Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Indirect climate change impacts on alpine plant communities

Alternativ tittel: Effekter av klimaendringer på de økologiske samspillene i fjellets økosystemer

Tildelt: kr 9,9 mill.

Fjellområder utgjør 37% av Norges landareal. Her finnes et særegent og mangfoldig plante- og dyreliv, og fjellnaturen bidrar også med viktige naturgoder og økosystemtjenester som karbonlagring og flomregulering, beiteområder for vilt og husdyr, områder der vi kan drive med bærplukking, jakt eller rekreasjon. Fjellnaturen er imidlertid sårbar for klimaendringene, og særlig den økende temperaturen utgjør nå en trussel mot fjellets biologiske mangfold og naturgoder. Klimaendringer kan påvirke fjellartene på to forskjellige måter, enten gjennom direkte fysiologiske effekter av høyere temperatur, mer nedbør, en lengre vekstsesong og/eller flere tørkeperioder, eller gjennom indirekte effekter som opptrer gjennom at andre arter påvirkes. Et eksempel på en slik indirekte effekt er endringer i konkurranse om lys og næring mellom plantene. Disse effektene kan bli spesielt store dersom fjellplantene får nye naboer i form av konkurransesterke plantearter fra lavlandet som sprer seg opp i fjellet når klimaet blir varmere. Målet med INCLINE-prosjektet er å undersøke og sammenligne slike direkte og indirekte effekter av klimaendringer på fjellplantene, og hvilke effekter det får på økosystemene i fjellet. Eksperimenter er godt egnet til å skille forskjellige årsaker og effekter, og i INCLINE brukte vi et felteksperiment der vi flyttet mer eller mindre konkurransesterke planter fra lavlandet opp i fjellet, med og uten kunstig oppvarming. Deretter målte vi hvordan disse nye naboene påvirket fjellplantene. I eksperimentene våre fant vi at plantene vi hadde flyttet fra lavlandet greide å vokse og etablere seg i fjellet, selv om spesielt de mest konkurransesterke lavlandsartene greide seg aller best når de fikk kunstig oppvarming. Dette kan tyde på at selv om dagens fjellklima fremdeles ikke er helt optimalt for disse artene, kan de greie seg i fjellet allerede nå og de vil sannsynligvis kunne spre seg oppover i fjellet i en varmere fremtid. Fjellplantene greide seg generelt sett godt under kunstig oppvarming alene, men det gikk dårligere med dem dersom det også var naboer til stede, og særlig dårlig gikk det dersom dette var nye naboer fra lavlandet av det mer konkurransesterke slaget. I et laboratorieeksperiment undersøkte vi effekter av tørke, som blir vanligere når vi får mer ekstremvær, og fant at dette kan også ha negative effekter, for eksempel på frøspiring og frøplantenes overlevelse. Alle disse negative effektene var mest utpreget i områder med høy nedbør og for arter tilpasset å vokse i snøleier. Dette tyder på at fjellplanter i de mest nedbørrike fjellstrøkene, som på vestlandet, og fjellplanter som vokser i våte naturtyper, som snøleier og fjellmyrer, kan blir aller mest utsatt ettersom klimaendringene skrider frem. I samarbeid med kolleger over hele verden satt vi sammen en database over klimaeksperimenter i fjellet. Vi undersøker nå om fjellplantene i andre klimasoner og på andre kontinenter påvirkes av klimaendringene på samme måte som det vi finner i norske fjell, og om vi kan lage generelle modeller for hvordan arter påvirkes også i områder der vi ikke har gjort eksperimenter. En teori er at vi kan bruke geografisk utbredelse til å forutsi hvordan artene vil påvirkes av klimaendringene. For eksempel: vi forventer vi at arter som har den kaldeste delen av utbredelsen sin i vestnorske fjell generelt vil respondere positivt på oppvarming hos oss, mens arter som har hoveddelen av utbredelsen sin i enda kaldere strøk vil tåle oppvarming dårligere. Tilsvarende kan vi bruke funksjonelle trekk som beskriver artens konkurransestyrke til å si noe om hvilke arter som vil vinne og tape under et varmere klima. Dersom slike generelle mønstre holder, kan vi bidra til bedre modeller for hvordan fjellnaturen og fjellarter over hele verden påvirkes av klimaendringene. Tre PhD-studenter og seks Masterstudenter har vært tilknyttet INCLINE-prosjektet.Vi har deltatt aktivt i formidling og bidratt med undervisningsopplegg om klimaendringer og fjellnatur til studenter og elever i grunnskole og videregående skole.

Outcomes: We have conducted a field experiment across four sites over five years and produced 12 different datasets spanning from plant community composition, population dynamics of two alpine species, germination of alpine and lowland species, reflectance (NDVI), ecosystem carbon flux, to microclimate data. We have contributed data to different global meta-analyses. One database of climate change experiments We have published 18 scientific papers, have several manuscripts or papers under review, with more publications planned in the upcoming year. Several papers, under which registered reports, are student led. We have presented 30 scientific talks and 11 posters at scientific conferences. We have 1 completed and 2 ongoing PhDs, 3 completed and 2 ongoing MSc, 9 completed bachelors degrees/ student research projects, and 22 interns from 9 different countries. We have organized a workshop on integral projection models and species distribution models, and a PhD level course on integral projection models. INCLINE has been highly visible in popular and social media, including newspapers, popular science, and five television appearances e.g. documentaries (Norsk hodepine), and a second place in the Bergen finale of Forsker Grand Prix. We have developed knowledge and educational packages for teachers distributed locally and nationally on public broadcast Impacts: INCLINE has generated new knowledge on resource allocation of native alpine and lowland plants in alpine areas, reproduction of alpine plants along climate gradients and under warming, seedling establishment of native alpine and lowland plants in alpine areas under warming in the field, drought tolerance of seedling establishment of native alpine plants, and community and population dynamics of alpine plants under warming and novel biotic interactions from lowland species in alpine vegetation. We are contributing to more realistic incorporation of species interactions in species distribution modeling and ecosystem carbon dynamics. The INCLINE community and population data are currently being used to assess biotic effects under warming in species range dynamics (on-going PhD at UiO) and test functional leaf trait-fitness linkages (on-going MSc UiB). INCLINE has generated data on carbon dynamics of alpine vegetation under both climate warming and invasion from lowland plants(on-going PhD at UiB). INCLINE has contributed to develop the FATES module within the Norwegian Earth System Model norESM, and will generate upscaled information about climate effects of novel species in alpine vegetation (ongoing PhD at UiO). We have trained early-career researchers in climate change experimental ecology, ecological modeling, and plant ecology. We have built and maintained a network of climate change ecologists including previous and new collaborators. INCLINE has actively supported school teacher education locally and nationally

Climate warming is already causing significant alterations in plant communities, including range shifts to higher elevation and latitude and changes in biodiversity and ecosystem functioning. It is unclear, however, to what extent these responses represent direct effects of altered climate, or indirect effects mediated by changing interactions among species. Entirely novel interactions, which arise because species do not migrate in concert, could have especially large impacts on species, community and ecosystem responses to climate change, especially if newly arriving species introduce novel functional traits and trait combinations. This possibility has until now received little attention in climate change ecology. INCLINE focuses on these indirect effects of climate change, and particularly the impact of novel species colonizing upland plant communities. With innovative experimental approaches (WP1) we will be among the first to investigate and disentangle impacts of novel species interactions under climate warming within an ecologically realistic field setting, representing a major advance beyond the current state-of-the-art. In a meta-analysis approach, we will harness existing data from plant community transplant experiments from around the world, and relate patterns of colonisation/extinction to functional traits of the component species (WP2). This will improve our understanding of climate change impacts on mountain vegetation, uncover underlying mechanisms, and explore how these vary with ecological and environmental settings on a global scale. Finally, the results of WP1 and WP2 will be used in developing mechanistic models of species' distributions (WP3), and contributing to the next-generation of predictive models that can incorporate impacts of changing species interactions on range dynamics under climate change.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder