Klimatförändringens inverkan på synkronismen mellan tre trofinivåer.

Abstract

During the last century increased emissions of greenhouse gases have caused global climate warming. While the temperatures are still rising, the largest increases have been observed in spring-time temperatures. This may affect the phenology of multiple species. If the increase in temperature affects different species differently, then the lifecycles of various species may become unsynchronized. For interacting species, a disturbance like this may be catastrophic: for example, if the phenology of host plants is drastically altered, then many herbivores may be left without food.

Previous research on the effects of climate change on interspecific interactions has focused on bitrophic interactions. My research expands this past emphasis to a tritrophic level: to interactions between plants (penduculate oak, Quercus robur), herbivorous insects (moths: Tischeria ekebladella, Phyllonorycter quercifoliella and P. harrisella) and parasitoids (wasps in the family Eulophidae). Since bud burst in oaks varies significantly among individuals, I also investigated how host genotype may affect the synchrony between species. My hypotheses were that higher spring-time temperatures will disrupt the synchrony between species, and that this disturbance will affect the growth and reproduction of species at higher trophic levels. I also posited that the effects will vary with the genotype of the host.

I tested these hypotheses in a field experiment running from April to September 2009. To manipulate temperatures I used a greenhouse, transplanting multiple oak-specific moth and parasitoid species to oaks of different genotypes growing inside and outside of the greenhouse.

During the field experiment, the temperature differed by 3.19°C between the interior and the outside of the greenhouse. As a result, the phenology of all species was advanced in the greenhouse interior as compared to ambient conditions. Interpsecific synchrony was affected differently in different species pairs: Inside of the greenhouse, the synchrony between oaks and Phyllonorycter moths and between oaks and parasitoids was decreased. The synchrony between oaks and the moth T. ekebladella remained unaffected. Likewise, the synchrony between moths and parasitoids was left intact.

The larvae of T. ekebladella grew bigger inside of the greenhouse than outside of it. In addition, a second generation of T. ekebladella occurred inside of the greenhouse, but not under ambient temperatures. Host plant phenology had a significant effect on associated insects: moth larvae of T. ekebladella grew bigger on oaks sprouting leaves early in the season. This increase in performance suggests that moth larvae prefer old leaves.

In summary, my study shows that climate change may affect different species and different interspecific interactions in highly different ways. My study also upsets the previous view that mature oak foliage would offer food of inferior quality to moth larvae. In addition, it depicts host plant genotype as a less prominent determinant of insect performance than has been previously assumed.

Under det senaste seklet har ett ökat utsläpp av växthusgaser fått temperaturerna att stiga världen över. Denna stegring fortsätter alltjämt. Allra mest har temperaturen ökat om vårarna vilket kan tidigarelägga aktiviteten hos många arter. Om olika arter påverkas olika av temperaturförändringen kan deras livscykler råka i otakt med varandra. För arter som växelverkar med varandra kan en dylik rubbning i synkronismen mellan dem bli ödesdiger: t.ex. kan växtätare bli helt utan föda ifall fenologin hos deras värdarter drastiskt förskjuts.

Tidigare forskning i hur klimatförändringen påverkar synkronism mellan arter har oftast berört synkronismen mellan två trofinivåer. I min studie undersökte jag därför hur temperaturen påverkar växelverkan mellan tre trofinivåer: växter (här: ek, Quercus robur), växtätande insekter (här: större ekluggmal,Tischeria ekebladella, ekbladguldmal, Phyllonorycter quercifoliella och gulspetsad ekguldmal, P. harrisella) och parasiter (här: steklar i familjen Eulophidae). Hos eken skiljer sig tidpunkten för lövsprickningen markant mellan individer av olika genotyp. Därför undersökte jag också hur värdträdets genotyp påverkar synkronismen mellan arterna. Mina hypoteser var att en högre temperatur rubbar synkronismen mellan arterna, att dessa rubbningar påverkar arternas tillväxt och förökning samt att effekternas styrka skiljer sig mellan värdträd av olika genotyp.

Dessa förutsägelser testade jag i ett fältexperiment som genomfördes i april−september 2009. Jag manipulerade temperaturen med hjälp av ett växthus och exponerade ekar av olika genotyper för olika fjärilsarter och parasitsteklar både inuti och utanför växthuset. De fjärilsarter jag använde är alla minerande småfjärilar som är specialiserade på ek.

Under experimentets gång uppnådde jag en skillnad på 3,19°C mellan medeltemperaturerna inuti och utanför växthuset. Skillnaden resulterade i att alla arter blev aktiva tidigare inuti växthuset än utanför. Synkronismen mellan arterna påverkades på olika sätt för olika artpar: Inuti växthuset rubbades synkronismen mellan ekarna och vissa insekter (ekguldmalar och steklar) medan synkronismen med andra arter bibehölls (större ekluggmal). Synkronismen mellan fjärilar och steklar rubbades inte.

Inuti växthuset växte större ekluggmalens larver sig större än utomhus. Inuti växthuset uppträdde dessutom en extra, andra generation av större ekluggmal under sensommaren. Förutom av temperaturen påverkades insekterna också av ekarnas fenologi. Eftersom fjärilslarverna växte sig större på eklöv som utvecklades tidigt verkar det som om äldre löv lämpade sig bättre som föda för fjärilarna.

Sammanfattningsvis påvisar min studie att klimatförändringen kan påverka olika arter och synkronismen mellan dem på högst olika sätt. Studien ger också nya aspekter i diskussionen kring hur ekens löv påverkar insekter i och med att äldre löv verkar vara bättre lämpade som föda än yngre och att ekens genotyp inte verkar ha lika stor inverkan på insekterna som man allmänt har antagit.