Många arter hamnar i osynk när klimatet förändras

Ett tidigare otillgängligt arkiv över naturens kalender, insamlat i de länder som förut var Sovjetunionen, visar att det kan bli svårt för många arter att anpassa sig till ett nytt klimat. Arterna följer signaler i sin miljö för att göra rätt sak vid rätt tidpunkt, t ex blomma eller vakna ur vintervilan. Med de pågående klimatförändringarna förändras tajmningen hos dessa signaler snabbt. Arternas aktiviteter lyckas inte hålla jämna steg med den årliga variationen i miljöns signaler. Hur mycket tajmningen sackar efter återspeglar den tidigare evolutionen.

Data från flera decennier av observationer

Under många decennier – i vissa fall ett helt sekel – har forskare tecknat ner händelser i mer än 150 naturskyddsområden i före detta Sovjetunionen. Dessa uppgifter sammanställdes noggrant i form av en årsrapport, en för varje naturskyddsområde. Därefter har det enastående vetenskapliga materialet länge legat dolt i arkiven.

– Under det senaste decenniet har vi nu försökt göra dessa uppgifter tillgängliga. För ändamålet har vi arbetat med en fantastisk grupp på mer än 300 kollegor i över 80 organisationer från Ryssland, Ukraina, Vitryssland, Kirgizistan och Uzbekistan, berättar Evgeniy Meyke, som tillsammans med Otso Ovaskainen från Helsingfors universitet har koordinerat inläggningen av detta enorma material i en gemensam databas.

Resultatet är Chronicles of Nature eller Naturens krönika. Den massiva datamängden ger möjlighet att utforska hur arterna reagerar på klimatvariation över ett enormt område och över en lång tidsrymd, från början av 1900-talet fram till i dag.

I naturen är arternas aktiviteter anpassade till deras livsmiljö. För att växter ska blomma vid samma tidpunkt som deras pollinatörer är på vingarna, och för att fåglar ska häcka när det finns mat för deras ungar – och sedan flytta bort innan snön täcker marken – måste de följa signaler i sin miljö.

En sådan signal kan dölja sig i temperaturen; t ex i hur snabbt dagar med plusgrader läggs till varandra. Det forskarna såg var att de flesta arter underkompenserade i tajmandet av sin aktivitet i förhållande till signalen – det vill säga att de inte hängde med helt och hållet när till exempel vårens ankomst (ansamlingen av varma dagar) varierade mellan olika år.

– Vissa år är varma, andra är kalla. Alltså varierar tajmningen hos signalen från år till år. Men om värmen kommer tio dagar tidigare kanske en fågel lägger ägg fem dagar tidigare, och då släpar tajmningen av aktiviteten efter tajmningen på signalen. Det kallar vi underkompensation. Skulle aktiviteten hålla jämna steg med signalen, då skulle vi kalla det exakt kompensation, förklarar professor Tomas Roslin, den ena huvudförfattaren bakom studien och verksam vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU).

– I vår studie granskade vi allt ifrån den första sången hos talgoxe till uppdykandet av den första paddan och karljohanssvampen, och till det att alla björkbladen fallit av. Det vi såg var att ju tidigare ett år råkade vara, desto mer halkade tidpunkten för årstidsbundna händelser efter tidpunkten för signaler från miljön. Vi såg också stora skillnader mellan säsonger och platser, säger Maria Delgado från Oviedo-universitetet i Spanien, den andra huvudförfattaren till studien.

Vissa arter anpassar sig lättare än andra

Eftersom det är så viktigt för arterna att hålla koll på årstiderna kan en individs förmåga att anpassa sig till klimatvariationer ge den fördelar som ökar chansen att överleva och lyckas med fortplantningen. Med andra ord kan arternas reaktioner på klimatet vara föremål för naturligt urval. Och eftersom förhållandena varierar mellan olika platser kan det leda till lokala anpassningar – att arterna förskjuter tidpunkten för en viss aktivitet på olika sätt på olika platser. I materialet var det tydligt att det fanns sådana lokala skillnader, och att skillnaderna var olika på vår och höst.

– Kort sagt: Arterna kan hänga med i klimatvariationer mellan åren, men de flesta arter underkompenserar, summerar Tomas Roslin. Tajmningen mellan arternas aktiviteter och miljöförhållanden riskerar därför att bli ännu sämre nu när klimatet förändras så snabbt. För att komplicera det hela såg vi också tecken på att arterna kan vara lokalt anpassade till varandra. En snabb klimatförändring kan därmed rubba det lokala samspelet. Om till exempel en fågel klarar av att lägga ägg tidigare men insekterna, fågelungarnas mat, inte kan tidigarelägga sina aktiviteter lika mycket, då blir det problem.

Den här studien hade varit omöjlig att genomföra utan de naturobservationer som ligger till grund för Chronicles of Nature och som fortfarande pågår i hundratals naturskyddsområden.

– Tyvärr står både naturskyddsområdena och deras personal för närvarande inför tuffa utmaningar i många av de bidragande länderna. Vi hoppas att våra fynd kommer att väcka det internationella samfundets intresse och visa på den globala betydelsen av dessa områden – och på det oersättliga vetenskapliga arbete som utförs av deras personal. Om dessa tidsserier nu tillåts brista finns det inget sätt att hela dem igen, säger Otso Ovaskainen, professor i matematisk ekologi vid Helsingfors universitet och primus motor bakom projektet.

Vetenskapliga artiklar:

Chronicles of nature calendar, a long-term and large-scale multitaxon database on phenology, Scientific Data 7: 47, (Ovaskainen m.fl.) 2020.

Differences in spatial versus temporal reaction norms for spring and autumn phenological events, PNAS , (Delgado, M. d., Roslin, T., Ovaskainen, O. m.fl.), 2020.

Kontakt:

Professor Tomas Roslin, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU), tomas.roslin@slu.se