Massaesiintymisvuosina tunturimittarin toukat voivat kaluta lehdettömiksi miljoonia hehtaareja tunturikoivikoita Suomen, Ruotsin ja Norjan Lapissa.
Uusia tulokkaita, massaesiintymiä ja jäähyväisiä – miten ilmastonmuutos näkyy Pohjolan tuntureiden ja Itämeren eläinpopulaatioissa?
Maailman eliöyhteisöt ovat muuttumassa ennennäkemättömän nopeasti. Otsikoissa näkyvät yhtäältä tulokaslajit, tuholaisten massaesiintymät ja trooppisten taudinaiheuttajien leviäminen uusille alueille, toisaalta eläinten ja kasvien ahdinko ja katoaminen kartalta. Mullistuksen syyt ovat moninaiset aina maankäytön, maanviljelyksen ja metsänhoidon muutoksista ilmastonmuutokseen – syitä on usein vaikea erotella toisistaan. Seilin, Kevon ja Värriön tutkimusasemien pitkien havaintosarjojen avulla selvitetään, mikä on ilmastonmuutoksen osuus tässä palapelissä.Julkaistu: 21.4.2022
Kirjoittajat: Julia Fält-Nardmann ja Heta Rousi
Toimitustyö: Viestintätoimisto Jokiranta Oy
Kuva: Vastavalo
Turun yliopiston tutkimuslaitoksilla Saaristomerellä Seilin saarella ja Utsjoen Kevolla sekä Helsingin yliopiston tutkimusasemalla Sallan Värriössä on havainnoitu selkärangattomia – eläinplanktonia ja perhoslajistoa – jo yli 50 vuotta. Samalta ajanjaksolta löytyy myös ilmastollisia ja muita elinympäristöjen muutoksia kuvaavia aineistoja, joiden valossa tutkimme näiden selkärangattomien biomassan muutoksia viime vuosikymmeninä. Nämä aineistot antavat myös ainutlaatuisen mahdollisuuden verrata akvaattisia ja terrestrisiä eliöyhteisöjä toisiinsa.
Yksittäisten eläinlajien levinneisyysalueiden muutoksia on tutkittu eri puolilla maailmaa, mutta kokonaisbiomassojen vaihteluun on kiinnitetty vähemmän huomiota. Silti esimerkiksi perhosentoukkien tai eläinplanktonin kokonaismäärä ja saatavuus on niitä ravintonaan käyttäville eläimille yleensä tärkeämpää kuin yhden yksittäisen lajin esiintyminen.
Kaukana kavala maailma
Lajiston muuttumisen perimmäisiä syitä on usein vaikeaa selvittää pitkällä aikajänteellä tutkittaessa, vaikka tarkkaan mitattua tietoa erilaisista ympäristömuuttujista olisikin saatavilla. Monesti on mahdollista esittää vain valistuneita arvauksia siitä, johtuuko esimerkiksi jonkin lajin taantuminen vaikkapa sen elinalueen kulttuurimaiseman muutoksista tai hyönteismyrkkyjen käytöstä lähipelloilla vai vaikuttaako taustalla sittenkin lämpötilan kohoaminen tai muutokset sateisuudessa. Usein erilaiset tekijät myös vaikuttavat toisiinsa – ilmaston muuttuessa joudutaan myös maanviljelyn käytäntöjä ja viljelykasvilajistoa mukauttamaan uusiin olosuhteisiin. Kaikki nämä tekijät voivat eri tavoin vaikuttaa alueen villiin eläin- ja kasvilajistoon eri ekosysteemeissä.
Suomen Lapin sekä Saaristomeren tutkimuslaitosten aineistot on kerätty alueilta, joilla ihmisasutus ja ihmisen suora vaikutus ekosysteemeihin on ollut verrattain vähäistä. Tällaisilla alueilla havaittujen lajistonmuutoksien voidaan siis olettaa suurella todennäköisyydellä johtuvan nimenomaan ilmaston ja luonnollisen ympäristön muutoksista. Toki tämänkin käsitekaton alla riittää tutkittavaa: reagoivatko lajit esimerkiksi talvilämpötilojen, sademäärän, kasvukauden pituuden vai suolapitoisuuden muutoksiin?
Vallanvaihdos tunturikoivikossa
Tutkimuksessa käytetty perhosaineisto on kerätty valorysien avulla. Kirkkaana loistavan lampun alle sijoitettuun pyyntiastiaan kertyy yhden kesän aikana satoja perhosia, joista suurin osa ei lainkaan muistuta helteisiltä niityiltä tuttuja värikkäitä lepattelijoita. Pienten, usein alle sentin mittaisten harmaankirjavien pikkuperhosten lajin tunnistaminen vaatiikin melkoista ammattitaitoa, jota yhteistyökumppaneiltamme onneksi löytyy!
Aineistojen sadat tuhannet perhosyksilöt antavat mielenkiintoisen kuvan arktisen alueen lajistosta. Lajeja on paljon, mutta suurin osa esiintyy harvalukuisena – eri lajien perhosyksilöitä eksyy rysiin silloin tällöin. Yksi laji kuitenkin peittoaa runsaudellaan kaikki muut: peräti 80 prosenttia Kevolta pyydetyistä perhosista on tunturimittareita (Epirrita autumnata), ja niiden biomassan osuus lähentelee 90 prosenttia. Lajin massaesiintymiä on tutkittu jo kauan, ja monelle vanhalle lapinkävijälle lienevät tuttuja toukkajoukkojen kuolleiksi kaluamat tunturikoivikot. Joiltakin vuosilta tunturimittarit kuitenkin puuttuvat lähes kokonaan. Samankaltaista syklisyyttä tavataan myös hallamittarilla (Operophtera brumata). Näyttää siltä, että ilmaston lämmetessä hallamittarista on tulossa jopa tunturimittaria merkittävämpi laji maamme pohjoisosissa.
Murto- ja makeanveden lajit ottavat mittaa mereisistä
Tutkimuksessa tarkastelemme myös Itämeren eläinplanktonia, jonka biomassa on tulosten perusteella vähentynyt merkittävästi vuodesta 1966 tähän päivään. Erityisesti mereisten eläinplanktonlajien biomassat ovat oleellisesti vähentyneet. Murto- ja makean veden lajeista monien biomassat ovat sen sijaan pysyneet melko samanlaisina tai kasvaneet aiempaan verrattuna.
Ilmastonmuutoksen tiedetään vaikuttavan Itämeren eläinplanktonyhteisöihin etenkin lämpötilan nousun ja suolapitoisuuden vähenemisen kautta. Suolapitoisuuden on havaittu viime vuosikymmeninä alenevan. Talvisadanta on lisääntynyt, minkä vuoksi Itämerelle tulee enemmän makean veden valuntaa. Positiivinen vesitase ja veden virtaama Itämerestä Pohjanmereen on kasvanut Itämerellä 1980-luvusta lähtien. Tämän vuoksi suolapulsseja Pohjanmereltä Itämereen on nykyisin harvemmin ja ne ovat volyymiltaan pienempiä. Tarvitaan iso talvimyrsky, jotta merivesi pääsisi kynnyksen ja kapeiden Tanskan salmien läpi Itämereen.
Talvilämpötilojen nousun seurauksena jääpeitteinen aika on Pohjoisella Itämerellä lyhyempi tai joinakin vuosina jääpeite saattaa puuttua kokonaan. Lämpötilan ja jääpeitteisyyden muutokset vaikuttavat muun muassa kasviplanktonin kukintahuippujen ajoittumiseen, mikä koskettaa erityisesti keväisiä piileviä. Valuma-alueelta aiemmin sulaneesta lumesta johtuvat kevättulvat eivät nykyään tuo mereen tulvamaista piileväkukinnan käynnistävää ravinnelisäystä. Eläinplanktonin ja kasviplanktonin välinen ajallinen yhteensopivuus onkin heikentynyt: nykyisin piileväkukinta alkaa keväällä aikaisemmin ja kestää pidempään, mutta se ei ole yhtä intensiivinen kuin muutama vuosikymmen sitten.
Veden lämpötilojen ja suolapitoisuuden juurisyy löytyy muutoksista Atlantin sääkeskuksissa. Pohjoisen Atlantin oskillaatiota kuvaava NAO-indeksi on Pohjoisen Euroopan alueella muuttunut 1980-luvun taitteessa talviaikaan vallitsevasti positiiviseksi. Kun NAO-indeksi on positiivinen, talvet ovat Itämeren alueella leutoja ja sateisia.
Eläinplanktonilla on ratkaiseva merkitys mereisessä ravintoverkossa, sillä se on esimerkiksi silakan ja usean muun kalalajin tärkeää ravintoa. Onkin huolestuttavaa, että eläinplanktonlajisto muuttuu. Riittääkö murtoveden ja makean veden eläinplanktonlajien lisääntyminen korvaamaan mereisten eläinplanktonlajien hupenemista? Murto- ja makean veden lajit ovat mereisiä lajeja huonompaa ravintoa silakalle ja muille näköaistin varassa saalistaville kaloille.
Onko havaittavissa oleva biomassakehitys vääjäämätöntä nykyisen ilmastollisen muutoksen vuoksi? Kuinka suuressa määrin muutokset esimerkiksi Atlantin sääkeskuksissa lopulta säätelevät Itämeren eläinplanktonin dynamiikkaa? Muun muassa näihin kysymyksiin pyrimme etsimään vastauksia meneillään olevassa tutkimushankkeessa.
Sama kaiku Hangosta Petsamoon?
Yksi tutkimuksemme pääkysymyksistä on, onko perhosten ja planktoneliöiden lajiston ja biomassan muutoksilla loppujen lopuksi mitään yhteistä. Merialueiden lajistonmuutoksia selittävät osin niin kutsutut systeeminvaihdokset (eng. Regime shifts) eli suhteellisen nopeasti tapahtuneet laaja-alaiset muutokset esimerkiksi vuodenaikaisuudessa ja veden lämpötilassa. Pohjimmillaan muutokset johtuvat ilmastonmuutoksesta, ja ne ovat kokonaisten valtamerienkin mittakaavassa vaikuttavia. Muutosten voi olettaa vaikuttavan myös maaekosysteemeihin esimerkiksi kasvukauden pituuden tai sateisuuden kautta – aihetta ei kuitenkaan ole vielä tutkittu juuri lainkaan. Yritämmekin tutkimushankkeessamme kehittää ensimmäisten joukossa synteesiä siitä, miten systeeminvaihdoksiin liittyvä ilmastollinen säätely näkyy kahdessa hyvin erilaisessa eliöryhmässä.
Julia Fält-Nardmann työskentelee Turun yliopiston biodiversiteettiyksikössä sekä Dresdenin teknillisen yliopiston metsäeläintieteen laitoksella. Hän tutkii perhosten sopeutumista ilmastonmuutokseen ja uusien tuholaisperhoslajien leviämistä Keski-Euroopasta kohti pohjoista sekä johdattelee metsätieteen opiskelijoita hyönteistuntemuksen ja -tutkimuksen pariin.
Heta Rousi työskentelee Turun yliopiston biodiversiteettiyksikössä. Hän tutkii ilmastollisten ja muiden meriympäristössä tapahtuvien muutosten vaikutusta meren selkärangatonlajistoon. Heta on tehnyt väitöskirjansa fysikaalisten ja kemiallisten ympäristötekijöiden vaikutuksista Pohjoisen Itämeren pohjaeläinyhteisöihin.
Fält-Nardmannin kuva: Stefania Fält
Rousin kuva: Linda Svarfvar, Studio Svarte
Linkkejä:
Second Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-16006-1
The Baltic Sea Ecosystem Regulation Mechanism: https://doi.org/10.4319/lo.2000.45.3.0703
Climatic factors in the Atlantic control the oceanographic and ecological changes in the BalticSea: https://www.researchgate.net/publication/201169653_Climatic_Factors_in_the_Atlantic_Control_the_Oceanographic_and_Ecological_Changes_in_the_Baltic_Sea
Meta-analysis reveals declines in terrestrial but increases in freshwater insect abundances: https://www.science.org/doi/10.1126/science.aax9931