Mitä tiedämme metsätuhoriskeistä muuttuvassa ilmastossa

Transkriptio

1 Mitä tiedämme metsätuhoriskeistä muuttuvassa ilmastossa Seppo Neuvonen, Seija Sirkiä, Mikko Peltoniemi & Seppo Nevalainen Climforisk-hanke, Metla With the contribution of the LIFE+ financial instrument of the European Union LIFE09 ENV/FI/ Climate change induced drought effects on forest growth and vulnerability (Climforisk)

2 Metsien hyönteistuhot muuttuvassa ja vaihtelevassa ilmastossa Yleistä taustaa Esimerkki Hollannista Koivulla elävät mittariperhoset Mäntypistiäiset Kirjanpainaja

3 Taustaa tuhohyönteisistä (1) Metsäpuillamme elää satoja hyönteislajeja Vain murto-osa näistä aiheuttaa tuhoja Tuhoja aiheuttavatkin lajit ovat suurimman osan ajasta harvalukuisia Ajoittain tuhot voivat kuitenkin olla hyvinkin laaja-alaisia Tuholaisilla on erityyppisiä kannanvaihteluja: Sykliset kannanvaihtelut (tunturi- ja hallamittari) Epäsäännölliset joukkoesiintymät (mäntypistiäiset, kirjanpainaja)

4 Taustaa tuhohyönteisistä (2) Hyönteisten kannanvaihteluihin vaikuttavat tekijät ovat moninaisia ja näiden väliset vuorovaikutukset voivat olla monimutkaisia Säätekijät ovat vain yksi kannan kasvunopeuteen vaikuttavista tekijöistä, eikä välttämättä se merkitsevin Näiden tekijöiden suhteellinen merkitys vaihtelee eri alueiden välillä

5 Taustaa tuhohyönteisistä (3) Pitkäaikaisiin aikasarjoihin perustuvat analyysit ovat harvinaisia, ja ne perustuvat useimmiten näkyviin tuhoihin, joita esiintyy yleensä vain murto-osassa vuosia suurin osa kannanvaihteluista nakymättömissä Sää-/ilmastotekijöiden lisäksi maankäytön ja metsätalouden muutokset vaikuttavat hyönteistuhojen esiintymiseen Esim. Pohjois-Amerikan vuoristonilurin aiheuttamat tuhot Tutkimus usein keskittynyt tuholaislajeihin, joiden on jo havaittu runsastuneen tasapainoiset tutkimukset, joissa tarkasteltu koko tuholaislajistoa, ovat harvinaisia; poikkeuksen Hollannissa tehty pitkäaikaisseurantatutkimus

6 Hyönteistuhot puilla Hollannissa Moraal et al. (2011) Changing patterns in insect pests on trees in The Netherlands since 1946 in relation to human induced habitat changes and climate factors An analysis of historical data. Forest Ecology and Management 261: vuoden seuranta-aineisto Yhteensä lähes 350 tuholaislajia ( havaintoa): 98 yleistä tuhohyönteislajia (vähintään 35 tuhoilmoitusta), joista 22 lajilla vain muutaman vuoden kestäneitä tuhoja (jätetty pois jatkoanalyysistä) analyysissä 76 lajia Vastemuuttujana käytetty kunkin lajin kohdalla vuosittaista %- osuutta kaikista ko. lajin havainnoista

7 Hollannin talvi-ilmastosta Vuosien välinen vaihtelu suurta Sademäärissä nouseva trendi voimakkain v lähtien Talvilämpötilat nousseet erityisesti v alkaen

8 Muutoksia Hollannin metsissä: - Lehtimetsien pinta-ala kasvanut (ylempi kuva) - Havumetsien pinta-ala pysynyt vakiona (alempi kuva) Esimerkkejä hyönteislajeista, joiden aiheuttamat tuhot Hollannissa ovat: - lisääntyneet Hallamittari (ylempi kuva) - vähentyneet Pilkkumäntypistiäinen (alempi kuva)

9 riaiset Perhoset Muut Yhteensä Vähentyneet n. vuoden 1980 jälkeen Vakioesiintyminen Aikainen nousu (alkaen noin 1965) Myöhäinen nousu (alkaen noin 1985) Nivelkärsäiset Moraal et al. (2011) Insect pests on trees in The Netherlands Kovakuo- Hyönteistuhojen esiintymisessä tapahtuneiden muutosten syinä olivat useimmissa tapauksissa ei-ilmastolliset tekijät, kuten metsien ikärakenteen, puulajikoostumuksen tai metsänhoitomenetelmien muutokset Vain muutaman lajin kohdalla ilmastonmuutosta pidettiin mahdollisena tuholaisesiintymien muutosten taustalla olevana tekijänä

10 Koivuilla esiintyviä tuholaisia (mittariperhosia): Foto: Arne C. Nilssen

11 Mountain birch woodland defoliated by Epirrita autumnata in N Sweden; summer 2003

12 Nilssen, A.C. (2007) En ny art lauvmakk har kommet til Nord-Norge. Ottar 5: Documents the recent spread of Agriopis aurantiaria to Northern Norway Ammunét, T., Kaukoranta, T., Saikkonen, K., Repo, T. & Klemola, T. (2012) Invading and resident defoliators in a changing climate: cold tolerance and predictions concerning extreme winter cold as a range-limiting factor. Ecological Entomology 37: Table 1. Average median critical temperatures and lowest tolerated temperatures obtained by differential thermal analysis (under laboratory conditions). n Median, o C 95% CI Lowest, o C 95% CI Northern populations Operophtera brumata ± ±0.4 Epirrita autumnata ± ±0.4 Agriopis aurantiaria ± ±0.4

13 Tunturimittarin (O. autumnata) ja halla(+lumi)mittarin (Operophtera) joukkoesiintymät Skandeilla ja ympäröivillä alueilla O. Tenow'in (1972) mukaan

14 Dynamics of autumnal moth populations in Fennoscandia Cyclic outbreaks of the winter moth (Operophtera brumata) are typical along the Norwegian coast and at lower altitudes along the Scandes Abisko Kevo Regular population cycles or cyclic outbreaks mainly at higher altitudes Irregular population fluctuations mainly at higher altitudes Outbreaks are rare or non-existent. Density fluctuations with low amplitude Figure modified from Neuvonen, Niemelä, & Virtanen (1999) Ecol. Bull. 47: 63-67

15 - the eggs of Epirrita overwintering in the canopy are killed at temperatures below 36 o C, and cold air accumulates in topographically low sites, killing eggs there o C -37o C - there are more natural enemies (ants, spiders, birds,..) of Epirrita at lower elevations o C

16 Winter Minimum Temperatures at Kevo Meteorological Station -25, ,0-35,0-40,0-45,0-50,0 Year

17 16 km * 16 km area; 25 m pixel size Dark shading = Epirrita eggs will be killed by low MWTs Warmer winters (higher MWT) => area of birch forest protected by cold winters will decrease

18 Kohoavat talvien minimilämpötilat tunturi- ja hallamittarin aiheuttamien tuhojen riski kasvaa mantereisilla alueilla Kohoavat kesälämpötilat + hieman heikompi lehtien laatu toukkien ravintona + tunturimittarin loisten ja mahdollisesti muiden luontaisten vihollisten tehokkuus lisääntyy Virtanen, T. & Neuvonen, S. (1999) Performance of moth larvae on birch in relation to altitude, climate, host quality and parasitoids. Oecologia 120,

19 Jepsen et al. (2008) J. Anim. Ecol. 77:

20 Birch damage in northernmost Finland caused by winter moth (Operophtera brumata) - analysis based on Landsatimages: comparison to year 2000 (reference year with very low Geometrid population levels) Red = defoliated area in 2006 (34 km 2 ) Yellow = defoliated area in 2008 (356 km 2 ) Analysis by: Kari Mikkola / Metla, Rovaniemi From Wikipedia

21 Uusia ilmiöitä/havaintoja : - Hallamittarin aiheuttamia tuhoja tunturimittarihuipun jälkeen myös Suomen Lapissa (Utsjoki) - Myös kenttäkerroksen varvut tuhoutuneet => Vaikutuksia porolaitumiin laajoilla alueilla

22 Mäntypistäistuhot Ruskomäntypistiäinen: Suomessa tavallisempi tuhonaiheuttaja, aiheuttaa kasvutappioita; talvehtii munana latvustossa Pilkkumäntypistiäinen: Suomessa harvinaisempi tuhonaiheuttaja, mutta tuhot vakavampia; talvehtii maassa kotelokopassa Tuhot epäsäännöllisin väliajoin Tuhot kestävät yleensä vuotta Tuhot yleensä karummilla kasvupaikoilla ja niitä edeltää kuivat/lämpimät kesät

23 Ruskomäntypistiäisen munien pakkaskestävyys on suurimmillaan keskitalvella, jolloin ne kestävät noin o C

24 time (days) Käytännön ongelma: prosessit ja (tuho)havainnot eri mittakaavoissa sekä spatiaalisesti (x) että ajallisesti (y) , ,0 100,0 Outbreak records N. sertifer pupae 10,0 N. sertifer larvae 1,0 N. sertifer adults 0,0 0,1 1,0 10,0 100, , , ,0 WT min 0,1 N. sertifer eggs 0,0 distance (m)

25 MUNALOISET PEDOT: Linnut, nisäkkäät, muurahaiset, jne LOISET RUSKOMÄNTYPISTIÄINEN Kesä Pihka-aineet toukat Talvi Kevät N-pitoisuus munat NEULASTEN LAATU TAUDIT: NsNPV Fenologiset muutokset Talvi Kesä LÄMPÖTILAT SADEMÄÄRÄT SÄÄ- JA ILMASTOTEKIJÄT MÄNTY

26 Climforisk-hankkeessa tehtyjä analyysejä mäntypistiäistuhojen alkamistodennäköisyyksistä eri kasvupaikkatyypeillä sekä suhteessa kesän (touko- - syyskuu) sademäärään viittä vuotta aiemmin Kuiva Sateinen Vaaka-akselilla sademääräanomalia (viittä vuotta aiemmin)

27 Vuosien välinen vaihtelu mäntypistiäistuhojen alkamistodennäköisyyksissä on erittäin suurta vrt. sademääräanomalian vaikutukseen

28 Kirjanpainajan (Ips typographus) edellisenä kesänä tappamia kuusia (Photo: Juha Siitonen) 28

29 Excessive wind disturbance and Ips typographus outbreaks in Tatra Mountains by Peter Zach & Jan Kulfan History of large wind events in Tatra Mountains Source: M. Koreň (2005) timber damaged (in thousands m3) cases of windhrow over 10,000 m3 (n = 32) Photo: M. Jurík

30 A theoretical model for the relationship between host-tree resistance and threshold of successful bark beetle attack (modified from: Berryman 1978, 1982; Økland & Bjørnstad 2006: A resource-depletion model of forest insect outbreaks. Ecology, 87: ) High Bark beetle population Low Resource 2: living trees Resource 1: dead trees & Low Epidemic/outbreak situation B 2 B 1 Drought C A Epidemic threshold Endemic (low density) situation High fresh wood with bark No resistance in breeding material Bark beetle population growth regulated by the amount of freshly dead wood Extensive storm damage & dead wood not removed from the forest in time Host tree resistance C: outbreak collapses due to exhaustion of resources and/or action of natural enemies 30

31 PITUUS 135 CM Monitoring Ips typographus with pheromone traps Standardized method in Nordic countries: Norway 1979 => / in ~100 municipalities Sweden 1995 => / in ~ 30+ areas Finland (some earlier tests +) 2012 => Groups of three traps in clearcuts from the previous winter Traps are placed in a triangle near (~ 20 m) South facing mature spruce forest edge Ipsowit pheromones Norwegian trap-model from year 1979 (Figure at right) Also other trap-types in use LPM.12 CM Kuvan pyydyksestä puuttuu suppiloon ruuvattava pullo 900 REIKÄÄ 31

32 Monitoring Ips typographus with pheromone traps in Finland 2012 => Co-operation between FFRI/Metla & Suomen metsäkeskus sites sites sites 32

33 Seppo Neuvonen, Olli-Pekka Tikkanen ja Heli Viiri: Kirjanpainajatilanne Suomessa feromoniseurantojen perusteella

34 Monitoring Ips typographus with pheromone traps in Finland 2012 => Summer 2012: high catches* at 19 % (4/21) sites (SE Finland) Summer 2013: high catches at 70 % (21/30) sites Summer 2014: high catches at 51 % (19/37) sites *: > ind./3 traps 34

35 Kirjanpainajan ja ympäristötekijöiden välisiä suhteita Lämpimämmät kesät Enemmän sisarusjälkeläistöjä Mahdollisesti toinen sukupolvi Kuivuus heikentää kuusten vastustuskykyä Metsänhoito: Lehtipuusekoitus Ei kuusta liian kuiville paikoille Lyhyemmät kiertoajat Lämpimämmät talvet Lyhyempi routa-aika => enemmän tuulituhoja => enemmän lisääntymismateriaalia kirjanpainajille Kirjanpainaja Tuhojen torjunta: Tuulenkaadot ja tuore kuusipuutavara pois metsästä määräaikoihin mennessä Kirjanpainajan iskeytymät pystypuihin etsi ja poista ajoissa Feromonipyynti (tehokkainta kannan ollessa vielä alhainen)

36 Kiitos