Muuttuva ilmasto mullistaa arktisten alueiden hyönteisyhteisöjä

Ainutlaatuisen tutkimusyhteistyön avulla Helsingin yliopiston tutkijat ovat paljastaneet suuria muutoksia tapahtuvan arktisten alueiden hyönteisyhteisöissä. Tutkijat ovat selvittäneet miten ilmastossa tapahtuvat muutokset vaikuttavat arktisten alueiden pieniin mutta tärkeisiin saalistajin, hyönteisloispetoihin eli parasitoideihin.

– Ravintoverkon huipulla olevat pedot antavat vihiä myös siitä, mitä niiden saalislajeille on tapahtumassa. Tulokset lisäävät ymmärrystämme siitä, kuinka ilmaston lämpeneminen muuttaa luontoa. Samalla ne osoittavat tutkijoille uusia tapoja etsiä vastauksia ekologian tieteenalan peruskysymyksiin, sanoo professori Tomas Roslin Helsingin yliopistosta ja Ruotsin maatalousyliopistosta (SLU).

Tutkijoiden keskeisin löytö oli, että jo nyt hyönteisyhteisöissä voidaan nähdä selviä jälkiä ilmastonmuutoksesta. 

– Alueilla, joilla lämpenee nopeasti, löydämme suuremman osuuden kylmälle herkkiä saalistajia kuin voisimme odottaa aiemman ilmaston perusteella, Roslin toteaa.

Mukana tutkimuksessa oli Grönlannissa, Kanadassa, Venäjällä, Norjassa, Suomessa ja Islannissa työskenteleviä tutkimusryhmiä, jotka päätyivät yhteisiin tuloksiin vertaamalla keskenään alueita, joilla ilmasto on viime vuosikymmeninä muuttunut eri tahdilla ja eri tavoin. 

Loispedot herkkiä ilmasto-olosuhteiden muutoksille

– Arktisen alueen ilmasto muuttuu tällä hetkellä noin kaksi kertaa nopeammin kuin maailma keskimäärin. Siksi arktinen alue on tärkeä laboratorio, kun yritämme ymmärtää ilmastonmuutoksen vaikutuksia luonnolle, kertoo Tuomas Kankaanpää, tutkimuksen johtanut tutkija maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.

Peleteria Aenea

Loiskärpäset ovat arktisen alueen runsaimpia petoja. Tässä loiskärpänen Peleteria aenea lepää metsästysretkien välillä lapinvuokon alapinnalla. Kuva: Tuomas Kankaanpää.​​​​​​​

– Keskeisten seurausten erottamiseksi olemme keskittyneet tutkimaan eräitä arktisen alueen tärkeimmistä saalistajista, loispistiäisiä ja -kärpäsiä. Nämä parasitoidit ovat saalistajia, joiden toukat kehittyvät yhden isäntäyksilön päällä tai sisällä ja yleensä lopulta tappaen sen. Ja nyt olemme havainneet, on että ilmastonmuutos vaikuttaa dramaattisesti erityyppisten loisten välisiin runsaussuhteisiin.

Tutkijat havaitsivat, että muutokset koskevat erityisesti parasitoidien eri elintapojen voimasuhteita. Toisaalta eri parasitoidilajit käyttävät eri isäntiä. Arktisella alueella perhoset ja kaksisiipiset kuten kärpäset ja sääsket ovat parasitoidien suurimmat isäntäryhmät. Pohjoista kohden kaksisiipisten merkitys hyönteisyhteisössä korostuu, kun taas etenkin perhosten lajirunsaus painottuu voimakkaammin etelään. 

– Olemme havainneet, että lämpöä rakastavia perhosia saalistavien loisten osuus petoyhteisössä on kasvanut alueilla, joilla erityisesti kesälämpötilat ovat nousseet viime vuosikymmeninä. Päinvastoin lämpenemisen kohdistuminen talvikauteen on yhteydessä kaksisiipisiä ravintonaan käyttävien parasitoidilajien suureen edustukseen, Kankaanpää toteaa. 

Ovelat hivuttajat ja ahnaat niittaajat 

Aoplus groenicus

Loispistiäiset etsivät isäntätoukkia kasvillisuuden kätköistä. Apuna ne käyttävät pitkien tuntosarviensa hyvää hajuaistia. Kuvassa laji Aoplus groenlandicus. Kuva: Tuomas Kankaanpää.​​​​​​​

– Toinen merkittävä parasitoideja ryhmittelevä tekijä on niiden tapa käyttää isäntäänsä. Koinobiontit eli hivuttajat ovat todellisia loismaisen elämäntavan mestareita, jotka manipuloivat isäntäänsä kirurgisella tarkkuudella. Naaraat munivat isännän munaan tai toukkaan, missä sen oma toukka odottaa kärsivällisesti, kunnes isäntä on kasvanut suuremmaksi. Tätä varten hivuttajien on taitavasti manipuloitava isännän immuunipuolustusta selvitäkseen. Toinen ryhmä, idiobiontit, muistuttaa enemmän klassisia saalistajia. Idiobionttien eli niittaajien toukat alkavat syödä isäntää heti kuoriuduttuaan, kertoo Kankaanpää.

– Nämä erilaiset strategiat heijastuvat suoraan lajien suhteeseen ilmasto-oloihin. Koinobiontit voivat odottaa, kunnes isäntä on vetäytynyt talvehtimaan, ennen kuin tappavat sen. Siten ne pääsevät suojaan pahimmilta pakkasilta. Idiobionteilla tätä etua ei ole, vaan niiden yhyttämät isännät lamautuvat usein niille sijoilleen ja säiden armoille.

Uudet tutkimusmenetelmät tuovat synergiaa

– Projektissamme olemme valjastaneet perhosten ja kaksisiipisten loisten sekä toisaalta koinobionttien ja idiobionttien väliset runsaussuhteet herkäksi ilmamuutoksen vaikutusten barometriksi, Kankaanpää kertoo. Tätä varten olemme soveltaneet useita tehokkaita keinoja. Yleinen lähestymistapa ilmastonmuutoksen vaikutusten ennustamiseen on verrata nykypäivän organismiyhteisöjä erilaisissa ilmastoissa. Tämä perustuu olettamukseen, että eliöyhteisöt kylmillä alueilla alkavat ilmaston lämmetessä muistuttaa enemmän lämpimien olosuhteiden verrokkejaan. Muutoksen aikaulottuvuus siis korvataan etäisyydellä. Nyt voimme kuitenkin jo verrata alueita, joissa ilmasto on muuttunut eri tavoin. Tämä pätee erityisesti arktisiin alueisiin, joilla muutokset ja samalla alueelliset erot ovat suuria, Roslin kertoo.

Professori Tomas Roslin on ollut Tuomas Kankaanpään ohjaaja ja on yhtä innostunut uusista tutkimustavoista - ja tuo esiin myös toisen edistysaskeleen.

– Olemme myös tehneet yhteistyötä uudella tavalla. Näin voimme esittää kysymyksiä, joihin tarttuminen muuten olisi liian kallista, vaikeaa ja logistisesti haastavaa. Jos yksi tutkimusryhmä lähettäisi jäseniä ympäri maailmaa, se maksaisi satoja tuhansia. Mutta tekemällä yhteistyötä muiden arktisilla alueilla toimivien tutkijoiden kanssa ja pyytämällä heiltä muutaman työpäivän verran aikaa, jokainen voi antaa yhden, yhtenäisin menetelmin kerätyn, palan palapeliin. Näin luomme kokonaiskuvan realistisilla resursseilla. Uskon, että tämänkaltainen yhteistyö avaa tietä uusiin läpimurtoihin, Roslin sanoo.

Alkuperäinen artikkeli:

Tutkimus julkaistaan syyskuun 11 kansainvaälisessä tutkimussarjassa Global Change Biology: Kankaanpää, T., Vesterinen, E., Hardwick, B. V. P., Schmidt, N. M., Andersson, T., Aspholm, P. E., Barrio, I. C., Beckers, N., Bêty, J., Birkemoe, T., DeSiervo, M., Drotos, K. H. I., Ehrich, D., Gilg, O., Gilg, V., Hein, N., Høye, T. T., Jakobsen, K. M., Jodouin, C., Jorna, J., Kozlov, M. V., Kresse, J-C., Leandri-Breton, D-J., Lecomte, N., Loonen, M., Marr, P., Monckton, S. K., Olsen, M., Otis, J-A., Pyle, M., Roos, R. E., Raundrup, K., Rozhkova, D., Sabard, B., Sokolov, A., Sokolova, N., Solecki, A. M., Urbanowicz, C., Villeneuve, C., Vyguzova, E., Zverev, V. & Roslin, T. 2020. Parasitoids indicate major climate-induced shifts in arctic communities. Global Change Biology, DOI: 10.1111/gcb.15297

Lisätietoja tutkimusryhmän sivulta:
Spatial Food Web Ecology