Ilmastonmuutos ja luonnon monimuotoisuus

Juha PöyrySyke / Luontoympäristökeskus

Metsäpäivät 2014 / Skutsi stadissa06.11.2014

7.11

.201

4

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

7.11

.201

4

Maailman ilmasto on lämmennyt

Lähteet: Hadley Center/CRU, NCDC/NOAA, GISS/NASA 2010Lähde: World Meteorological Organization (www.wmo.ch)

7.11

.201

4

Myös Suomen ilmasto on lämmennyt

Lähde: Ilmasto-opas (www.ilmasto-opas.fi)

Viime vuosikymmeninä erityisesti keväät ovat lämmenneet

7.11

.201

4

1960 1970 1980 1990 2000 2010

-6

-4

-2

0

2

4

6

T MAM

(o C)

Year

HBSB MB NB

Samoin kesät..

7.11

.201

4

1960 1970 1980 1990 2000 20109

10

11

12

13

14

15

16

17

18

T JJA(o C

)

Year

HBSB MB NB

Kesäkauden lämpösumma on noussut..

7.11

.201

4

1960 1970 1980 1990 2000 2010400

600

800

1000

1200

1400

1600

Ann

ual G

DD

5

Year

HBSB MB NB

7.11

.201

4

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

OPTIMI

KUOLEMAKUOLEMA

Niin yksilöillä kuin populaatioillaon lämpötilan asettamat rajat:

JUURISELVIYTYY

JUURISELVIYTYY

LISÄÄNTYMINEN

LÄMPÖTILA

7.11

.201

4

Muutokset luonnossa ovatjo maailmanlaajuisia

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

Ilmastonmuutoksen ”sormenjäljet” luonnossa:

7.11

.201

4

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

7.11

.201

4

Biomassan kasvu lisääntynyt pohjoisilla alueilla

Lähde: Myneni ym. 1997 - Nature 386:698-702

Lisääntyneet metsäpalot ja metsäkato pienentävät biomassaa

7.11

.201

4

Lähde: Liu ym. 2013 - Global Ecology and Biogeography 22:692-705

7.11

.201

4

Iso-Britanniassa useat eliöryhmät siirtyneet pohjoiseen 12,5-19 km / vuosikymmen

Lähde: Hickling ym. 2006 – Global Change Biology 12:1-6

7.11

.201

4

Myös Suomessa lajit siirtyvät pohjoiseen

Päiväperhostenlevinneisyyden 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

Pöyry ym. 2009 – Global Change Biology 15:732-743

-0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

-200

-100

0

100

200

300

400

Ran

ge s

hift

(km

)

Change in range size

–

7.11

.201

4

Lajien ominaisuudet selittävät havaitut siirtymät

Non-threatened Threatened-200

-100

0

100

200

300

400 A

n = 7

n = 41

Ran

ge s

hift

(km

)Species' threat status

Herb Grass Woody-200

-100

0

100

200

300

400 B n = 8

n = 14

n = 26

Ran

ge s

hift

(km

)

Host plant growth form

Rock outcropForest edge

GrasslandField margin Mire

-200

-100

0

100

200

300

400 C

n = 2

n = 1n = 24

n = 19

n = 2

Ran

ge s

hift

(km

)

Main breeding habitat

Egg Larva Pupa Adult-200

-100

0

100

200

300

400 D

n = 4

n = 7n = 27

n = 8

Ran

ge s

hift

(km

)Overwintering stage

7.11

.201

4

Haapaperhonen (Limenitis populi)

Uhanalaisluokka: LC Liikkumiskyky: 7.2

Lähde: Lampinen & Lahti 2007: Kasviatlas 2006.- Finnish Museum of Natural History.

7.11

.201

4

Punakeltaverkkoperhonen (Euphydryas aurinia)

Uhanalaisluokka: VU Liikkumiskyky: 3.3

Lähde: Lampinen & Lahti 2007: Kasviatlas 2006.- Finnish Museum of Natural History.

7.11

.201

4

Lajimäärät seuraavat ilmaston lämpenemistä viiveellä

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

Havainnot 1970-82 Havainnot 1995-99

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

7.11

.201

4

Keskimääräinen lajimäärä on noussut 1993-2012

7.11

.201

4

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 20110

50

100

150

200

250

300

350

400

Spec

ies

richn

ess

/ tra

p

Year

HB SB MB NB

LME-malli:Vuosi p < 0.001Vyöhyke p < 0.001Vuosi x Vyöh. p = 0.112

Keskimääräinen α-diversiteetti noussut 1993-2012

7.11

.201

4

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 20130

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Fish

er's

Year

HB SB MB NB

LME-malli:Vuosi p < 0.001Vyöhyke p < 0.001Vuosi x Vyöh. p = 0.002

1993 1998 2003 2008 20130

20

40

60

80

100TR

IM-in

dex

of L

yman

tria

mon

acha

Year

Havununna (Lymantria monacha)

7.11

.201

4

© Pekka Malinen

Trendi: 0.285±0.045, ”Strong increase” (p < 0.01)

1993 1998 2003 2008 20130,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

TRIM

-inde

x of

Das

ypol

ia te

mpl

i

Year

Loimuyökkönen (Dasypolia templi)

7.11

.201

4

Trendi: -0.106±0.010, ”Steep decline” (p < 0.01)

© Pekka Malinen

7.11

.201

4

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

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 20110

10

20

30

40

50

60

Mul

tivol

tine

spec

ies

/ tra

p

Year

HB

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 20110

10

20

30

40

50

60SB

Mul

tivol

tine

spec

ies

/ tra

p

Year

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 20110

10

20

30

40

50

60

MB

Mul

tivol

tine

spec

ies

/ tra

p

Year1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011

0

10

20

30

40

50

60

NB

Mul

tivol

tine

spec

ies

/ tra

p

Year

Yöperhosten monisukupolvisuus on lisääntynyt 1993-2012

7.11

.201

4

Lähde: Pöyry et al. 2011 – Global Ecology and Biogeography 20:289-298.

GLMM-malli:Vuosi p < 0.001Vyöhyke p < 0.001Vuosi x Vyöh. p = 0.884

7.11

.201

4

Lintujen saapuminen aikaistunut

Kirjosieppo saapuu Suomeen keväällä entistä aikaisemmin Pesinnän ajoitus ei silti

ole muuttunut• Ahola ym. 2004 – Global

Change Biology 10:1610-1617

© Seppo Härmälä

7.11

.201

4

Lajien välisten vuorovaikutusten muutokset

Koska eri lajit reagoivat lämpenemiseen eri nopeudella, ravinnon tarpeen ja tarjonnan välinen synkroniaheikkenee Esimerkkinä talitiainen

Hollannissa• Both ym. 2009 – J. Anim.

Ecol. 78:73-83

7.11

.201

4

Evolutiiviset muutokset -1

Leviävien lajien uusissa reunapopulaatioissa yksilöt ovat perinnöllisesti voimakkaammin liikkuvia• Thomas ym. 2001 –

nature 411:577-581

Conocephalus discolor Metrioptera roeselii

7.11

.201

4

Pohjoisten hyönteispopulaatioiden ns. kriittinen valojakso lyhentynyt=> yksilöiden talvihorros (diapaussi) alkaa aiempaa myöhemmin

• Bradshaw & Holzapfel 2002 – Proc. Nat. Acad. Sci. USA 98:14509-14511

Evolutiiviset muutokset -2

Wyeomyia smithii -hyttyslaji

7.11

.201

4

Kasvihuonekaasujen määrän noustessa lämpötila ja sademäärä nousevat

Lähde: Ilmatieteen laitos (www.fmi.fi)

7.11

.201

4

Suomessa talvet lämpenevät eniten –sateisuus lisääntyy läpi vuoden

Lähde: Ilmatieteen laitos (www.fmi.fi)

7.11

.201

4

Millaisia luonnon monimuotoisuuden muutoksia voidaan odottaa?

Ns. bioklimaattisten mallien ennusteiden perusteella suurella osalla lajeista sopiva ilmastovyöhyke siirtyy kohti pohjoista

Liikkumiskyky ja sopivien elinympäristöjen tiheys määräävät pystyykö laji seuraaman muuttuvan ilmaston perässä Lähde : Svenning & Skov 2006 – Biodiv. Conserv. 15:3341-3356

Valko

vuok

koMu

kulal

einikk

iSa

nanja

lkaKo

tkans

iipi

7.11

.201

4

Pohjoinen lajisto ongelmissa – esimerkkinä Suomen pohjoiset linnut

Lähde: Virkkala ym. 2008 – Biol. Cons. 141:1343-1353

LapinkirvinenMustaviklo

Kiiruna

© Aarne Lahti

© Toni Vilkki

© Roland Lillkåla

7.11

.201

4

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 habitatdestruction: a deadlyanthropogenic cocktail”

• Travis 2003 – Proc. Royal Soc. B 270:467-473

7.11

.201

4

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 - 25.025.1 - 50.050.0 - 100.0100.1 - 250.0250.1 - 1044.0

Pinta-ala (ha) 100 km2 ruudussa

Lajien tarpeissa on huomattavia eroja

7.11

.201

4

Perinnebiotooppien erityistuellahoidettavat alueet

Kaikki erilaiset avoimet niittymaat

Suojelullisesti merkittävät lintulajit kärsivät tulevaisuudessa

Kaikki lajit/Ensemble skenaario

Etelä-boreaalinen

Keski-boreaalinen

Pohjois-boreaalinen

Suojellut ruudut -8,9% -5,2% -4,2%Suojelemattomat ruudut

-9,0% -6,3% -7,3%

MetsälajitN = 51

SuolajitN = 21

KosteikkolajitN = 19

Suojellut 10-km ruudut

Suojelemattomat 10-km ruudut

• 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.

Ensemble A1B-skenaario (19 GCM-mallia)

Lähde : Virkkala ym. 2013 – Biodiv. Conserv. 22:459-482

Suojelualueet lieventävät ilmastonmuutoksen negatiivisia vaikutuksia lajistoon

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

Havaitut muutokset lintujen lajimäärissä samansuuntaisia kuin ennustetut muutokset Lajimäärän muutosta

vuosista 1974-89 vuosiin 2006-10 verrattu lajien ennustetun esiintymis-todennäköisyydenmuutokseen (vuosista 1971-90 vuosiin 2051-2080)

Metsä-, suo-, kosteikko- ja tunturilinnuilla etelä-, keski-ja pohjoisboreaalisella vyöhykkeellä suojelluilla ja suojelemattomilla alueilla

Havaitun ja ennustetun muutoksen välillä voimakas positiivinen korrelaatio (r=0.877, p<0.001)

Tunturilinnut

Suolinnut

Metsälinnut

Kosteikko-linnut

Lähde : Virkkala ym. 2014 – Ecol. Evol. 22:459-482

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

7.11

.201

4

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)

7.11

.201

4

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

7.11

.201

4