Tilbake til søkeresultatene

KLIMAFORSK-Stort program klima

Understanding climate change impacts in an Arctic ecosystem: an integrated approach through the prism of Svalbard reindeer

Alternativ tittel: Effekter av klimaendringer i et Arktisk økosystem: en integrert tilnærming ved å bruke Svalbardreinen som prisme

Tildelt: kr 11,9 mill.

Arktiske økosystemer er naturlige laboratorier for studier av klimaeffekter fordi de er enkle og under rask oppvarming. Vi ønsker å undersøke det paradoksale med at bestanden vår av rein har mer en doblet seg gjennom de siste to tiår, i et område med rask klimaendring. Vi går bredt ut og undersøker om det skyldes endringer i planter, endringer i parasittbelastning, eller om dyra viser adferds eller fysiologiske tilpasninger til klima. Den botaniske arbeidspakken bygde videre på funnet fra 2021, der vi fant at oppvarming ("open top chambers" og varmeovner) forlenget vekstsesongen for gras, men ikke for andre plantegrupper. I år testet vi om også tidspunktet for når visning startet ble påvirket av oppvarming, og startet og avsluttet eksperimentet en måned tidligere. Disse dataene vil analyseres i mastergraden til Caroline Iveland våren 2023. Vi utførte også et eksperiment der vi manipulerte fuktigheten i jordsmonnet til utvalgte beiteplanter og observerte data for visning på planteindividnivå. Dette vil utgjøre mastergraden til Emilie Kvåle Sletterød Andersen våren 2023. I parasittarbeidspakken stiller vi oss spørsmålet om årsaken til reinens bestandsvekst er at parasittene ikke påvirker reinen like mye som tidligere. På tross av at det er flere rein i landskapet, viste mikroskopering av reinsdyrmøkk sommeren 2021 at menge parasitt-egg er nær halvert. Årets resultater er på tilsvarende nivå og underbygger at noe har skjedd med parasittsyklusen, enten knyttet til livsbetingelsene til det frie stadiet eller i reinen. En mulighet er at infeksjonsraten er lavere på grunn av at plantene vokser seg høyere i varmere somre, eller at parasittlarvene er lengre nede i substratet. Dette undersøkes både eksperimentelt og gjennom beiteobservasjoner av PhD-student Tirza Moerman og masterstudent Kia Karina Tahmin. I august og oktober 2022 felte vi til sammen 30 voksne simler for blant annet å telle voksne parasitter i løpemagen, som regnes som gullstandarden for måling av parasittbelastning. Med fjoråret er vi dermed oppe i 50 individer. Parasittellingene vil utføres av samarbeidspartner i Skottland i januar-februar 2023 og sammenlignes med nivåer fra sent 90 og tidlig 200-tall. I fysiologiarbeidspakken er vi interessert i å undersøke svalbardreinens ekstreme evne til energisparing, og om det finnes ulike fenotyper for dette trekket. Tidligere i studiet har vi funnet ut at det er stor variasjon mellom individer i om de senker kroppstemperatur under hvileperioder (energisparende) eller om de holder konstant temperatur. I april i år fikk vi for første gang repeterte målinger for de samme individene i flere vintre. Evne til å senke kroppstemperatur er svært ulik mellom år og styrker teorien om at det er plastisk trekk som kan være knyttet til en begrenset ressurs eller kondisjon. Post Doc Monica Trondrud fortsetter å lete etter disse mekanismene. I diettarbeidspakken (med koblinger til alle andre arbeidspakker) har vi lagt ned en stor feltinnsats i år. Vi har 55 simler med GPS-halsbånd og kroppstemperaturmålere. Tre masterstudenter oppsøkte så mange som mulig av disse gjennom 90 feltdager fra sommer til senhøst. Målet med dette arbeidet har vært å undersøke om det er individuelle forskjeller i beitevalg og hvilke konsekvenser dette har for dyras fysiologi (målt med biologgere) og fettakkumulering (et utvalg av individene ble skutt i oktober). Vi har fokus på høsten siden dette har vist seg å være en nøkkelsesong for reinens vektutvikling og reproduksjonssuksess (Loe et al 2021). Mange individer beitet på blomsterhoder (særlig soleier) i en kort periode på sommeren. Blomsterhoder er rike på flerumettede fettsyrer, som kan være viktige for termoregulering, et spor vi følger videre. Beiting på underjordiske røtter ble observert, noe vi spekulerer på om kan være viktig næring i snøfattige og milde perioder høst og vinter. Oline Eikeland vil skrive masteroppgave basert på dette materialet i 2023. Det ble gjort aktivitetsregistrering av GPS-dyra. Dette er validering for akselerometerdata som registreres i GPS-halsbåndet. Emma Djursberg vil i sin masteroppgave undersøke om disse dataene kan brukes for å skille beiting fra annen aktivitet, og eventuell ulike typer beiting (stasjonær og bevegelig), ment for å beskrive individuelle forskjeller i beitestrategi. Even Unsgård vil i sin masteroppgave undersøke om individuelle forskjeller i diettvalg og beiteaktivitet påvirker menge fett akkumulert på høsten hos de GPS-merkede individene som ble skutt i oktober 2022. Vi har fortsatt arbeidet med å karakterisere dietten til reinen ved hjelp av DNA-metabarcoding. Dette gjennomføres nå som en del av et det nye NFR-nettverksprosjektet «PIECEMEAL: Cracking the diet of the Svalbard reindeer by integrating old and modern tools». Vi er i en fase der vi forsøker å finne ut hvorfor tre ulike metoder for å karakterisere diett gis vært ulike resultater. Vi er også i sluttfasen med et manuskript som beskriver svalbardreinens mikrobiota.

-

Terrestrial Arctic ecosystems are natural laboratories to study the effects of climate change, because of their simplicity and fast rate of warming. In Svalbard, reindeer are a keystone species directly affecting lower (plants and parasites) and indirectly higher trophic levels (carrion for Arctic fox), and therefore central to understanding ecosystem resilience. For more than 20 years we have studied tundra vegetation dynamics, reindeer impacts on habitat structure and ecosystem processes. At 4500 captures of 1000 individual reindeer we have the largest dataset for any Arctic herbivore. Two decades ago, we published what became a textbook study reporting that reindeer were strongly food limited and regulated by gut parasites, rendering the subsequent doubling of the population size an unsolved paradox. In our current RCN project, we discovered two phenotypes with contrasting thermoregulatory physiology; one drops subcutaneous body temperature to save energy, while the other keeps a stable high temperature throughout winter. The two phenotypes also differed in their diet, gut microbiome, body mass dynamics and reproduction, begging the question if one is better adapted to the ‘old’ and the other to the ‘new’ climate regime. We will develop innovative models of how the different phenotypes contribute to reindeer population growth, as the climate continues to warm. However, such models would not be realistic without considering trophic interactions, leading us to return to our unsolved population increase paradox, by investigating the role of higher plant productivity and the possible loss of parasite regulation. By looking at the issue of climate change in the Arctic through the prism of an ecosystem engineer, Svalbard reindeer, our work plan is both novel, because of its holistic scope, working across boundaries of sub-disciplines in biology, and ambitious, in moving empirical measurement out of traditional laboratory settings, into a rapidly warming world.

Budsjettformål:

KLIMAFORSK-Stort program klima