DISENTANGLE

– nøste opp i rollene til beite og klima på vegetasjonsdynamikken i nordlige økosystemer
Foto: Jørgen Rosvold, NTNU Vitenskapsmuseet

 

Vegetasjonsstruktur og artskomposisjon I alpine og boreale landskap er formet av både biotiske og abiotiske faktorer. Tundra- og taigaøkosystemer, slik vi ser dem i dag, er et resultat av en kombinert påvirkning fra beitedyr og klima. Det er en voksende litteratur som beskriver de unike effektene av hver av disse faktorene, men få har forsøkt å se på interaksjonene dem imellom. DISENTANGLE-prosjektet*, ledet av James D. M. Speed ved NTNU Vitenskapsmuseet og Institutt for naturhistorie, har som mål å fremme vår forståelse av hvordan klima og beitedyr virker sammen for å styre økosystemdynamikken og endrer naturen.

Å forstå de grunnleggende økologiske interaksjonene mellom biotiske og abiotiske drivere bak økosystemprosesser er helt nødvendig i en tid med globale miljøforandringer. De aller fleste publiserte studier som handler om effekten og implikasjonene av slike globale endringene har fokusert på direkte abiotiske drivere slik som klimaendringer. Men følgene som klimaendringene vil ha for økosystemdynamikk vil nødvendigvis være påvirket av aktiviteten til beitedyr, og å ekskludere dem fra prediksjonene kan føre til et forvrengt og unøyaktig bilde av hvordan fremtiden blir for de nordlige økosystemene. Effekten av klimaendringene på arter og artssamfunn kan bli dempet av beiting, for eksempel når beitedyr hindrer spredningen av trær og busker på tundraen eller vidda. I boreal skog er beitedyr viktige ved at de kan påvirke klimaeffekter ved å endre suksesjonen etter hogst og forstyrrelser. På den ene siden kan herbivori ha ønskede konsekvenser og kan brukes som et verktøy for eksempel til å dempe artstap i Arktis, øke albedoen på tundraen, eller øke evnen til boreal skog til å motstå raske endringer (resiliens). På den andre siden finnes det eksempler når beiting kan ha negative eller uønskede effekter, slik som når beitedyr hindrer tilbakeføring av trær til avskogede områder, eller når de reduserer tarevekst i hogstpåvirkede skoger. Det er essensielt for forvaltningen av husdyr og ville beitedyr å forstå hvordan klima og herbivori sammen påvirker økosystemprosesser og hvordan dette skjer på ulike romlige målestokker.

DISENTANGE-prosjektet bruker flere ulike metoder, fra å sammenligne områder og regioner med ulikt klima, beitetrykk og artssamfunn, til modellering av artsutbredelser på regionale målestokk og modellering av funksjonell diversitet mellom større biomer. Dette ambisiøse prosjektet bringer sammen et internasjonalt team av forskere fra Norge, Storbritannia, Canada og Island med det felles mål å nøste opp i de ofte komplekse interaksjonene mellom herbivori og klima på den nordlige vegetasjonsdynamikken. Prosjektet deles inn i tre sammenfiltrede arbeidspakker. 

WP1: Interaksjoner mellom beitedyr og klima som en driver bak vegetasjonsendringer

Den første arbeidspakken (WP1) vil undersøke hvordan interaksjonene mellom klima og beitedyr påvirker vekst hos vedplanter (busker og trær) og sammensetningen plantesamfunn i alpine, arktiske og boreal økosystemer. Denne delen av prosjektet utføres av Katariina Vuorinen som er PhD-stipendiat ved NTNU Vitenskapsmuseet, Institutt for Naturhistorie. Dendroøkologi, studiet av årringer i vedplanter, er som et vindu inn i fortiden og gir oss muligheten til å si noen om tidligere tiders biotiske og abiotiske vekstforhold. Et tilsvarende vindu til fortiden får vi ved å gjenoppsøke steder hor det har vært gjort vegetasjonsanalyser slik at vi kan se hvordan artssamfunnet har endret seg siden den gang. Ved å inkludere mange studieområder og mange arter i analysene, vil vi undersøke hvordan interaksjonen mellom beite og klima påvirker vekst og spredning av vedplanter samt terskelverdier i forholdene som bestemmer om vedplantene sprer seg eller trekker seg tilbake i terrenget. Vi vil også undersøke hvordan endringer i tettheten av beitedyr har påvirket den observerte forflytningen av tregrensa og fjellvegetasjon generelt i Norge. I den delen av prosjektet som omhandler artssammensetning skal vi også identifisere relevante plantekarakteristikker og beskrive hvordan disse har flyttet seg i høydegradienten som følge av endringer i tettheten av beitedyr.

Foto: Katariina Vourinen, NTNU Vitenskapsmuseet

Vi har startet dendroøkologiske undersøkelser I Cairngorms Nasjonalpark I Skottland hvor flere hjorteuthegninger har blitt satt opp for å fremme etableringen av trær og skog. En tidlig titt på dataene tyder på at det er økt vekst av furu som følge av mindre hjort, og at dette skjer i fravær av noen målbare endringer i klima i den tiden forsøket har pågått.  

Foto: Audun Hageskal

I den delen av prosjektet som går på vekst av vedplanter (WP1) vil vi benytte oss av SustHerb-nettverket som består av flere større uthegninger plassert i produksjonsskog rund om i Norge. Målet er å øke forståelsen av hvordan hjortedyrpopulasjoner i samtid med klimafluktueringer påvirker suksesjonmønsteret i skogen. 

WP2: Interaksjoner mellom beitedyr og klima som en driver bak utbredelsen til arter i rom og tid

Klimafaktorer og biotiske faktorer går sammen om å bestemme utbredelsen til arter. Men responsen til hele økosystemer som følge av miljøforandringer avhenger ikke bare av hvordan individuelle arter responderer på disse forandringene, men også hvordan interaksjonene mellom arter blir påvirket, siden disse miljøfaktorene kan påvirke konkurranseforhold mellom artene og interaksjoner mellom trofiske nivå. Den andre arbeidspakken (WP2) utforsker hvordan beitedyr, sammen med klima, påvirker utbredelsen av vaskulære planter, moser og lav i Norge, samt hvordan plantesamfunn sammenfaller med tilstedeværelsen av ulike beitedyr. Disse spørsmålene vil bli besvart ved hjelp av artsutbredelsesmodeller og analyser av den funksjonelle komposisjonen av beitedyr. Gjennom å kombinere artsutbredelsesmodeller med kjente interaksjoner mellom arter og artskarakterer kan vi visualisere geografisk variasjon og økologiske interaksjoner. Vi tar sikte på å overkomme noen vanlige begrensninger med bruk av artsutbredelsesmodeller gjennom å benytte nasjonale og geografisk eksplisitte tidsserier fra Norge som en ny og original mulighet for å bedømme effekten som tettheten av ville og domestiserte beitedyr har på utbredelsen av plantearter. Samtidig vil vi kunne anslå hvordan endringer i utbredelsene til ulike planter vil endre seg også i fremtiden under bestemte scenario for klimaendringer og arealforvaltning. Resultater peker på at selv om klimatiske variabler er viktige i å bestemme utbredelsen til plantearter generelt, så kan utbredelsen sjeldne planter, slik som fjellnøkleblom (Primula scandinavica), i stor grad være bestemt av beitetrykk.

WP3: Interaksjoner mellom beitedyr og økosystemer i nordlige områder

Beitedyr påvirker vegetasjonen og omsetningen av næringsstoffer, energi og vann i økosystemer. Sammensettingen av beitedyrsamfunnet er derfor med å bestemme hvordan økosystemer fungerer. Arbeidspakke 3 vil identifisere og sammenligne mønstre blant arktiske og boreal beitedyrsamfunn når det gjelder artsantall fylogenetisk diversitet og funksjonell diversitet. Dette gjøres gjennom originale og romlig-eksplisitte fellesanalyser av fylogenetisk og funksjonell diversitet. Vi vil predikere hvordan disse samfunnene vil forandres under fremtidige endringer i klima og arealbruk og å identifisere områder som er spesielt utsatte eller sårbare for uønskede endringer i diversitet. Så langt har vi klart å samle store mengder data på beitedyr i Arktis, inkludert fylogenetisk og funksjonelle karakteristikker ved beitedyrsamfunnene. Tidlige resultater viser at miljøfaktorer og økologi er bedre enn geografi i å forklare arktiske beitedyrsamfunn. 

 

*Disentangling the impacts of herbivory and climate on ecological dynamics, NFR FRIMEDBIO 262064

Kontaktpersoner

Førsteamanuensis/forsker James Speed, NTNU Vitenskapsmuseet

Samarbeidspartnere

Finansiering

Norges forskningsråd (FRIMEDBIO 262064)

Varighet

2017-2020