Ilmastonmuutos ja metsä(hyönteis)- tuhojen lisääntyminen

Transkriptio

1 Ilmastonmuutos ja metsä(hyönteis)- tuhojen lisääntyminen Seppo Neuvonen; Luontotyyppien ja lajien kansallisen uhanalaisuustarkastelun taustaseminaari Yleistä ilmastonmuutoksesta ja hyönteistuhoista Tunturi- ja hallamittarituhot Lapissa Mäntypistiäiset Kirjanpainaja ja muut kuusen kaarnakuoriaiset

2

3 Yleistä ilmastonmuutoksesta ja hyönteistuhoista (1) Toteutunut ilmastonmuutos vuodenaikaisesti epätasaista 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jyväskylä Turku The Fig. shows the slope ( o C/10 years) of the trend in mean temperatures during different months in (Data source: FMI; site latitudes ( o N): Turku 60.5, Jyväskylä 62.2) Note: The warming trend in extreme minimum winter temperatures was 1.5 o C/10 years, i.e. more than twice as large than in mean temperatures of winter months Sääoloissa on huomattavaa vuosien välistä vaihtelua (esim. kuukausien keskilämpötiloissa vuosikymmenen sisällä vaihteluväli on noin kertaluokkaa suurempaa kuin havaitut tai ennustetut trendit / 10 v)

4 Yleistä ilmastonmuutoksesta ja hyönteistuhoista (2) Hyönteiset ovat yleensä hyvin sopeutuneita keskilämpötilojen vaihteluihin, mutta ääriolot voivat aiheuttaa suurta kuolleisuutta Ilmastonmuutoksen vaikutukset tuhohyönteisiin ovat lajispesifisiä riippuvat mm. hyönteislajin talvehtimisasteesta, joka määrittää myös sen, mihin kuukausiin muut elinkierron vaiheet ajoittuvat Se, talvehtiiko laji puiden latvustossa (munana) vai maaperässä lumihangen suojassa, vaikuttaa lajin alttiuteen talven äärilämpötilojen vaikutuksille Suuri osa metsätuhohyönteisistämme syö (eli saa energiaa) vain toukkavaiheen aikana suurimman osan vuotta (10-11 kk) ne vain kuluttavat energiaa (hengitys ym.) lämpötilan nousu voi johtaa energiavarastojen ehtymiseen Tuhohyönteisten populaatiodynamiikassa trofiatasojen välisillä vuorovaikutuksilla on usein suurempi merkitys kuin säätekijöillä

5 Äärilämpötiloissa vuosien välinen vaihtelu voi olla erittäin suurta Winter Minimum Temperatures at Kevo Meteorological Station -25, ,0-35,0-40,0-45,0-50,0 Year Säädata: Ilmatieteen laitos

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

7 Tunturikoivikoiden tuholaiset Suomen Lapissa: * Tunturimittari (Epirrita autumnata) perinteinen * Tällä vuosisadalla myös hallamittari (Operophtera brumata) 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

8

9 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

10 Birch forests damaged by Autumnal Moth in mid-1960s Birch forests damaged by Winter Moth in 2008 Picture prepared by: Kari Mikkola / Metla, Rovaniemi

11 New observations since 2006: - Operophtera outbreaks following Epirrita outbreaks also in Finnish Lapland - No refoliation after Operophtera outbreaks; Also dwarf shrubs destroyed Extensive changes in ecosystem functions Reindeer pastures damaged in large areas Risks for the sustainability of local livelihoods Tundra areas may not contract despite warming

12 Mäntypistiäiset (1) Tuhot esiintyvät epäsäännöllisin välein ja kestävät yleensä 2-3 vuotta Tuhot ovat yleisimpiä karuilla kasvupaikoilla 1,4 % 0,9 % 0,4 % -0,1 % A B C D E Herb-rich heath forests Mesic heath forests Mineral soils Drier heath forests Spruce mires Peatlands Pine mires NFI 8 & NFI 9 plots (n = ) Fitted annual risks of pine sawfly damage (at least slight damage at stand level) on different forest site types

13 Mäntypistiäiset (2) Ruskomäntypistiäinen talvehtii munana; munat kestävät keskitalvella noin -36 o C Pilkkutoukkapistiäinen talvehtii maassa, lumipeite suojaa pakkasilta Kotelovaiheen saalistuksella suuri merkitys mänty-pistiäisten kannanvaihteluille ilmastonmuutoksen vaikutuksia tuhojen esiintymiseen on vaikea ennustaa, paitsi ruskomäntypistiäistuhojen maantieteellisen esiintymisalueen osalta Lämpenevät talvet voivat lisätä ruskomäntypistiäistuhojen esiintymisfrekvenssiä Itä- ja Pohjois-Suomessa (Virtanen ja muut 1996)

14 Kirjanpainaja Kirjanpainajan joukkoesiintymät ovat olleet harvinaisia Suomessa ennen tätä vuosikymmentä. Kirjanpainajan tappamaa kuusimetsää Tatra, Slovakia; Elokuu 2007 Kirjanpainajatuhoja muissa Pohjoismaissa: Norja milj. m 3 Ruotsi milj. m 3 Etelä-Ruotsi 2005 => 3-4 milj. m 3 Kuva: Peter Zach 2013 saapuneet hyönteistuhosta aiheutuneet metsänkäyttöilmoitukset

15 Kirjanpainaja ja muut kuusen kaarnakuoriaiset Taustaa kirjanpainajariskin kasvulle: - Kesät ovat lämmenneet * Lämpösummat (dd5) ovat selvästi nousseet viimeisten 20 vuoden aikana) - Myrskytuhot ovat yleistyneet Olosuhteiden muututtua kirjanpainajasta näyttää tulleen pysyvä uhka Suomen kuusimetsille

16 Lukemista Ammunét T, Bylund H, Jepsen JU (2015) Northern geometrids and climate change: from changes in abiotic factors to trophic interactions. Pp in Björkman C, Niemelä P (Eds) Climate Change and Insect Pests, CAB International, UK. Biuw M, Jepsen JU, Cohen J, Ahonen SH, Tejesvi M, Aikio S, Wäli PR, Vinstad OPL, Markkola A, Niemelä P, Ims RA (2014) Long-term impacts of contrasting management of large ungulates in the Arctic Tundra-Forest ecotone: ecosystem structure and climate feedback. Ecosystems 17: Björkman C, Niemelä P (Eds) (2015) Climate Change and Insect Pests, CAB International, UK. Davis AJ, Jenkinson LS, Lawton JH, Shorrocks B, Wood, S (1998) Making mistakes when predicting shifts in species range in response to global warming. Nature 391: Hanski I (1987) Pine sawfly population dynamics: patterns, processes, problems. Oikos 50: Jepsen JU, Hagen SB, Ims RA, et al. (2008) Climate change and outbreaks of the geometrids Operophtera brumata and Epirrita autumnata in subarctic birch forest: evidence of a recent outbreak range expansion. J Anim Ecol 77: Neuvonen S, Bylund H, Tømmervik H (2005) Forest defoliation risks in birch forest by insects under different climate and land use scenarios in northern Europe. Chapter 9 in F.-E. Wielgolaski (ed.) Plant Ecology, Herbivory and Human Impact in Northern Mountain Birch Forests. Springer Verlag, Ecological Studies Vol. 180: Neuvonen S, Niemelä P, Virtanen T (1999) Climatic change and insect outbreaks in boreal forests: the role of winter temperatures. Ecol Bull 47:63 67 Neuvonen S, Virtanen T (2015) Abiotic factors, climatic variability and forest insect pests. Pp in: Björkman C, Niemelä, P. (Eds) Climate Change and Insect Pests, CAB International, UK. Potter KA, Woods A, Pincebourde S (2013) Microclimatic challenges in global change biology. Global Change Biology 19: Tenow O, Bylund H, Nilssen AC, Karlsson PS (2005) Long-term influence of herbivores on northern birch forests. Chapter 12 in F-E Wielgolaski (ed.) Plant Ecology, Herbivory and Human Impact in Northern Mountain Birch Forests. Springer Verlag, Ecol Studies 180: Virtanen T, Neuvonen S, Nikula A, Varama M, Niemelä P (1996) Climate change and the risks of Neodiprion sertifer outbreaks on Scots pine. Silva Fennica 30: Virtanen T, Neuvonen S, Nikula A (1998) Modelling topoclimatic patterns of egg mortality of Epirrita autumnata (Lepidoptera: Geometridae) with a Geographical Information System: predictions for current climate and warmer climate scenarios. Journal of Applied Ecology 35: Økland B, Netherer S, Marini L (2015) The Eurasian spruce bark beetle: the role of climate. Pp in Björkman C, Niemelä P (Eds) Climate Change and Insect Pests, CAB International, UK.