KOAT. Klimaøkologisk Observasjonssystem for Arktisk Tundra. Planleggingsprosjekt finansiert av kunnskapsdepartementet og UiT

Transkript

1 KOAT Klimaøkologisk Observasjonssystem for Arktisk Tundra Planleggingsprosjekt finansiert av kunnskapsdepartementet og UiT Fram Nordområdesenter for klima og miljø Universitetet i Tromsø (UiT) Norsk Institutt for Naturforskning (NINA) Norsk Polarinstitutt (NPI) Universitetssenteret på Svalbard (UNIS) Meteorologisk Institutt (Met.no) 1

2 Innhold 1. Bakgrunn- klimaeffekter på tundraen 2. Hva er økosystembasert overvåkning 3. Hva er KOAT og hva gjør vi i f.h. til Rype 2

3 1. Varmere nordområder Nordområdene varmes opp og betydelige effekter forventes i økosystemene nord for den klimatiske skoggrensa: TUNDRAEN Jvf. ACIA Effektene av klimaendringene i Arktis (2004) MEA Global vurdering av økosystemenes tilstand ved årtusenskiftet (2005) IPY Det internasjonale polaråret (2010) CBMP Sirkumpolart overvåkningsprogram for biologisk mangfold (2012) ABA «Arctic Biodiversity Assessment» (2013) Observerte endringer i Tundraen: Smeltende permafrost Ustabile & milde vintre, tidligere vår, seinere høst Økt planteproduksjon Skoggrensa rykker nordover, mer busker og kratt 3

4 Vegetasjon & klima: Tilbakekoblinger Økt vegetasjon gir tilbakekoplinger som forsterker oppvarmingen H 2 O H 2 O H 2 O Forbusking Økt fordampning/ Lavere strålingsrefleksjon i) Mer vanndamp fra busker og trær enn fra gress og lyng. Vanndamp er en klimagass Oppvarmning ii) Skog og kratt over snødekket gir minket strålingsrefleksjon iii) Økt jordtemperatur -> reduksjon i permafrost

5 Vegetasjon & klima: Forbusking av tundraen Endringer i plante og dyresamfunn tap av biomangfold + 5

6 Direkte klimaeffekter Ustabile vintre: Effekter på arktiske arter 6

7 Økosystemer er komplekse Mange arter mange sammenhenger Muligheter for uventede effekter av klima = OVERRASKELSER! 7

8 Oppsummering Gjengroing med skog og kratt Smelting av permafrost Tap av arktisk biomangfold Tap av økosystemtjenester Store effekter på det globale klimasystemet Kunnskapsbehov: Mulige avbøtende tiltak & tilpasninger Behov: Økosystembasert overvåkning av arktisk tundra - Internasjonale opprop om behovet for langsiktig økosystembasert overvåkning i Arktis: ACIA, MEA, ABA, IPY - Planer om et Circumpolar Biodiversity Monitoring Program (CBMP) er Arktisk Råds (CAFFs) svar på dette oppropet KOAT - KLIMA-ØKOLOGISK OBSERVASJONSSYSTEM FOR ARKTISK TUNDRA Er Framsenterets svar på oppropet om økosystembasert overvåkning for norsk arktisk tundra 8

9 2. Hva er økosystembasert overvåkning? Formål og målsetning: 1. Å identifisere forandringer utover normalvariasjonen 2. Å identifisere årsakssammenhenger 3. Å informere politikere/forvaltningen om mulige forvaltningstiltak 4. Være en integrert del av adaptive forvaltningsprosjekter og evaluere effekten av tiltak Aktiv spørsmålsdrevet overvåkning: - hva skjer? - hvorfor skjer det? - hva er konsekvensene? - finnes avbøtende tiltak? - fungerer tiltakene - Forvaltningsrelevant - I samsvar med state-of-the-art deduktiv vitenskap (dvs. hypotesedrevet) - Distinksjonen mellom overvåkning og langsiktig forskning (LTER) er borte 9

10 Effektiv økologisk overvåkning = adaptiv overvåkning - Ett nytt paradigme for langsiktig naturovervåkning Konseptuell Modell (basert på gjeldene kunnskap) Overvåkningsmål/variabler og interaksjoner Ytre påvirkningsfaktorer (f.eks. Klima) Mulige forvaltningstiltak og deres effekter Tilpasse protokollen til: Prediksjoner Økt/ny kunnskap Forvaltningstiltak Eksperiment Overvåkningsdesign Metoder Design Romlig/tidsmessig oppløsning Forbedret modell Oppdatert prediksjoner Datainnsamling Data: analyser og tolkning Oppdatert design Ny teknologi (målinger og analyser) Økt/ny kunnskap Publisering og formidling Involvering av interessenter og forvaltning Jvf. Lindenmayer & Likens

11 Hvordan implementere økosystem-basert, adaptiv overvåkning for tundraøkosystem? Det finnes ingen ferdig mal for økosystembasert overvåking! I KOAT velges arter eller artsgrupper som har en kjernefunksjon i næringsnettet: - i fh. til å opprettholde integritet/funksjonalitet (f.eks. Smågnagere) - biodiversitet (f.eks. Vierkratt) - viktige økosystemtjenester (f.eks. Rype) *Sårbarhet overfor klimaendringer *Forvaltningsrelevans Næringsnettstilnærming 11

12 3. Dette er KOAT Økosystembasert med fokus på: Forvaltningsrelevans Dominerende arter og artsgrupper i økosystemet Prosesser med høy sensitivitet til klimaforandringene Aktiv involvering av skoler, lokalsamfunn, interessegrupper og forvaltning Kunnskapsbasert med fokus på: Vitenskapelig design av datainnsamling og valg av statistiske metoder Utvikling av prediktive modeller for økosystemets respons på klimaendringer Adaptivt med fokus på: Kontinuerlig oppdatering av kunnskapsgrunnlaget Kontinuerlig evaluering og oppdatering av prediksjonsmodeller Oppdatering av design og analyser når ny teknologi og metodikk blir utviklet Oppdatering av design i respons til endringer i samfunnets kunnskapsbehov 12

13 3. Norsk Arktisk Tundra- Svalbard og Varanger Begge lokaliteter svarer til kravet om at slike observatorier bør plasseres i såkalte kritiske soner ( Critical zone observatories ): - Svalbard høyarktis: Størst oppvarming - Varanger lavarktis ( høyalpine områder): Skogrense Sørlige arter Forbuskning Befolkning/urbanisering Svalbard Høyarktis Varangerhalvøya Lavarktis Subarktis 13

14 3. Utvalgte overvåkings- moduler for Varanger * Hver modul inneholder flere utvalgte mål for overvåking * Samt linker til andre overvåkningsmoduler Varanger Fjellrev Tundra-skog økotonen Hjortedyr Smågnagere Rype Busk-tundra Ekstremvær Predasjon Fenologisk Mismatch Hjortedyr Smågnagere 14

15 Rypemodulen (Fastlandet - Varanger): Regional kollaps i smågnagersvingningene: Med tilhørende endring i Lirypedynamikken Gnagerdynamikk Kilpisjärvi Henttonen et al. Lirype rekrutering i Troms Myrberget Jaktstatistikk (-----) linje-transekt ( ) Troms Holmstad et al. 2005

16 Jaktstatistikk fra Finnmark Sårbarhet Bakgrunn Klima? (jvf. Kausrud et al. 2008) Finnmark Norge Lirype per km 2 # skutt (i tusen)

17 Mulig klimasensitivitet: 1. Ekstreme værhendelser Ugunstige værhendelser (regn, frost, lav temp) i egg perioden og rett etter klekking kan være svært skadelig for ungeoverlevelse (Erikstad & Andersen 1983, Ludwig et al. 2010). Klimaendringer -> økt frekvens av ekstreme værhendelser kan derfor utgjøre en sterk direkte trussel for arktiske rypearter.

18 2. «Trofisk mismatch» Mattilgjengelighet under første leveuke har blitt fremhevet som kritisk for ungeoverlevelse (særlig Harerug og insekter). Klimaendringer kan endre synkroniteten mellom reproduksjon og næringstilgang (Ludwig et al 2006) -> «trofisk mismatch» Ikke mye studert, men Lirype virker å alternere mellom flere mattyper, i forhold til tilgjengelighet (Williams et al. 1980). -> sannsynligvis lite relevant for Lirype? Mismatch i draktskifte -> økt predasjonsrisiko Ikke studert på rype, men funnet hos hare i Nord-Amerika (Mills et al. 2013)

19 Tilstedeværelse 3. Konkurranse innen herbivorsamfunnet Habitat konfigurasjon Vierkratt Eng Hei Vier Ims et al Hei 100m Henden et al Mengde kanthabitat % Areal

20 # skutt [I tusen] Tilstedeværelse Gnager abundans 4.1. Predasjon Smågnager-spesialister (jvf. Kausrud et al. 2008) Henden et al Begge lite sannsynlig?

21 % endring i hekkeabundans 4.2. Predasjon Generalist-predatorer Fletcher et al områder MED predatorreduksjon områder UTEN predatorreduksjon RG = Skotsk Lirype (Lagopus lagopus scoticus) Se også, Coates & Delehanty 2010

22 Tilstedeværelse 4.2. Predasjon Generalist predatorer subsidier gjennom vinteren Reinsdyr abundans Henden et al. Ecology (I revisjon)

23 Predikert predasjonsrate [år t] Ims & Henden. Biol.Letters (i revisjon) 4.2. Predasjon Generalist-predatorer gnagerrespons Lemen abundans [år t-1]

24 Konseptuell modell Klima - påvirkningsmodell Finnmark/Varanger Direkte klima effekter (regn, frost, lav temp., særlig tidlig i sesongen) 2. Generalist Predasjon (subsidiert av økt/klimadrevet vintertilgang på kadaver) (NB: smågnagere og deres predatorer overvåkes i en annen modul)

25 Overvåkningsdesign NB: 1 av ~ 20 planlagte dalsystem I KOAT - Vær og klimadata * Design av overvåkingen på 3 nivåer: Intensiv: for mål med raske forventede responser til klimaendringer Ekstensiv: for mål med langsommere responser Regional: mål som har en design gitt f.eks. av deres fordeling i rom eller eksisterende tidsserier (jvf. Jaktfalk etc..) 25

26 Takk!