Pollination networks of the High Arctic : adding a functional perspective

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4463-8
Title: Pollination networks of the High Arctic : adding a functional perspective
Author: Tiusanen, Mikko
Date: 2018-08-30
ISBN: 978-951-51-4463-8
URI: http://hdl.handle.net/10138/240076
http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4463-8
Abstract: Global environmental changes, e.g. fragmentation of habitats and climate warming, are disrupting ecosystems worldwide. These man-induced environmental changes have caused a strong decline in biodiversity, which is hampering the provisioning of ecosystem services. For instance, flying insects and pollinators have declined, especially in industrialized countries, with potentially devastating consequences. However, the impacts of these changes are not easy to predict, since we are missing essential information on how the structure of plant-pollinator networks is actually related to their functioning. In this thesis, I examine such relations in the context of pollination services in the Arctic. The thesis work was mainly conducted in Zackenberg valley within the North-East Greenland national park with also a large scale study involving pollinator samples across the Arctic. In the absence of bees, muscid flies were found as the main pollinators of the Arctic and their presence increased the seed set of the flowers. Even though Arctic areas are generally species poor, the flower-visiting communities were surprisingly diverse. This is because majority of the Arctic insects are attracted by flowers and, thus, involved in the pollinator networks. In Zackenberg two thirds of the insects ever encountered in the area were found to be attracted by sticky flower mimics of a single flower species, mountain avens (Dryas octopetala×integrifolia). As Dryas also received majority of all the flower visits and its pollen contributed for 90% of the pollen carried by muscid flies, it could be considered a key species of the Arctic pollination networks. The flowering in the Arctic is concentrated on a short period after the snowmelt. The high flower densities during the early season cause strong competition on the pollinators and not all the flowers get pollinated. The abundant and attractive plant species, Dryas, gets practically all the flower visits which causes reduced seed set in the rare and less attractive species. During the highest Dryas flower densities the even the Dryas flowers suffered from reduced seed set as a result of intraspecific competition. Overall, my thesis reveals that the relatively diverse arctic pollination networks are highly dominated by a few species only, and that this pattern applies to both plants and insects. Given the strong effects of this dominance on both ecosystem functioning and competition for pollination, recently-observed declines in the abundance of key pollinators and an increasing mismatch between plants and pollinators at Zackenberg may further accentuate current patterns of competition. Notably, similar patterns are likely found in other systems also dominated by few species only, e.g. in agricultural landscapes as dominated by monocultures of crop plants and honey bees. As climate warming continues, along with other environmental changes and a decline of pollinators, insect-pollinated plant species may be facing severe challenges both in the Arctic and at lower latitudes.Maailman laajuiset muutokset elinympäristöissä aiheuttavat luonnon monimuotoisuuden köyhtymistä, mikä häiritsee ekosysteemien toimintaa ja sen kykyä tuottaa ekosysteemipalveluja. Esimerkiksi hyönteisten, ja erityisesti pölyttäjien vähenemisellä on mahdollisesti suuria vaikutuksia ruoan tuotannolle ja siten myös ihmiskunnalle. Ekosysteemien toiminta tunnetaan edelleen puutteellisesti, joten emme kunnolla pysty arvioimaan, miten nämä muutokset eliöyhteisöjen rakenteissa vaikuttavat eliöyhteisöjen toimintaan. Tässä väitöstyössä tutkin kasvien ja niiden pölyttäjien muodostaman yhteisön rakennetta ja toimintaa arktisilla alueilla. Päätutkimusalueeni on Koillis-Grönlannin kansallispuistossa sijaitseva Zackenbergin laakso, mutta tutkin näytteitä myös eripuolita Arktista sijaitsevilta INTERACT-verkon tutkimusasemilta. Mesipistiäisten puuttuessa lähes täysin arktisilta alueilta muut hyönteisryhmät kantavat päävastuun pölytyksestä. Erityisesti sukaskärpäset Muscidae ovat tärkeitä pölyttäjiä ja niiden runsaus vaikuttaa kasvien siementuotantoon. Arktiset eliöyhteisöt ovat yleisesti vähälajisia, mutta alueen pölytysyhteisöt ovat yllättävän monimuotoisia, sillä käytännössä kaikki alueen hyönteiset osallistuvat pölytykseen. Zackenberissa kaksi kolmannesta hyönteislajeista jäi lapinvuokkoa (Dryas octopetala×integrifolia) muistuttaviin liimapahvipyydyksiin. Lapinvuokko oli myös tärkeä alueen pölyttäjille, sillä lähes kaikki pölyttäjien vierailut kohdistuivat lapinvuokon kukkiin ja yli 90 % sukaskärpästen mukanaan kantamasta siitepölystä oli peräisin lapinvuokoista. Arktisella alueella kasvien kukinta on keskittynyt pian lumipeitteen sulamista seuraavalle parin viikon jaksolle. Tällöin korkeat kukkien tiheydet aiheuttavat kovan kilpailun tarjolla olevasta hyönteisten pölytyspalvelusta. Runsas ja houkuttelevakukkainen lapinvuokko kahmii valtaosan vierailuista, jolloin erityisesti harvinaiset ja vähemmän houkuttelevat kukat eivät pölyty tehokkaasti. Lapinvuokon kukinnan ollessa runsaimmillaan, jopa lapinvuokot kärsivät lajinsisäisen pölyttäjäkilpailun aiheuttamasta heikentyneestä siementuotannosta. Väitöskirjassani arktiset pölytysyhteisöt paljastuivat parin runsaan kasvi- ja hyönteislajin hallitsemiksi. Lapinvuokon runsaan kukinnan aiheuttama voimakas kilpailu pölyttäjistä saattaa olla kohtuullisen uusi ilmiö tutkimusalueellani: Alueen tärkeimpien pölyttäjien, sukaskärpästen, runsaus on vähentynyt viimeisten parinkymmenen vuoden aikana huomattavasti ja samalla kasvien kukinnan ja pölyttäjien esiintymisen ajoittuminen ovat liukuneet ajallisesti eri osiin kasvukautta. Arktiset eliöyhteisöt eivät ole ainoita vain parin lajin hallitsemia pölytysyhteisöjä, vaan myös esimerkiksi maatalousympäristöt satokasveineen ja tarhamehiläisineen muodostavat rakenteeltaan samankaltaisen yhteisön. Ilmastonmuutoksen ja muiden ihmisten aiheuttamien ympäristömuutosten voimistuessa hyönteispölytteisten kasvien ja niitä pölyttävien hyönteisten yhteisöt joutuvat mukautumaan uusiin olosuhteisiin niin Arktiksella kuin eteläisemmilläkin alueilla.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
POLLINAT.pdf 1.952Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record