Klimatförändringar rubbar maktförhållanden mellan insekter

En forskargrupp där SLU ingår kan nu visa hur mikroklimatet – det vill säga klimat inom ett begränsat område – formar samhällena av insekter inom ett landskap på Grönland. Resultaten antyder att klimatförändringarna kan rubba maktförhållandena mellan insekterna och förändra hur de påverkar sin miljö.

Forskaren Tuomas Kankaanpää från Helsingfors universitet har utnyttjat den variation i mikroklimat som uppträder längs en bergssluttning på nordöstra Grönland. Denna miljövariation har han jämfört med förekomsten av fjärilar som äter fjällsippa samt parasitsteklar och parasitflugor (parasitoider) som angriper fjärilslarverna.

– Den här studien lägger en avgörande pusselbit till vårt tidigare arbete, där vi påvisat att skillnader och förändringar i makroklimatet, alltså skillnader mellan större regioner, tycks återspegla sig i insektssamhällen. I Arktis finner vi samma effekter av klimatvariation över större och mindre områden, och när klimatet varierar mellan olika år, ja då kan vi vara relativt säkra på att resultaten är både riktiga och relativt allmängiltiga, säger Tomas Roslin, professor i insektsekologi vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och ledare för forskargruppen.

Insektsfällor i Zackenbergdalen, Nordöstra Grönland. Bild: Tuomas Kankaanpää

Forskare från SLU har tidigare, och i samarbete med forskargrupper över stora delar av Arktis – Grönland, Kanada, Ryssland, Norge, Finland och Island – avslöjat stora förändringar i insektssamhällena. De har följt parasitoidernas och deras värdar i Zackenbergdalen i Nordöstra Grönland. För att fånga parasitoider använder de sig av världens bästa insektsfällor, en tältliknande konstruktion uppfunnen av svensken René Malaise.

Forskarnas viktigaste upptäckt i studien är att klimatförändringen redan nu har lämnat klara avtryck i dagens insektsamhällen. I regioner med snabb uppvärmning fann de ett större inslag av köldkänsliga rovdjur än de hade förväntat sigt. I förlängningen kan de här förändringarna faktiskt påverka de arktiska ekosystemens funktion: ju snabbare sommartemperaturerna stigit i ett område, desto fler blommor blir nu förstörda av växtätande larver. 

De nya fynden visar att variationer i mikroklimat inom landskapet har en avgörande effekt på strukturen hos de lokala parasitoidsamhällena. Även om Tuomas Kankaanpää har studerat samma typ av livsmiljö överallt, hedmark dominerad av fjällsippa, så varierar arternas individantal och växelverkan mellan arterna med mikroklimatet.

– Om vi vill veta hur organismsamhällen svarar på klimatförändringar kan vi inte alltid undersöka art för art och plats för plats – det tar för lång tid och blir för invecklat. I stället bör vi ta reda på vad de arter som svarar på klimatförhållandena på samma sätt har gemensamt, förklarar Tuomas Kankaanpää.

En sådan gemensam egenskap är hur en parasitoid utnyttjar sina värdarter.

Så gör parasitoider

Parasitsteklarna och parasitflugorna i studien är parasitoider, rovdjur som under sin utveckling från larv till fullbildad insekt lever av en enda bytesindivid och oftast dödar den i processen. I en grupp av parasitoider lägger honorna ägg i unga värddjur och så ligger äggen eller de små larverna där tills värden har vuxit till sig. När värden är stor nog växer parasitoiden blixtsnabbt till sig och äter upp hela värden inifrån. Den andra gruppen påminner mer om klassiska rovdjur, och sätter igång med att äta upp värden inifrån så fort äggen kläckts.

Forskarna har bland annat sett att arter som angriper små larver och kan lura länge inuti sina värdar, föredrar platser där snön smälter tidigt, och gynnas av förhållanden där det är kallt på vintern medan solen gassar varmt på sommaren. Däremot tycks arter som främst angriper stora larver och puppor behöva ett snötäcke som skyddar mot kalla vintertemperaturer.

Larverna av svart hedfly, som angriper fjällsippans blommor, orsakar å sin sida mer skada på snöfattiga, torra och solvarma platser. Samma inverkan kan ses i de långvariga miljö-övervakningsdata som har samlats in av forskningsstationen vid Zackenberg. I den tidsserien ser man att de skador som orsakas av fjärilslarverna blir störst efter relativt varma somrar. Hur klimatet blir i framtiden kan därmed påverka hur framgångsrika olika grupper av parasitoider blir.

Särskilt på natten kryper larverna av svart hedfly upp i fjällsippans blomställningar, där den äter både ståndare och pistill. Detta minskar växtens frösättning och hämmar dess fortplantning. Foto: Tuomas Kankaanpää

Växelverkande arter hamnar i otakt

En allvarlig konsekvens av klimatförändringar är risken att arter som är beroende av varandra råkar i otakt. Det kan till exempel leda till att en växtätare lyckas undfly sina rovdjur genom att vara aktiv under en tidpunkt då rovdjuret saknas, och därmed ökar i antal.

Att tajmningen hos växelverkande arter kan påverkas olika av klimatförhållandena framgår också tydligt i den aktuella studien. Av det svarta hedflyets viktigaste fiender håller en art jämna steg med blomningen hos fjällsippan och därmed med utvecklingen av dess värdlarver – trots lokala variationer i när värdväxten blommar.

Däremot tycks en annan huvudfiende, som har en mer varierad diet och ger sig på flera andra fjärilsarter, tajma sin aktivitet relativt oberoende av både sippa och hedfly. Helt fel blir det ändå inte, för i de områden där larverna förekom som rikligast lyckades denna senare art fortfarande lägga ägg i de flesta larver.

Förändrade konkurrensförhållanden

Att tajmningen hos de två konkurrerande parasitoidarterna har ett så olika förhållande till tajmningen hos den gemensamma värdarten kan leda till förändrade konkurrensförhållanden parasitoiderna emellan. Parasitoidlarver som hamnar i samma värdindivid måste nämligen tävla om sin levande föda, och då kan skillnader i angreppstidpunkt – och i vilket utvecklingsstadium de uppnått när de möts – påverka utgången av konkurrensen.

Parasitoidsamhällena längst i norr är inte särskilt väl utforskade, förvånansvärt nog. Dessa regioner och organismsamhällen är nämligen ytterst lämpliga för studier av vilka faktorer som formar växelverkan mellan arter. Det finns helt enkelt inte så många arter att ta hänsyn till. Och vad parasitoiderna beträffar är de ytterst specialiserade rovdjur, som torde reagera speciellt känsligt på miljöförändringar.

Fjärilar som delar på samma rovdjur

Tuomas Kankaanpää har genomfört sin forskning inom en nordisk forskargrupp som omfattar både SLU och Helsingfors universitet. Gruppen har studerat växelverkan mellan insekter världen över, men forskarna är speciellt förtjusta i Grönland.

– Den här regionen erbjuder unika förutsättningar för studier av effekterna av klimatförändringar. Här i Högarktis förändras klimatet särskilt snabbt. Dessutom jobbar vi i världens största nationalpark, vilket minimerar all annan mänsklig inverkan och tillåter oss att urskilja just klimatförändringens inverkan, förklarar Tomas Roslin.

– Hur insektssamhällena svarar på variationer i mikroklimatet inom ett landskap ger oss en fingervisning om vilka förändringar som kan förväntas i framtiden. Vad beträffar effekternas fortplantning genom naturens näringsvävar återstår ännu mycket att utreda. En fråga jag vill ställa är om en ökning av en fjärilsart kan vara ett hot mot mer sällsynta fjärilsarter som delar på samma rovdjur, funderar Tuomas Kankaanpää.

Vetenskaplig artikel:

Microclimate structures communities, predation and herbivory in the High Arctic, Journal of Animal Ecology.

Kontakt:

Tuomas Kankaanpää, Forskare vid Helsingfors universitet tuomas.kankaanpaa@helsinki.fi
Tomas Roslin, Forskargruppens ledare, professor i insektsekologi vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU), tomas.roslin@slu.se