Jenni Mäntyniemi Tulosseminaari 25.4.2012 Ohjaajat: Markku Orell, Seppo Rytkönen ja Emma Vatka

1. Ilmastonlämpenemisen vaikutus trofiatasojen välisiin vuorovaikutuksiin pohjoisboreaalisessa ekosysteemissä Jenni Mäntyniemi Tulosseminaari 25.4.2012 Ohjaajat: Markku Orell, Seppo Rytkönen ja Emma Vatka

2. Sisältö • Johdanto • Tutkimuslajit • Ravintoketju • Tutkimuskysymykset • Hypoteesit • Tulokset • Pohdinta • Lähteet

3. Johdanto • Ilmastonlämpenemisen on havaittu vaikuttavan eri organismeihin eritavoin • Lajin ja sen ravinnon fenologioiden erilaisista vasteista voi seurata eriaikaisuutta lajin ja sen ravinnon välille

4. Tutkimuslajit • Koivu(Betula) • Pistiäis- ja perhostoukat (esim. Operophtera) • Varpuslinnut: • Sinitiainen Cyanistes caeruleus • Talitiainen Parus major • Hömötiainen Poecile montanus • Kirjosieppo Ficedula hypoleuca • Varpushaukka Accipiter nisus

5. Ravintoketju • Koivunlehdet toukkien ravintoa  toukkien kuoriutuminen lehtien puhkeamisen aikaan • Varpuslinnut ruokkivat poikasiaan toukilla  toukat runsaimmillaan kun poikasten ravinnontarve suurin • Varpushaukat ruokkivat poikasiaan varpuslinnuilla, ja nuoret varpuslinnut niiden poikasten ensimmäisiä saaliita  kun poikasten ravinnontarve suurin, varpuslintujen poikaset juuri lähteneet pesästä ja ovat helppoa saalista petolinnuille ja niiden aloitteleville poikasille

6. Tutkimuskysymykset • Vaikuttaako ilmastonlämpeneminen ravintoketjun eri trofiatasojen fenologioihin? • Poikkeavatko eri trofiatasojen vasteet toisistaan? • Aiheutuuko erilaisista vasteista eriaikaisuutta trofiatasojen välille?

7. Hypoteesit • Ilmastonlämpenemisen seurauksena ravintoketjun eri trofiatasojen fenologiat ovat aikaistuneet • Eri trofiatasojen vasteet poikkeavat toisistaan  alemmat trofiatasot reagoivat ylempiä voimakkaammin • Erilaiset vasteet aiheuttavat eriaikaisuutta joidenkin tutkimuslajien ja niiden ravinnon fenologioiden välille (erit. kirjosieppo ja varpushaukka), mutta voivat myös parantaa samanaikaisuutta toisilla lajeilla (erit. hömötiainen)

8. Tulokset

9. Lehtien puhkeaminen p: 0,285

10. Toukkahuippu p: 0,0554

12. Sinitiainen, muninnan aloitus p: 0,534

13. Talitiainen, muninnan aloitus p: 0,00485

14. Hömötiainen, muninnan aloitus p: 0,00683

15. Kirjosieppo, muninnan aloitus p: 0,02158

16. Päivä(huhtikuu) Vuosi

17. Varpushaukka, poikasten rengastuspäivä p: 0,00671

19. Samanaikaisuus, toukat

20. Samanaikaisuus, sinitiainen

21. Samanaikaisuus, talitiainen

22. Samanaikaisuus, hömötiainen

23. Samanaikaisuus, kirjosieppo

24. Samanaikaisuus, varpushaukka

25. toukkahuippu lehtien puhkeaminen max ravinnontarve toukkahuippu rengastuspäivä ravintohuippu

27. Pohdinta • Lehtien puhkeamisessa ei havaittu aikaistumista • Miksi? • Toukkabiomassahuippu aikaistunut selvästi • Toukat reagoivat suoraan lämpötilaan  kasvavat ja koteloituvat sitä nopeammin, mitä lämpimämpää

28. Pohdinta • Varpuslintujen pesintä aikaistunut, mutta ei riittävästi toukkien fenologiaan verrattuna • Päätöksentekoympäristö ajallisesti erillään valinnan ympäristöstä  ympäristön vihjeet ennustamassa poikasravinnon saatavuuden ajoittumista • Monet linnut käyttävät päivän valoisan ajan pituutta vihjeenä pesinnän aloittamiselle  huono ennuste optimaaliselle lisääntymisajalle ilmaston lämmetessä • Lämpötila toinen tärkeä vihje  lämpötilat voivat kuitenkin nousta ”väärään aikaan” lintujen pesinnän kannalta

29. Pohdinta • Naaraiden ennen munintaa käyttämä ravinto reagoi ilmastonlämpenemiseen eritavoin kuin poikasravinto  poikasravinto reagoi voimakkaammin, mutta naaraiden ravinto estää sopeutumisen • Munien tuottaminen vaatii ravinteita  ei välttämättä saatavilla aikaisin keväällä • Aikaisen lisääntymisen kustannukset naaraalle suuremmat kuin hyödyt  lisääntymisen aikaistaminen ei kannattavaa

30. Pohdinta • Hömötiaisen samanaikaisuus parantunut • Hömötiainen pesii yleensä liian aikaisin toukkahuipun ajoittumiseen nähden  hyötyy ilmastonlämpenemisestä • Kirjosiepolla eriaikaisuus lisääntynyt • Kirjosieppo muuttolintu  talvehtimisalueella ei saa informaatiota kevään etenemisestä pesimäalueella • Muutto ei aikaistunut  este pesinnän aikaistumiselle

31. Pohdinta • Varpushaukkojen pesintä aikaistunut, mutta saalislajien pesintää vähemmän  eriaikaisuus lisääntynyt • Informaation puute ravinnonsaatavuuden ajoittumisesta  aika päätöksestä aloittaa muninta poikasten ravinnontarpeen huippuun on pitkä (n. 53 vrk)

32. Pohdinta • Alemmat trofiatasot aikaistaneet fenologiaansa ylempiä trofiatasoja enemmän • Lisääntymisen ajoittumiseen kohdistuvaan valintapaineeseen vaikuttaa alempien trofiatasojen organismien (ravinnon) fenologian lisäksi ylempien trofiatasojen (saalistajien) fenologia  jos aikaiseen lisääntymiseen liittyy pienempi saalistuspaine, aikaisin lisääntyvillä parempi kelpoisuus  valinta suosii aikaista lisääntymistä

33. Pohdinta • Ilmastonlämpeneminen vaikuttaa generalisteihin ja spesialisteihin eritavoin  spesialistit reagoivat voimakkaammin, sillä generalistien helpompi vaihtaa ravintokohdetta eriaikaisuuden seurauksena • Erikoistumisen aste vähenee ravintoketjussa ylöspäin mentäessä  ylemmät trofiatasot reagoivat vähemmän herkästi kuin alemmat

34. Pohdinta • Eriaikaisuuden seurauksia • Kuoriutuville poikasille ei tarjolla riittävästi ravintoa  poikaskuolleisuus lisääntyy • Emo joutuu etsimään poikasille ravintoa laajemmalta alueelta  emon energiakustannukset kasvavat  aikuiskuolleisuus lisääntyy etenkin ravintoresursseiltaan köyhillä alueilla • Toukkahuippu lyhenee ajallisesti  Tiaisten toiset pesät harvinaistuvat • Lisääntynyt kuolleisuus ja heikentynyt lisääntymismenestys  populaatiokokojen pienentyminen  jopa paikallisia sukupuuttoja

35. Pohdinta • Suurilla eläimillä päätöksentekoympäristön ja valinnan ympäristön välinen aika pitkä  sopeutuminen vaikeinta • Suuret eläimet usein ravintoketjun huipulla olevia saalistajia  saalistajapopulaatioiden voimakkaalla pienenemisellä vaikutusta kokonaisten eliöyhteisöjen toimintaan • Valinta alkaa suosia aikaista lisääntymistä  samanaikaisuus lajin ja sen ravinnon fenologioiden välillä voi säilyä • Luonnonvalinta voi kuitenkin olla liian hidasta ilmastonlämpenemiseen verrattuna • Jos lisääntymiselle suotuisa aika lyhenee liikaa, lisääntymisestä tulee mahdotonta fenologian muutoksista riippumatta

36. Pohdinta • Tutkimuksen epävarmuustekijöitä • Lehtien puhkeamisen ja toukkien fenologian samanaikaisuuden tarkastelussa käytettiin toukkien kuoriutumispäivän sijaan päivää, jolloin toukkabiomassaa oli eniten • Varpushaukan pesinnän aikaistumisen tarkastelussa käytettiin muninnan aloituspäivän sijaan poikasten rengastuspäivää • Varpushaukan poikasten ravinnontarve huipun ja ravinnon saatavuuden samanaikaisuuden tarkastelussa käytettiin poikasten ravinnontarvehuipun sijaan poikasten rengastuspäivää • Varpuslintujen poikasten ravinnontarvehuippu ja pesästä lähdön ajoittuminen on laskettu kirjallisuudesta saadun tiedon perusteella

37. Lähteet Both, C., van Asch, M., Bijlsma, R. G., van den Burg, A. B. & Visser, M. E. (2009). Climate change and unequal phonological changes across four trophic levels: constraints or adaptations? Journal of Animal Ecology78:73-83 Dunn, P. (2004). Breeding dates and reproductive performance. Teoksessa Møller, A. P., Fiedler, W. & Berthold, P.(toim.): Birds and Climate Change. Academic Press, Burlington. Lundberg, A. & Alatalo, R. V. (1992). The Pied Flycatcher. T. & A .D. Poyser, London. Newton, I. (1986). The Sparrowhawk. T. & A. D. Poyser, London Vatka, E., Orell, M. & Rytkönen, S. (2011). Warming climate advances breeding and improves synchrony of food demand and food availability in a boreal passerine. Global Change Biology 17: 3002-3009. Visser, M. E., Adriaensen, F., van Balen, J. H., Blondel, J., Dhondt, A. A., van Dongen, S., du Feu, C., Ivankina, E. V., Kerimov, A. B., de Laet, J., Matthysen, E., McCleery, R., Orell, M. & Thomson, D. L.(2003). Variable responses to large-scale climate change in European Parus populations. Proceedings on the Royal Society of London Series B – Biological Sciences 270: 367-372. Visser, M. E. & Both, C. (2005). Shifts in phenology due to global climate change: the need for a yardstick. Proceedings of the Royal Society Series B - Biological Sciences 272: 2561-2569 Visser, M. E., Both, C. & Lambrechts, M. M. (2004). Global climate change leads to mistimed avian reproduction. TeoksessaMøller, A. P., Fiedler, W. & Berthold, P.(toim.): Birds and Climate Change. Academic Press, Burlington. Kuvat: MikkoKarjalainen

38. Kiitos!