Klimaendringer og effekter på polare økosystemer

På våren og sommeren er de arktiske havområdene svært produktive, og store menger ulike arter sjøfugl og sjøpattedyr kommer til arktiske strøk for å beite på dyreplankton og småfisk. Endringer i de arktiske havmiljøene kan på denne måten også påvirke arter som hører hjemme andre steder resten av året. Det er dokumentert et bredt spekter av endringer i det arktiske marine miljø forårsaket av klimaendringer. Det er blant annet dokumentert en nordlig forskyvning av leveområde for noen subarktiske og enkelte enda mer sørlige arter, som i sin tur igjen har medført endring i forekomst av nøkkelarter og endringer i næringsnettet. Det er samtidig en nedgang i forekomst og reproduktivitet hos enkelte arktiske arter, da først og fremst de isavhengige artene.

Det foreligger dokumentasjon som tilsier en økt primærproduksjon i det åpne Polhavet. Det generelle bildet fra alle studiene er at effekten av klimaendringene ser ut til å være styrt av økt tilførsel av varmere atlanterhavs- og stillehavsvann til Polhavet, lengre oppholdstid for de varme vannmassene og forandringer i havisen, heller enn direkte av oppvarming. Med stadig økende havtemperatur kan mer varmekjære arter trekke inn i de arktiske områdene og utkonkurrere enkelte av artene som lever der i dag. Raudåte er svært viktig i det marine økosystemet i nord, blant annet som føde for kommersielle fiskearter. Med økt vanntemperatur står den i fare for å bli utkonkurrert av sørligere arter med lavere næringsverdi. Tilsvarende kan raudåte erstatte mer fettrike, arktiske arter av dyreplankton lenger nord og gi dårligere næringsgrunnlag for blant annet sjøfugl og arktisk fisk.

Kommersielt viktige fiskearter som torsk og lodde kan endre sin utbredelse mot nord og øst, og vandre inn i russiske områder. Sjøfugl og sjøpattedyr følger byttedyrene sine, enten det er dyreplankton eller småfisk. Dersom byttedyrenes utbredelse endres vesentlig, vil også forekomsten av sjøfugl og sjøpattedyr på åpent hav endres.

Smeltende isbreer vil sannsynligvis gi økt tilførsel av ferskvann, sedimenter og noen næringsstoffer til kystnære områder i Arktis. Det kan påvirke sirkulasjonen, biologisk produktivitet og økosystemstruktur i fjorder og langs kysten.

Når tidevannsbreer trekker seg tilbake opp på land, kan det føre til tap av viktige næringshabitater for sjøfugl og marine pattedyr. Dette gjelder i områder med brefronter hvor det er stor oppstrømning av næringsrikt vann og økt produksjon av plankton, og hvor is kalvet fra breen brukes som hvileplasser for sel. På Svalbard er dette spesielt viktige næringsområder for ringsel og hvithval om sommeren og høsten.Kaldt ferskvann fra smeltende breer kan paralysere eller drepe plankton og krepsdyr, og dermed trekke til seg for eksempel polartorsk (Boreogadus saida) og lodde (Mallotus villosus) som beiter på disse. Polartorsk og lodde er igjen viktige byttedyr for hvithval og ringsel, men også for et utall sjøfugl og andre marine pattedyr.

Ifølge FNs klimapanel^? er arktiske økosystemer spesielt sårbare ovenfor klimaendringer. Studier gjennomført de siste tiårene har påvist ulike effekter av klimaendringer på arter og økosystemer i ferskvann og på land. Økningen i temperatur og nedbør vil påvirke økosystemene på en sammensatt måte, der lengre vekstsesong, tining av permafrost og endringer i ferskvannssystemene kan forventes å ha størst betydning for økosystemene på land.

Endring i avsmelting fra isbreer vil forårsake endringer i temperatur i elver, sedimenter og næringsstoffer, som vil få konsekvenser for elver og innsjøer nedstrøms. Etter hvert som istapet øker, vil gammel forurensning som er lagret i firn og breis også kunne slippes ut til miljøet. 

Vegetasjon og vekstsesong

Endringer i snødekket, både stedvis og tidspunkt for smelting om våren, vil påvirke vegetasjonen. Eksperimenter med snømanipulasjon viser at sammenhengene er kompliserte. Tidligere snøgang betyr ikke nødvendigvis økt produktivitet, men sammen med etablering av mer sørlige arter som følge av oppvarming, vil antakelig nettoeffekten for vegetasjonen bli økt produktivitet der det blir mindre snø/kortere snøsesong. Vegetasjon med høyere produktivitet vil kunne øke karbonopptaket, men samtidig vil redusert refleksjon fra jordoverflaten sannsynligvis oppveie karbonopptaket, noe som gir økt oppvarming. I tillegg endres landarealenes evne til å reflektere solenergi. Generelt vil tregrensen forventes å bevege seg nordover og høyere oppover, og skog vil erstatte betydelige deler av det som nå er tundra. Tundravegetasjon vil bevege inn i polare ørkenområder. 

Studier viser at lengden på vekstsesongen har økt de fleste områder i Arktis gjennom perioden 2000–2010 og over de siste 30 årene (1982–2011) har også vegetasjonsindeksen NDVI^? økt med 15,5 % i det nordamerikanske Arktis og 8,2 % i det eurasiatiske Arktis.

I regi av MOSJ er det påbegynt et arbeid med å overvåke vekstsesongen på Svalbard. Satellittkartlegging av Svalbard viser at vekstsesongen i gjennomsnitt starter før 1. juli i kun 15 prosent av de områder med noe vegetasjon på Svalbard. Adventdalen, nært Longyearbyen, er blant de områder med tidligst start på vekstsesongen, stedvis allerede før 20. juni i gjennomsnitt for årene 2000 til 2010. Studier av satellittdataene viser også store forskjeller fra år til år i starten på vekstsesongen. For de sentrale deler av Svalbard hadde årene 2002 og 2006 fra én til to uker tidligere start enn årene 2000 og 2008. Tidsserien er foreløpig for kort til å gi entydige konklusjoner når det gjelder trender. Bakkeobservasjoner fra Svalbard tyder imidlertid på at det er en trend mot kortere snøsesong (og dermed lengre vekstsesong) med færre antall dager med snødekke på 1990- og 2000-tallet sammenliknet med 1970- og 1980 tallet. Se klimaindikatoren varighet av snødekke på MOSJ. 

Arktis i utgangspunktet kort vekstsesong, så selv små endringer i lengden på vekstsesongen over tid får konsekvenser for det meste av plante- og dyrelivet. Plantesamfunnene vil få en direkte effekt i form av økt plantevekst og endringer i plantesamfunnenes struktur og komposisjon. Slike endringer kan føre til bedre vekstbetingelser for ulike dyrearter, og kan bidra til å motvirke negative effekter forårsaket av klimaendringer.

På Grønland er det gjort omfattende studier av tidspunktet for reproduksjon og fenologisk utvikling av viktige beiteplanter for reinsdyr, og man har registrert at klimaoppvarmingen fører til tidligere utvikling av beiteplantene. Samtidig er det vist at tidspunktet for kalving ikke har endret seg mye, og det er dermed foreløpig en uheldig tidsforskjell mellom når det er beiteplanter av god kvalitet og kalvingstidspunkt.

På Svalbard er det registrert at gjessene har noen dager tidligere ankomst om våren, uten at man enda vet om dette vil ha målbare positive konsekvenser for reproduksjon eller overlevelse. Det er imidlertid verd å merke seg at for eksempel kortnebbgåsa, som opptrer i større antall enn tidligere, spiser mange av de samme planteartene som svalbardreinen og påvirker gjennom dette direkte vegetasjonssammensetning og struktur. Slike forhold kan føre til økt konkurranse om næringsressursene.

Det reelle utslaget endringene i vekstsesongens lengde gir på økosystemet som helhet er imidlertid fremdeles usikkert.

Permafrost

I arktiske områder er bakken permanent frossen hele året, med unntak av under isbreene – dette er permafrost. Hver sommer tiner det øverste laget – det aktive laget – og gir mulighet for en kort og hektisk blomstringssesong. Permafrost stabiliserer grunnen. Studier viser at temperaturen i permafrosten nå enkelte steder er 2 ˚C høyere enn for 20–30 år siden. En overvåkingsserie fra Svalbard, rapportert gjennom MOSJ, viser at tining også finner sted på Svalbard. Dette kan få konsekvenser for både land- og ferskvannssystemer ved at de fysiske forholdene endres, noe som igjen kan direkte påvirke  vekst- og levevilkårene for planter og dyr, og i neste runde indirekte de dyr som lever av disse.

Sykdom

I et varmere sommerklima er det større sjanse for at nye parasitter eller andre skadedyr etablerer seg. Dette kan igjen påvirke den lokale biotaen. På Svalbard, for eksempel, har studier vist at svalbardreinens fruktbarhet påvirkes negativt av parasittbelastning. Med nye arter vil dyresykdommer som kan overføres til mennesker, som vestnilfeber, sannsynligvis kunne utgjøre en økt helserisiko. 

Fremmede arter

Den korte vekstsesongen og relativt lave temperaturer i Arktis synes å begrense etableringen og reproduksjonen av de fleste fremmede plantearter, og slike arter utgjør kun en liten andel av det arktiske naturmangfoldet i dag. Økende temperaturer og økt menneskelig nærvær tilsier imidlertid at Arktis vil oppleve økt grad av slike etableringer. På Svalbard er det registrert  51 innførte plantearter,  og av  disse er 11 anslått til å være etablert med stabile populasjoner. Foreløpig finnes de kun i tilknytning til bosettinger. Tre av dem anses å ha et potensial for å kunne spres ut i naturlig vegetasjon.

Oppsummering om noen utvalgte arter på Svalbard

Fjellreven er generelt sett på tilbakegang i arktiske strøk, noe som kan være koblet mot klimaendringer. Det er imidlertid ingen tegn til langsiktige endringer i fjellrevbestandene på Svalbard. Fjellreven på Svalbard har ingen konkurranse fra rødrev og er heller ikke avhengig av lemen og andre smågnagere som fjellrev i andre deler av Arktis. Dermed er Svalbards fjellrev mindre følsom for klimaendringer enn mange andre steder i Arktis.  Den vil imidlertid på sikt påvirkes av hvordan klimaendringene slår ut på byttedyrene sel, rein, sjøfugl, vadefugl og svalbardrype.

Vi vet ikke nok i dag til å estimere hvordan klimaendringene vil påvirke svalbardrypa. Fortsatt mangler kunnskap både om økologien til arten, vinterbiologien, trekkruter og om hvordan bestandsstørrelsen varierer. Imidlertid kan svalbardrypene være sårbare for endringer i klima fordi de kan tape i konkurranse om viktige beiteplanter med økende gåsebestander. Rypene kan også være utsatt for en uheldig tidsforskjell mellom tilgang til beiteplantene og tidspunkt for rypekyllingenes klekking. Det er vist at nedisede beiter gir økt vinterdødelighet og dårligere ungeproduksjon pga. redusert tilgang på næring, og reduksjonen i bestandene kommer helt synkront og i takt med regnværsvintrene.

For svalbardreinen vil lengre somre og mer planter være positivt, og bestandens vekst de siste 10 årene tyder på positiv respons på lengre vekstsesong, selv om reinsdyrene påvirkes negativt av flere isingsperioder på grunn av mildere temperaturer. Reinsdyr og andre landdyr kommer sannsynligvis til å bli mer stresset ettersom klimaendringene endrer tilgangen til matressurser, yngleplasser og trekkruter. 

Det store bildet

Både Svalbard og Jan Mayen er isolerte øyer. De stedegne artene som befinner seg her, har etablert seg over lang tid og tilpasset seg ekstreme livsvilkår. At polarområdene ligger isolert til beskytter pattedyrene som lever på land mot invasjon av sørlige arter. På den annen side vil det ikke komme inn nye pattedyr hvis de nåværende dyrebestandene ikke tåler klimaendringene. Det er per i dag ingenting som tilsier at noen av de stedegne pattedyrene på Svalbard er utrydningstruet på grunn av forventede klimaendringer, men mange studier har vist at klimaendringer påvirker artene, som på sikt kan ha betydning for bestandsstørrelser og utbredelse.

Det er usikkerhet knyttet til hyppigere milde og regnfulle vintre, samt betydningen av nye parasitter.

Det er de artene som er avhengige av isen som leveområde som først og fremst påvirkes av de pågående raske endringene i havissituasjonen. Dette gjelder isalger, isamfipoder, ringsel og isbjørn. De mer indirekte konsekvensene for arter som delvis er avhengig av is er mer uklart, for eksempel polartorsk og sjøfugl som sesongmessig utnytter den høye produktiviteten i iskantsonen i sine livssykluser.

Plante- og dyreplankton

Iskanten er særdeles viktig for det marine økosystemet. Ved iskanten er den biologiske produksjonen spesielt stor når isen smelter og lystilgangen øker, samtidig som det er gunstige næringsforhold. Da skjer en oppblomstring av planteplankton i vannmassene. Denne oppblomstringen forplanter seg oppover i næringskjeden til dyreplankton, fisk, sjøfugl og marine pattedyr. Isalgene på undersiden av isen starter sin oppblomstring så snart det er tilstrekkelig lys, opp til to måneder før planteplanktonet. Dette bidrar til å forlenge den produktive sesongen i områder med havis, noe som flere beitere har tilpasset seg.

Lengre vekstsesong, som et resultat av mindre havis, kan gi høyere produksjon av planteplankton i en del områder. Primærproduksjonen økte med 20 % fra 1998 til 2009 over Arktis som helhet, men med store regionale variasjoner, hvor produksjonen har avtatt eller ikke endret seg i enkelte områder. Tidspunktet for oppblomstringen endrer seg også, samt sammensetningen av arter i oppblomstringen. Det er ikke klart hvordan disse endringene på sikt vil påvirke de artene som er direkte eller indirekte avhengig av denne primærproduksjonen. Endrede vekstvilkår vil dessuten påvirke forskjellige arter på ulike måter. Isalgene vil bli kraftig redusert eller forsvinne helt i Barentshavet med de estimerte endringene i havisutbredelse. Konsekvensene av dette for dyreplanktonet som beiter på disse primærprodusentene er usikre. Modellene og anslagene på om mengden dyreplankton vil øke eller reduseres spriker, men en antar det blir endringer i artssammensetningen av dyreplanktonet.

Sjøfugl

Sjøfugl følger byttet sitt, og som en konsekvens av endret mattilgang (forårsaket av endringer i isutbredelsen) kan det føre til at dagens utbredelse av enkelte arter endres. I hvilken grad de er spesialister eller i stand til å utnytte flere arter som mat har betydning i denne sammenheng. Konsekvensene for sjøfuglenes reproduksjon er også tett knyttet opp mot avstand mellom beiteområder og egnede hekkeområder. Sjøfuglene er også avhengig av at tidspunktet for hekking og tilgangen på mat sammenfaller i tid; et mønster som har utviklet seg over tusener av år. Ved iskanten er også sjøfugl som ismåke tallrike. Sjøfuglene står for transport av næring videre oppover i næringskjeden.

Polarlomvi i hekkeområdene på Svalbard har vist jevn nedgang (5 % i året) de siste 15 årene MOSJ-indikator). Endring i tilgang på egnede byttedyr er antatt hovedårsak.

Ismåken lever hele livet i drivisen rundt Polhavet. Den er tett knyttet til havisen hvor den lever mesteparten av livet. Observasjoner over de siste årene har styrket mistanken om tilbakegang i bestanden i Barentshavområdet. Det er antatt at en iskant som stadig trekker seg nordover vil føre til dårligere kondisjon, redusert hekkesuksess, større leveområder og bruk av suboptimale furasjeringsområder og byttedyr. Dette undersøkes nærmere i ICE-Økosystem.

Isavhengige marine pattedyr

Av de marine pattedyrene er det først og fremst ringsel og isbjørn som er spesifikt avhengig av havisen som leveområde. Både isbjørn og ringsel følger drivisen nordover gjennom sommeren, for så å vende tilbake til kystnære områder mot høsten. Endringer i havisutbredelsen vil dermed ha direkte konsekvenser for disse dyrene.

Ringselen er avhengig av is, spesielt landfast havis i fjorder foran isbreer og rundt øyer, for å kunne opprettholde sitt levesett. Ringselene føder ungene sine i snøhuler på isen, gjennomfører hårfelling på isen og hviler på isen. Mindre snø og mindre is fører til at selen ikke får laget snøhule over et pustehull, og må føde ungene rett på isen. Ungene får dermed mindre beskyttelse mot vær og vind og blir mer utsatt for predasjon fra rovdyr, som isbjørn eller fjellrev. Ringselen er ut over dette avhengig av isen gjennom hele året og finner i stor grad sin mat i tilknytning til isen. Studier i Canada har vist at det er nedgang i bestanden av ringsel, og klimaendringer og endringer i isforholdene er pekt på som hovedårsaken til dette. På Svalbard har man observert at ringselen på vestkysten ikke har hatt tilstrekkelig med is for normal reproduksjon siden 2005, og det er rimelig å anta at bestanden minker.

Isbjørnen er topp-predatoren i Arktis. Den er svært avhengig av havisen som jaktplattform fordi det er her den har tilgang til sine viktigste byttedyr, først og fremst ringsel. Den forventede reduksjonen av havis vil føre til store endringer i mattilgangen til isbjørnene, både fordi utbredelsen av byttedyrene vil endre seg og at mange av dagens fettrike byttedyr kan forsvinne. Bestandsnedgang, dårligere kondisjon og endring i utbredelse og adferd observeres allerede rundt Arktis, spesielt i bestander I de sørlige utbredelsesområdene. Reproduksjonsrate og endringer i kroppskondisjon har også blitt observert i isbjørn ved Svalbard, dette i stor grad i samsvar med storskala klimaendringer. Det er imidlertid andre faktorer som spiller inn som årsak i dette området, og den fulle årsakssammenhengen er enda ikke etablert. Forekomsten av hi på Hopen og Kongsøya viser tydelig at få binner kommer dit på høsten om isen kommer seint. Antall dager med havis rundt alle de fem viktigste hiområdene har hatt en dramatisk negativ trend over tid fra 1979. Enkelte år har isen kommet seint i alle områdene samme år, og slike år kan det være en utfordring for binner som har brukt sommeren oppe i pakkisen å komme seg til noen av de aktuelle områdene. Observasjoner til nå kan likevel ikke dokumentere at endringer i klima har hatt tydelig effekt på bestanden av isbjørn rundt Svalbard.