varmeste måned (juli), de tre varmeste månedene ( tritermen = juni-august) eller de fire varmeste månedene ( tetratermen = juni-september). Andre klimarelaterte forhold, slik som fuktighet, graden av eksponering for vind og graden av oseanitet, kan imidlertid også ha betydning. Det reflekteres bl.a. ved at studier fra ulike regioner i Skandinavia angir ulike varmekrav for bjørk (mellom 7 C og 10 C i tritermen). Likevel er varmekravet (f. eks. tritermen) en nyttig indikasjon på den potensielle utbredelse av skog under gitte klimatiske forhold. Både tre- og skoggrensen er imidlertid ofte påvirket av en rekke andre faktorer som gjør at den er lavere eller sørligere enn det som klimaet skulle tilsi. Man taler da om empiriske tre- og skoggrenser ( empirisk = det som er basert på erfaring eller observasjon). Lokale jordbunnsforhold og topografi, jord- eller snøskred, hogst, slått, beiting og insektutbrudd er blant de faktorer som kan forårsake forskjeller mellom den klimatiske og empiriske tre- eller skoggrense. I Norge er det de færreste skoggrenser som er helt upåvirket av menneskelig aktivitet. På Varangerhalvøya har skogen gjennom alle tider vært en ressurs for regionens beboere Dette flybildet, tatt over en skoggrense på Varangerhalvøya, illustrerer noen av de utfordringer som er forbundet med å trekke klare grenser gjennom en diffus overgangssone fra skog til tundra. Skoggrensen (hvit) og tregrensen (rød) trekkes der kronedekke og/eller trehøyde i gjennomsnitt er under minstekravet. Likevel vil der være isolerte områder som oppfyller minstekravet til skog over skoggrensen og åpne områder under skoggrensen som ikke oppfyller kravet til skog. Langt over tregrensen kan der finnes grupper av trær mer enn 2 m høye. Hvor går da tregrensen? Det lysgrønne beltet av vegetasjon langs elveløpet opp mot buskgrensen er vierkratt med mindre grupper av bjørketrær. 38 Ottar nr.4/2014.indd :39

3 Utbrudd av bjørkemålere i Varangerregionen Bjørkemålere eller lauvmakk er vanlig forekommende sommerfugler i den nordlige bjørkeskogen. De utgjøres primært av artene liten høstmåler og fjellbjørkemåler. Larvene klekker om våren samtidig med løvsprett. Gjennom noen få hektiske sommeruker spiser larvene på bladverket både i trekronene og på dvergbusker og urter på bakken. Bjørkemålere har bestandsutbrudd omtrent hvert 10. år. Av og til kan de bli så tallrike at larvene beiter ned skogen fullstendig. Det gir nedsatt vekst hos bjørka, noe som betyr at bjørkemålerutbrudd kan påvises tilbake i tid ut ifra tykkelsen på trærnes årringer. Som følge av flere år med utbrudd kan skogen dø. Det forrige utbruddet i Varangerregionen ( ) var det mest omfattende på mange tiår. Resultatet er utstrakt skogdød, særlig på fattig jordsmonn. Gjødsling fra larvene og økt lystilgang har forandret bakkevegetasjonen over store områder fra lynghei med krekling og blåbær til gresseng dominert av smyle. Nye studier har vist at dette har konsekvenser for andre planteetere slik som smågnagere og rein. Bjørkemålernes vekst og overlevelse er påvirket av temperatur. Man mener at de siste tiårs mildere klima har bidratt til at bjørkemålerutbrudd nå skjer i mer nordlige og kontinentale områder enn tidligere. Bjørkemålerutbrudd er et godt eksempel på hvordan endret klima kan påvirke dynamikken til en naturlig forstyrrelsesfaktor (bjørkemåleren) og dermed på kort tid forårsake svært store endringer i livsvilkårene til andre arter i skog-tundra-økotonen. Larver av arten fjellbjørkemåler. I utbruddsår kan larvene bli så tallrike at de snauspiser bladverket fullstendig. Foto: Moritz Klinghardt. Kart over Varangerregionen der svarte områder viser den delen av bjørkeskogen som ble utsatt for alvorlig angrep av bjørkemålere under det forrige utbruddet ( ). Bakgrunnskartet viser dagens utbredelse av skog (grønn) og myr (oransje) ifølge de nasjonale topografiske 1: kart (N50). Høyre: To bilder fra samme lokalitet rett over tregrensen før og etter utbruddet. Også buskbeltet over tregrensen (her dvergbjørk) kan bli hardt angrepet. Bjørkemålerutbrudd er dermed en faktor som kan bidra til å begrense spredning av skog og kratt inn i tundraområder. Foto: Stein Rune Karlsen. 39 Ottar nr.4/2014.indd :39

4 og en kilde til bl.a. bygningsmaterialer, fyringsved og fór til husdyr. Varierende bestander av rein har gjennom tiden beitet i skog og tregrense (se side 23). Kunnskap om kulturbetinget historisk bruk er derfor svært viktig i studier av endringer i tre- og skoggrensen. På Varangerhalvøya ligger dagens empiriske skoggrense i sørvest tett på 8.75 tritermen. I sørøst og øst fins der nesten ikke skog på tross av at varmekravet for bjørk tilsynelatende er oppfylt. Utfordringen består i at man ikke umiddelbart kan vite om denne forskjellen avspeiler et faktisk høyere varmekrav på østsiden av Varanger (eks. på grunn av større grad av oseanitet eller eksponering for vind), eller om den empiriske skoggrensen i øst er lavere av andre årsaker (berggrunn, jordsmonn, kulturpåvirkninger osv.). Utbredelsen av skog i Varangerregionen gjennom tidene For tre millioner år siden ble temperaturen på jorda lavere og skogene som dekket den nordlige halvkula ble gradvis transformert til treløs tundra. Den arktisk-alpine floraen tok form og besto dels av innvandrete fjellplanter fra fjernt- og omkringliggende fjellområder og dels av planter som allerede var tilstede i området. Det har vært 20 sykluser av istider og mellomistider de siste 2,5 millioner år som har vært med å forme vegetasjon og flora i nord. Ny forskning viser at det var urteplanter som harerug, fjellsyre, fjellfiol og reinrose som dominerte vegetasjonen i Arktis før siste istid og fram til år før nåtid. Urtefloraen på tundraen var hovedbeitet for blant annet mammut og villrein. Den siste istida varte fra rundt år før nåtid. Da isutbredelsen var på sitt maksimale, for cirka år siden, var mesteparten av Norden dekket av en iskappe som på sitt meste var over 3000 meter tykk. Avsmeltningen langs kysten av Finnmark skjedde tidlig. Allerede for år siden var deler av kyststripa i Finnmark isfri. For vel år siden var fjordene i Finnmark Kart over Varangerhalvøya som viser dagens utbredelse av skog (grønn) og myr (oransje) ifølge de nasjonale topografiske 1: kart (N50). Svarte linjer er isolinjer for gjennomsnittlig temperatur i månedene juni, juli og august ( tritermen ) for normalperioden Dagens utbredelse av skog stemmer omtrent overens med 8.75 tritermen i sørvest Varanger. Bemerk at en temperaturøkning på bare en halv grad celsius i gjennomsnittlig sommertemperatur vil flytte 8.75 tritermen langt inn på fjellet (til dagens 8.25 triterm). 40 Ottar nr.4/2014.indd :39

5 åpnet. Siden forsvant isen raskt og innvandringen av dagens planter, trær, dyr, og mennesker skjøt fart. De første treslag som etablerte seg i Varangerregionen for år siden var bjørk, dvergbjørk og vierarter. Bjørka var etablert som skog i Varangerbotn allerede for år siden. For år siden fantes furua rundt Varangerbotn, og for omlag år siden bredte furua seg vestover til Altadalføret. Om variasjoner i utbredelsen av skog fra innvandringen og frem til 1800-tallet har vi lite kunnskap. På 1800-tallet ble der imidlertid gjort adskillige observasjoner av forekomsten av skog rundt Varangerfjorden, som vitner om hvordan hogst og annen kulturbetinget utnyttelse av skogen på få tiår kan endre landskapsbildet fullstendig. I 1858 beretter Forstmester Jakob B. Barth at «Den nordlige Side av Varangerfjorden imellem Næsseby og Vadsø har på sine mot Fjorden jævnt nedgaaende Skraaninger forhen overalt været bevoret [bevokst] med Birkeskog, medens der nu paa hele denne Strækning næsten ikke findes det mindste Tegn til Skog [ ]. Det er ikke mer end 20 à 30 Aar siden at der endog fandtes adskillig Birkeskog omkring selve Vadsø By». Dette bekreftes i kilder fra 1820-tallet der det beskrives forekomst av bjørkeskog fra Varangerboth langs kysten i alle fall så langt øst som Paddeby, en mil vest for Vadsø. I begynnelsen av 1900-tallet satte Skogdirektøren i Norge i gang en omfattende kartlegging av skog i Norge, og i 1914 var dette kartet (målestokk 1: ), som viser bar- og lauvskog, ferdig for hele landet. Dette kartet ble sammen med kart basert på fly- og satellittbilder brukt i en studie publisert i 2013 som hadde til mål å påvise endringer i de nordlige skog- og tregrensene for bjørk og furu i perioden Studien viste at skoggrensen for bjørk og furu i Finnmark fylke som helhet har forflyttet seg nordover med henholdsvis 14,8 km (156 m per år) og 6,8 km (71 m per år) fra Tregrensene for bjørk og furu har forflyttet seg med henholdsvis 20,4 km (340 m per år) og 0,8 km (10 m per år) i samme tidsperiode. Når det gjelder Varangerhalvøya er endringene i både tre- og skoggrense mindre enn lenger vest i fylket. Forskjellen mellom bjørk og furu her er delvis klimatisk betinget, men faktorer som beiting og hogst i den nordlige Historiske og nåtidige nordlige grenser for forekomst av bjørkeskog på Varangerhalvøya samlet fra historiske kart (1914), samt fly- og satellittbilder (1980 og 2009). I tillegg finnes det små «øyer» av skog i Syltefjorden, i Båtsfjord og i Kongsfjorden som danner den nordlige tregrensen. 41 Ottar nr.4/2014.indd :39

6 Et blikk fra bjørkeskogsgrensen ved Varangerbotn, langs elva Álljaveaijohka, mot den lavarktiske tundraen i nord Foto: Geir E. Vie. 42 Ottar nr.4/2014.indd :39

7 skog- og tregrensen for furu særlig under siste verdenskrig har spilt inn. Blir det mer skog og kratt på Varangerhalvøya? Hvorvidt skog og kratt sprer seg nordover og opp i høyden er ett av de helt sentrale spørsmålene i dagens forskning på skog-tundra økotonen. Skjer det en gjengroing og hvor raskt skjer det? Hvilke aspekter ved klimaet er viktigst for økt rekrutteringen til kratt og skog? Er det varmere somre? Mildere vintre? Mer eller mindre snø? Hvilke konsekvenser har en gjengroing for økotones særegne dyre og planteliv. Fremtiden ser nok så dyster ut for dagens lavarktiske tundra skal man tro fremskrivinger basert på globale klimaog vegetasjonsmodeller. De antyder at mesteparten av den lavarktiske og alpine tundraen i Skandinavia kan forsvinne på sikt som følge av en 2 C øking i den globale middeltemperaturen. Vurdert alene ut ifra temperaturen i vekstsesongen (tritermen) er potensialet for ekspansjon av skog og kratt stort på Varangerhalvøya. Mange lavereliggende elvedaler er temperaturmessig godt egnet for skog eller kan bli det med bare en moderat øking i sommertemperaturen (se eksempelvis Kongsfjorden, Bergebyelva og Vestre Jakobselv). Studier av endringer i skog- og tregrensene tyder på relativt begrensede endringer i den nordlige skoggrensen på Varanger gjennom de siste 30 årene. Det kan likevel ha skjedd betydelige endringer i fordelingen og strukturen på skog og kratt uten at det avspeiles i en mer nordlig skoggrense. Spredning av vierkratt og fortetting av både kratt og skog der det allerede fins fra før, kan skje mye raskere enn spredning av ny skog inn i nordligere og mer høytliggende tundraområder. En rekke studier fra nordlige tundraområder har vist at de største vegetasjonsendringer i skog-tundra økotonen i respons til de siste tiårs varmere klima har skjedd i form av fortetting og spredning av kratt. I Framsenterets terrestre flaggskip arbeides der nå med en mer detaljert kartlegging av vegetasjonsendringer på Varangerhalvøya igjennom de siste 40 årene. Utgangspunktet er en serie av historiske vertikale flybilder (såkalte ortofoto) fra som dekker nesten hele det skogkledte arealet på Varangerhalvøya samt store områder i tre- og skoggrensen og lavtliggende fjell. Bildene skal sammenliknes med moderne bilder fra perioden I tillegg til å detaljere bildet av den nordlige skoggrensen, skal de nye analysene gi svar på om og hvor der har skjedd fortetting og spredning av både kratt og skog. Historisk (1969) og nåtidig (2005) flybilde fra Syltefjorddalen i Båtsfjord kommune som viser landskapsforandringer over 36 år. Hvitt skravert utsnitt er vist i forstørret utgave til høyre i figuren. I bildene sees eksempler på fortetting av kratt på elveflater (A), økt vekst av bjørkeskog i liene (B) og mulig høydeøking av tre- og skoggrensene (C). Kilde: Statens Kartverk. 43 Ottar nr.4/2014.indd :39

8 Behov for langsiktig overvåking av skog-tundra økotonen Selv om retrospektiv kartlegging basert på historiske bilder gir verdifull dokumentasjon av endringer i skog-tundra økotonens lokalisering og struktur, har slike analyser sine begrensninger. Historisk bildemateriale er fragmentarisk og det er ofte umulig å gjenskape tilstrekkelig lange tidsserier med flere bilder av samme område. Som regel mangler vi kunnskap om de naturlige (eks. bjørkemålerangrep) og kulturbetingede (eks. beiting, hogst) inngrep som har forekommet i tidsrommet som bildene dekker, og det betyr at vi sjeldent kan fastslå hva som er årsaken til endringene. Skal vi forstå mekanismene som driver endringer i utbredelsen av skog og kratt, og dermed gjøre oss i stand til å utvikle robuste prognoser for økotonens utvikling i fremtiden, må en mer langsiktig overvåking på plass. Heldigvis gir fjernmålingsprodukter (slik som fly- og satellittbilder, radar- og laserskanning) av stadig økende tilgjengelighet og kvalitet oss i dag muligheter for kartlegging av skog og kratt som aldri tidligere har vært til stede. Men fjernmåling må kombineres med langsiktige programmer som på bakken overvåker endringer i skoggrensens sammensetning, aldersstruktur, vekst og rekruttering i tillegg til klima og naturlige forstyrrelser og kulturbetingede inngrep (se side 91). Litteratur: Barth, J.B Om Skovforholdene i Finnmarken. Indberetning til Departementet for det Indre, Christiania. Hofgaard, A., Tømmervik, H., Rees, G. & Hanssen, F Latitudinal forest advance in northernmost Norway since the early 20th century. J. Biogeography 40: Jepsen, J.U., Hagen, S.B., Høgda, K.A., Ims, R.A., Karlsen, S.R., Tømmervik, H.A. and Yoccoz, N.G. (2009). Monitoring the spatio-temporal dynamics of geometrid moth outbreaks in birch forest using MODIS-NDVI data. Rem. Sens. Environm. 113: Kaplan, J.O. & New, M Arctic climate change with a 2. C global warming: Timing, climate patterns and vegetation change. Climatic Change 79: Karlsen, S.R., Jepsen, J.U., Odland, A., Ims, R.A., Elvebakk, A. (2013). Outbreaks by canopy feeding geometrid moth cause state-dependent shifts in understorey plant communities. Oecologia 173: Kibsgaard, Ø Skoghistoriske merkeår og Nord-Norge. Fylkesmannen i Nordland. Bodø-Mosjøen. ISBN: s. Larsson, J.Y Skoggrensa i Norge indikator på endringer i klima og arealbruk? NIJOS dokument 03/2004, filearchive/dokument_03_04.pdf. Westergaard, K. B Karplanter har overlevd i Norge under siste istid. Ottar 285 (2): 3 7. Willerslev, E. m.fl Fifty thousand years of Arctic vegetation and megafaunal diet, Nature 506, Feb Jane Uhd Jepsen er økolog og seniorforsker på NINA. Hun arbeider med bestandsdynamikk hos bjørkemålere, og effekter av insektutbrudd og beiting på bjørkeskogsøkosystemer. Hjemmeside: E-post: jane.jepsen@nina.no. Hans Tømmervik (dr. Scient.) jobber som seniorforsker på NINA i Tromsø, og har i en årrekke kartlagt og overvåket vegetasjonen i nordområdene ved hjelp av fjernmåling. Han har blant annet forsket på økologiske og forvaltningsrelaterte problemstillinger når det gjelder beiteområder for rein og gås, dynamikken i skog og tregrenser samt klimaeffekter på vegetasjon. E-post: hans.tommervik@nina.no 44 Ottar nr.4/2014.indd :39