PREDICTING EFFECTS OF CLIMATE CHANGE ON SVALBARD REINDEER POPULATION DYNAMICS: A MECHANISTIC APPROACH

Svalbard er en «hotspot» for klimaendringer, med den sterkeste oppvarmingen i hele Europa. Disse endringene forventes å ha stor innvirkning på dyre- og plantelivet. Hovedmålet med REINCLIM-prosjektet var å forstå hvordan vær og klima fører til miljøendringer som i sin tur påvirker svalbardreinen og dens bestandssvingninger. Viktige faktorer for å oppnå dette inkluderte nasjonale og internasjonale samarbeidspartnere med høy grad av tverrfaglighet, en unik tilgang på lange datatidsserier av høy kvalitet, og avanserte biostatistiske modellverktøy. Ved å samle et ellers konkurrerende forskermiljø i ett felles prosjekt har REINCLIM lyktes i å ta flere viktige steg mot en bedre innsikt i hvordan klimaendringer påvirker livet på tundraen. Tverrfagligheten og de kontinuerlige dataseriene har gjort det mulig å estimere hvordan vær og klima fører til endringer i de miljøkomponentene som driver svingningene til både svalbardreinen og andre arter. Spesielt fører ekstremvær vinterstid til dramatiske miljøendringer med ringvirkninger på tvers av natur og samfunn. Varmeepisoder og kraftig regnvær skaper tykke islag som dekker vegetasjonen, og mange reinsdyr dør av sult eller aborterer. Et eksperimentelt studie viste nylig hvordan slik ising også kan påvirke planter negativt. Våre klimaprojeksjoner tilsier at denne værtypen, som allerede har økt i omfang, sannsynligvis vil bli mer vanlig i framtida som en følge av fortsatt vinteroppvarming. På den annen side fører oppvarmingen sommerstid til bedre mattilgang og lengre snøfri sesong for reinen og andre plantespisere. Mengden «grønn biomasse» følger svingningene i sommertemperatur; en økning på to grader fører til at biomassen øker med hele 50%. Mye av grunnlaget for å forstå mekanistisk effektene av klimaendringene på reinen og dens svingninger ligger i utviklingen av nye aldersstrukturerte modellverktøy, som har gitt viktige innblikk i demografiske prosesser. Mens sommeroppvarmingen og økningen i plantebiomasse virker positivt på reinens kondisjon, reproduksjon, overlevelse og bestandsvekst, motvirkes dette til en viss grad av vinteroppvarming og ising. Dårlig mattilgang pga. regn og nedisete beiter reduserer reinens kondisjon og kan føre til sultedød eller abortering hos simlene, og derved lav reproduksjon. I ekstremvintre kan dette føre til bestandskrasj. Den relative styrken på effektene av sommer- og vinteroppvarming, og derved nettoeffekten av klimaendringene, varierer mellom bestander. Dette fører til lokalt forskjellige bestandstrender. På artsnivå kan slik romlig heterogenitet virke som en buffer mot klimaendringer og bidra til å opprettholde artens levedyktighet på lang sikt. Også på individnivå kan reinen dels bufre den negative effekten av ising ved å endre adferd, habitatvalg og områdebruk. Enkelte rein beiter tang og tare, andre trekker høyt til fjells eller finner mindre nedisete beiter ved å forflytte seg til andre dalfører eller å krysse islagte fjorder. I så måte vil sjøisreduksjonen øke barrierene og minske muligheten for å bufre klimaendringene. Tverrfagligheten og utveksling av data og ekspertise har resultert i høyprofilerte publikasjoner og medieoppmerksomhet som har lagt føringer for forskning og forvaltning av et økosystem i stor endring. En artikkel i Science viste at driverne av reinens bestandssvingninger virker på tvers av arter og trofiske nivå. Når kraftig vinterregn og ising fører til nedgang i reinsdyrbestanden lider de andre overvintrende planteeterne av samme skjebne. Disse bestandssvingningene hos planteeterne har i sin tur stor effekt på fjellreven, som livnærer seg av reinsdyrkadavre på seinvinteren. Resultatet er at klimaet, gjennom svingninger i sommertemperatur og ekstremvær med regn og ising vinterstid, skaper sterke synkrone svingninger i alle de overvintrende dyrebestandene. Dette er første gang man har kunnet påvise at klimaeffekter kan slå ut på tvers av et helt samfunn av arter. Våre prediksjoner tilsier at vinterregn og isingsepisoder vil bli mer hyppig, og disse resultatene har stor betydning for vår forståelse av økosystemeffekter av klimaendringer på tundraen. REINCLIM har benyttet et bredt utvalg av formidlingsformer. Dette inkluderer fagfellevurderte artikler, rapporter, populærvitenskapelige artikler og kronikker, konferanser og foredrag, undervisning og veiledning av studenter, samt massemedia nasjonalt og internasjonalt. Resultatene inngår i undervisningspensum både på BSc, MSc og PhD-nivå ved UNIS, og åtte MSc- og ett PhD-prosjekt har vært knyttet til prosjektet. Sentrale resultater har dokumentert historiske miljøendringer og gitt framtidsprediksjoner som legger føringer for videre forskning på klimaendringene og deres økosystemeffekter. Publikasjoner og medieoppmerksomhet knyttet til tverrfaglige studier har spesielt gitt økt fokus i forskning og forvaltning på hvordan oppvarmingen vinterstid fører til endringer i snø- og isforhold, med stor betydning for både natur og samfunn.

Reindeer and caribou are key environmental indicators that represent great socioeconomic and cultural value across the Arctic. In the light of global warming, the circumpolar decline in population sizes has thus raised major concerns. However, identifying how specific climate drivers may have contributed to this decline and will influence future population trajectories has been challenging. This is partly because proper estimation of population-dynamical parameters requires demographic models that include a mechanistic understanding of climate effects. In addition, our empirical linkage between climate and variation in key environmental variables, such as food availability during critical seasons, has been weak. Based on these challenges, this cross-disci plinary project will apply a mechanistic approach towards a predictive understanding of future population trajectories in wild reindeer on Svalbard, where a relatively simple trophic system offers a unique opportunity to examine the relative importance of climate drivers and net future implications of climate change. We will do this by taking advantage of a novel theoretical framework for age-structured population modelling and by integrating time-series data on climate, vegetation, snow-ice, and reindeer . Specifically, we will (1) estimate key population parameters and the age-specific components of climate effects on reindeer population dynamics using individual-based data; (2) identify the linkages between climate and reindeer food availability; (3) qu antify the relative importance of climate change during different seasons from long-term population time-series in three contrasting areas; and (4) predict population trajectories and time to local extinction under different climate scenarios, and how thi s varies in space. The project will provide tools for deriving a sustainable management of Svalbard reindeer and improve our predictive ability and mechanistic understanding of climate effects in arctic ungulates.