Ilmastonmuutos ja luonnon monimuotoisuus Juha Pöyry Syke / Luontoympäristökeskus Metsäpäivät 2014 / Skutsi stadissa 06.11.2014
Esityksen sisältö Miten ilmasto on muuttunut? Mitä muutoksia on todettu luonnossa? Miten ilmaston ennustetaan jatkossa muuttuvan? Miten ennustettu muutos vaikuttaa luontoon? Voidaanko luonnon monimuotoisuutta suojella ilmaston muuttuessa? Luonnon monimuotoisuuden merkitys ilmastonmuutokseen sopeutumisessa ja sen hidastamisessa
Maailman ilmasto on lämmennyt Lähteet: Hadley Center/CRU, NCDC/NOAA, GISS/NASA 2010 Lähde: World Meteorological Organization (www.wmo.ch)
Myös Suomen ilmasto on lämmennyt Lähde: Ilmasto-opas (www.ilmasto-opas.fi)
Viime vuosikymmeninä erityisesti keväät ovat lämmenneet 6 4 HBSB MB NB 2 T MAM ( o C) 0-2 -4-6 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Year
Samoin kesät.. 18 17 HBSB MB NB 16 T JJA ( o C) 15 14 13 12 11 10 9 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Year
Kesäkauden lämpösumma on noussut.. 1600 1400 HBSB MB NB Annual GDD5 1200 1000 800 600 400 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Year
Lajien sopeutumismahdollisuudet muuttuvassa ilmastossa Sopeutuminen uusiin olosuhteisiin Ns. fenotyyppinen plastisuus Evolutiivinen muutos Siirtyminen uusille alueille ilmastovyöhykkeiden mukana Elinympäristöjen määrä ratkaisee pystyykö laji siirtymään Sukupuutto Alueellinen Maailmanlaajuinen Niin yksilöillä kuin populaatioilla on lämpötilan asettamat rajat: OPTIMI KUOLEMA JUURI LISÄÄNTYMINEN SELVIYTYY LÄMPÖTILA JUURI KUOLEMA SELVIYTYY
Muutokset luonnossa ovat jo maailmanlaajuisia Ilmastonmuutoksen sormenjäljet luonnossa: Yhteenvetojulkaisuja: Hughes 2000 TREE 15:56-61 Walther ym. 2002 Nature 416:389-395 Parmesan & Yohe 2003 Nature 421:37-42 Root ym. 2003 Nature 421:57-60 Rosenzweig ym. 2008 Nature 453:353-358 Chen, I.-C. ym. 2011. Science 333: 1024-1026 Lähteet: Walther ym. 2005 TREE 20:648-649 ja Web of Science
Havaittujen muutosten päätyypit Fysiologiset muutokset Levinneisyyden muutokset Levinneisyyden pohjois- tai yläreunan siirtymisiä runsaasti, etelä- tai alareunan siirtymisiä raportoitu toistaiseksi niukemmin Yhteisöjen koostumuksen muutokset Todettu useissa eliöryhmissä: kasvit, hyönteiset, linnut Fenologian (biologisten ilmiöiden ajoittumisen) muutokset Erityisesti keväisten ilmiöiden aikaistuminen: lehtien puhkeaminen, muuttolintujen saapuminen ja pesintä, hyönteisten lentokausi Lajien välisten vuorovaikutusten muutokset Ns. trophic mis-matches, esim. lintujen pesintäkausi ja lintujen ravintonaan käyttämien perhostoukkien fenologia muuttuvat eri nopeuksilla Evolutiiviset muutokset Yksilöt perinnöllisesti voimakkaammin liikkuvia uusissa reunapopulaatioissa kuin vanhoilla ydinalueilla, muutokset valojaksoisuuden vaikutuksessa hyönteisiin, lintujen muuton ajoittuminen
Biomassan kasvu lisääntynyt pohjoisilla alueilla Lähde: Myneni ym. 1997 - Nature 386:698-702
Lisääntyneet metsäpalot ja metsäkato pienentävät biomassaa Lähde: Liu ym. 2013 - Global Ecology and Biogeography 22:692-705
Iso-Britanniassa useat eliöryhmät siirtyneet pohjoiseen 12,5-19 km / vuosikymmen Lähde: Hickling ym. 2006 Global Change Biology 12:1-6
Myös Suomessa lajit siirtyvät pohjoiseen Päiväperhosten levinneisyyden pohjoisreuna siirtyi 59,9 km pohjoiseen jaksojen 1992-96 ja 2000-04 välillä 48 lajia Uhanalaisilla lajeilla EI siirtymää Elinvoimaiset lajit siirtyneet 84,5 km Range shift (km) 400 300 200 100 0-0,10-0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25-100 Pöyry ym. 2009 Global Change Biology 15:732-743 -200 Change in range size
Lajien ominaisuudet selittävät havaitut siirtymät 400 A n = 41 400 B n = 26 n = 8 300 300 Range shift (km) 200 100 0 n = 7 Range shift (km) 200 100 0 n = 14-100 -200 Non-threatened Threatened -100-200 Herb Grass Woody Species' threat status Host plant growth form 400 C n = 19 400 D n = 27 n = 7 Range shift (km) 300 200 100 0 n = 2 n = 24 n = 1 n = 2 Range shift (km) 300 200 100 0 n = 8 n = 4-100 -100-200 Rock outcrop Forest edge Grassland Field margin Main breeding habitat Mire -200 Egg Larva Pupa Adult Overwintering stage
Haapaperhonen (Limenitis populi) Lähde: Lampinen & Lahti 2007: Kasviatlas 2006. - Finnish Museum of Natural History. Uhanalaisluokka: LC Liikkumiskyky: 7.2
Punakeltaverkkoperhonen (Euphydryas aurinia) Uhanalaisluokka: VU Liikkumiskyky: 3.3 Lähde: Lampinen & Lahti 2007: Kasviatlas 2006. - Finnish Museum of Natural History.
Lajimäärät seuraavat ilmaston lämpenemistä viiveellä Havainnot 1970-82 Havainnot 1995-99 Iso-Britanniassa perhosyhteisöihin on tullut uusia lajeja lajimäärä laahaa silti jäljessä Ménendez ym. 2006 Proc. Royal Soc. B 273:1465-1470 Syynä se, että osalla lajeista sopivia elinympäristöjä liian harvassa jotta voisivat levitä Malli 1970-82 Ennuste 1995-99
Valtakunnallinen yöperhosseuranta 1993-2012 Esimerkkejä keskeisistä trendeistä Lajimäärä α diversiteetti Monisukupolvisuus Esimerkkilajeja Mukana väh. 8 v. toimineet pyydykset, 65 paikkaa Osassa analyysejä jako metsäkasvillisuusvyöhykkeiden mukaan Lajikohtaiset runsausindeksit laskettu TRIM-ohjelman avulla sovittaa GEE-mallin
Keskimääräinen lajimäärä on noussut 1993-2012 Species richness / trap 400 350 300 250 200 150 100 HB SB MB NB LME-malli: Vuosi p < 0.001 Vyöhyke p < 0.001 Vuosi x Vyöh. p = 0.112 50 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Year
Keskimääräinen α-diversiteetti noussut 1993-2012 Fisher's 90 80 70 60 50 40 HB SB MB NB LME-malli: Vuosi p < 0.001 Vyöhyke p < 0.001 Vuosi x Vyöh. p = 0.002 30 20 10 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 Year
Havununna (Lymantria monacha) 100 TRIM-index of Lymantria monacha 80 60 40 20 Pekka Malinen 0 1993 1998 2003 2008 2013 Year Trendi: 0.285±0.045, Strong increase (p < 0.01)
Loimuyökkönen (Dasypolia templi) 1,2 TRIM-index of Dasypolia templi 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Pekka Malinen 0,0 1993 1998 2003 2008 2013 Year Trendi: -0.106±0.010, Steep decline (p < 0.01)
Biologiset ilmiöt aikaistuneet Euroopassa Euroopassa 78% aikasarjoista osoitti keväiden ja kesän aikaistuneen ja vain 3% myöhentyneen 125 000 havaintosarjaa 21 maasta Menzel ym. 2006 Global Change Biology 12:1-8
Yöperhosten monisukupolvisuus on lisääntynyt Multivoltine species / trap Multivoltine species / trap 60 50 40 30 20 10 HB 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 60 50 40 30 20 10 MB Year 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Year 1993-2012 Multivoltine species / trap Multivoltine species / trap 60 50 40 30 20 10 SB 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 60 50 40 30 20 10 NB Year 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Lähde: Pöyry et al. 2011 Global Ecology and Biogeography 20:289-298. Year GLMM-malli: Vuosi p < 0.001 Vyöhyke p < 0.001 Vuosi x Vyöh. p = 0.884
Seppo Härmälä Lintujen saapuminen aikaistunut Kirjosieppo saapuu Suomeen keväällä entistä aikaisemmin Pesinnän ajoitus ei silti ole muuttunut Ahola ym. 2004 Global Change Biology 10:1610-1617
Lajien välisten vuorovaikutusten muutokset Koska eri lajit reagoivat lämpenemiseen eri nopeudella, ravinnon tarpeen ja tarjonnan välinen synkronia heikkenee Esimerkkinä talitiainen Hollannissa Both ym. 2009 J. Anim. Ecol. 78:73-83
Evolutiiviset muutokset -1 Conocephalus discolor Metrioptera roeselii Leviävien lajien uusissa reunapopulaatioissa yksilöt ovat perinnöllisesti voimakkaammin liikkuvia Thomas ym. 2001 nature 411:577-581
Evolutiiviset muutokset -2 Wyeomyia smithii -hyttyslaji Pohjoisten hyönteispopulaatioiden ns. kriittinen valojakso lyhentynyt => yksilöiden talvihorros (diapaussi) alkaa aiempaa myöhemmin Bradshaw & Holzapfel 2002 Proc. Nat. Acad. Sci. USA 98:14509-14511
Kasvihuonekaasujen määrän noustessa lämpötila ja sademäärä nousevat Lähde: Ilmatieteen laitos (www.fmi.fi)
Suomessa talvet lämpenevät eniten sateisuus lisääntyy läpi vuoden Lähde: Ilmatieteen laitos (www.fmi.fi)
Liikkumiskyky ja Kotkansiipi mallien ennusteiden perusteella suurella osalla lajeista sopiva ilmastovyöhyke siirtyy kohti pohjoista Sananjalka Ns. bioklimaattisten Valkovuokko Millaisia luonnon monimuotoisuuden muutoksia voidaan odottaa? Mukulaleinikki sopivien elinympäristöjen tiheys määräävät pystyykö laji seuraaman muuttuvan ilmaston perässä Lähde : Svenning & Skov 2006 Biodiv. Conserv. 15:3341-3356
Aarne Lahti Pohjoinen lajisto ongelmissa esimerkkinä Suomen pohjoiset linnut Lähde: Virkkala ym. 2008 Biol. Cons. 141:1343-1353 Roland Lillkåla Toni Vilkki Lapinkirvinen Mustaviklo Kiiruna
Ilmastonmuutos voimistaa elinympäristöjen häviämisen vaikutusta Ilmastonmuutos arvioitu toiseksi tärkeimmäksi monimuotoisuuden häviämisen syyksi maankäytön tehostumisen jälkeen Sala ym. 2000 Science 287:1770-1774 Ilmastonmuutoksen on arvioitu aiheuttavan sukupuuton 15-37% maailman eliölajeista otos 1103 lajia, joiden levinneisyys kattaa 20% maailman pinta-alasta Ilmastoskenaario vuodelle 2050 Thomas ym. 2004 Nature 427:145-148 Climate change and habitat destruction: a deadly anthropogenic cocktail Travis 2003 Proc. Royal Soc. B 270:467-473
Voidaanko ilmastonmuutos huomioida luonnon monimuotoisuuden suojelussa? Keskeinen keino säilyttää kattava verkosto erilaisia elinympäristöjä jotka yhdistetty ekologisin käytävin => siirtyminen uusille alueille mahdollista Avoimien niittymaiden tiheys Suomessa 0.0-25.0 25.1-50.0 50.0-100.0 100.1-250.0 250.1-1044.0 Pinta-ala (ha) 100 km 2 ruudussa
Lajien tarpeissa on huomattavia eroja Kaikki erilaiset avoimet niittymaat Perinnebiotooppien erityistuella hoidettavat alueet
Lähde : Virkkala ym. 2013 Biodiv. Conserv. 22:459-482 Suojelullisesti merkittävät lintulajit kärsivät tulevaisuudessa Ensemble A1B-skenaario (19 GCM-mallia) Suojellut 10-km ruudut Suojelematt omat 10-km ruudut Metsälajit N = 51 Suolajit N = 21 Kosteikkolajit N = 19 Kaikki lajit/ Ensemble skenaario Eteläboreaalinen Keskiboreaalinen Pohjoisboreaalinen Suojellut ruudut -8,9% -5,2% -4,2% Suojelemattomat ruudut -9,0% -6,3% -7,3% Kaikkien lajien (paitsi kosteikkolintujen) ennustettu esiintymisen todennäköisyys pieneni jaksosta 1971-2000 jaksoon 2051-2080. Lajien keskimääräinen ennustettu väheneminen suurinta eteläboreaalisella vyöhykkeellä ja pienintä pohjoisboreaalisella vyöhykkeellä. Ennustettu väheneminen hieman suurempi suojelemattomilla alueilla kuin suojelualueilla metsien, soiden ja tunturien linnuilla.
Vertailussa lintuatlakset 1974-89 vuosiin 2006-10 Suojelullisesti merkittävien lintujen lajimäärä oli korkeampi suojelualueilla kuin suojelemattomilla alueilla, ja ero säilyi jaksojen välillä Lajimäärä pieneni suolinnuilla ja tunturilinnuilla, jotka ovat pohjoisia lajeja Lajimäärä kasvoi kosteikkolinnuilla, joilla on eteläinen levinneisyys Suojelualueet lieventävät ilmastonmuutoksen negatiivista vaikutusta Lähde : Virkkala ym. 2014 Ecol. Evol. 22:459-482 Suojelualueet lieventävät ilmastonmuutoksen negatiivisia vaikutuksia lajistoon
Havaitut muutokset lintujen lajimäärissä samansuuntaisia kuin ennustetut muutokset Lajimäärän muutosta vuosista 1974-89 vuosiin 2006-10 verrattu lajien ennustetun esiintymistodennäköisyyden muutokseen (vuosista 1971-90 vuosiin 2051-2080) Metsä-, suo-, kosteikko- ja tunturilinnuilla etelä-, keskija pohjoisboreaalisella vyöhykkeellä suojelluilla ja suojelemattomilla alueilla Havaitun ja ennustetun muutoksen välillä voimakas positiivinen korrelaatio (r=0.877, p<0.001) Suolinnut Tunturilinnut Metsälinnut Lähde : Virkkala ym. 2014 Ecol. Evol. 22:459-482 Kosteikkolinnut
Ekosysteemipohjainen sopeutuminen ilmastonmuutokseen Vastavuoroisesti muutokset luonnon monimuotoisuudessa ja ekosysteemipalveluissa vaikuttavat ilmastonmuutokseen Tavoitteena monimuotoisuuden ja ekosysteemipalveluiden integrointi sopeutumistoimiin Ilmastonmuutokseen sopeutuminen ja monimuotoisuuden suojelu tuotava osaksi laajempaa maankäytön suunnittelua
Luonnon monimuotoisuuden merkitys muutoksen hidastamisessa Luonnon monimuotoisuuden suojelu edistää hiilinielujen syntymistä ja ylläpitämistä Suomessa keskeistä vanhojen metsien sekä luonnontilaisten soiden ja kosteikoiden säilyttäminen Kansainvälisesti keskeistä tropiikin metsäkadon pysäyttäminen REDD (Reducing Emissions for Deforestation and Forest Degradation)
Yhteenvetoa Ilmaston on jo havaittu muuttuneen sekä maailmanlaajuisesti että Suomessa Muutosten vaikutukset näkyvät jo monissa luonnon ilmiöissä: Perustuotanto, lajien levinneisyys, lajiyhteisöjen koostumus, fenologia, evolutiiviset muutokset jne. Laajamittainen ilmastonmuutos vaikuttaa yhdessä muiden globaalien ympäristömuutosten kanssa, ja lisää merkittävästi eliöiden häviämisriskiä Luonnon monimuotoisuuden suojelu keskeinen osa ilmastonmuutokseen sopeutumistoimia