Butterflies in changing weather conditions: implications for ecology and conservation

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7142-9
Title: Butterflies in changing weather conditions: implications for ecology and conservation
Author: Rytteri, Susu
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Doctoral Programme in Wildlife Biology
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021-03-30
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7142-9
http://hdl.handle.net/10138/327114
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Weather conditions are changing due to climate change. Average and extreme temperatures are warming and the variability of weather conditions is increasing. Warming winters shorten snow cover duration. Climate change together with other anthropogenic stressors, such as habitat loss and fragmentation, potentially have drastic ecological consequences. Insects as small, short-lived ectotherms are strongly affected by changing weather. Their complex life cycles make them particularly sensitive to the seasonal changes of weather. In this thesis, I utilised long-term data from two butterfly systems to study the ecological effects of changing weather and their implications for insect conservation. Firstly, metapopulation survey data from 1993-2019 on the Glanville fritillary (Melitaea cinxia) complemented with detailed field monitoring data and experimental data allowed the study on larval biology (chapters I, II). Secondly, mark-recapture data from 2000-2016 on a translocated population of the Clouded Apollo (Parnassius mnemosyne) enabled me to study the effects of weather on dispersal and colonisation in a novel landscape (chapters III, IV). Larval overwintering survival was enhanced by snow cover and late spring onset in an experiment (I). The detrimental effect of snowless overwintering conditions on individual level were not reflected by metapopulation growth in the wild. Instead, metapopulation growth was enhanced by increasing growing season precipitation, which largely determines the larval food availability. Microclimatic variation buffered populations against phenological asynchrony between post-diapause larvae and their host plants in a spring when larvae activated far prior to the onset of host plant growth (II). Larval growth was accelerated by warm microclimatic conditions, but survival was highest in cool microclimates. Flight season weather importantly altered annual dispersal rates of butterflies. Increasing solar radiation and proportion of exceptionally warm days increased emigration rates and shortened residence times in a natal patch (III). I simulated the spatial expansion of a translocated butterfly population in the novel release landscape based on prior estimates of habitat-specific dispersal rates in the source population. Dispersal rates were obtained from a model parameterised in a warm flight season, and consequently the simulated colonisation rates were overestimated in cold flight seasons. Warming flight season weather may enhance insect dispersal and colonisation on high-latitude and –altitude range margins with a potential to accelerate range expansions. On the other hand, increasing annual variation in weather may cause range retractions during years of unfavourable weather. Furthermore, increasingly variable weather makes insect conservation more difficult.Ilmastonmuutoksen myötä maapallon keski- ja äärilämpötilat nousevat ja sääolojen vaihtelut lisääntyvät. Talvien lämpeneminen lyhentää lumipeitteen kestoa. Ilmastonmuutoksen ja muiden ihmisperäisten stressitekijöiden – esimerkiksi elinympäristökadon – ekologiset yhteisvaikutukset voivat olla huomattavia. Sääolot vaikuttavat voimakkaasti vaihtolämpöisiin ja lyhytikäisiin hyönteisiin. Monivaiheiset elinkierrot tekevät niistä herkkiä sään vuodenaikaisvaihtelun muutoksille. Väitöskirjassani hyödynsin pitkiä aikasarjoja sään vaikutuksista kahden eri päiväperhoslajin ekologiaan ja suojeluun. Toukkavaiheita tutkin käyttäen metapopulaatiotason kartoitusaineistoa täpläverkkoperhosen (Melitaea cinxia) esiintymisestä Ahvenanmaalla vuosina 1993-2019. Täydensin kartoitusaineistoa yksityiskohtaisella seuranta-aineistolla sekä kokeellisella aineistolla (kappaleet I ja II). Aikuisten perhosten paikallispopulaatioiden välisiä liikkeitä ja leviämistä uudelle alueelle tutkin hyödyntäen merkintä-jälleenpyyntiaineistoa Porvooseen istutetusta pikkuapollopopulaatiosta (Parnassius mnemosyne) vuosilta 2000-2016 (kappaleet III ja IV). Lumipeite ja myöhäinen kevät paransivat toukkien talviselviytymistä koeoloissa (I). Lumisuus ei vaikuttanut metapopulaatioiden kasvuun luonnossa. Sen sijaan toukkien ravinnonsaantia parantava kasvukauden runsas sadanta lisäsi populaationkasvua. Vaihtelevat pienilmastot lisäsivät populaationkasvua toukkien altistuessa ravinnon puutteelle niiden aktivoiduttua keväällä aikaisin ennen ravintokasvien kasvuunlähtöä (II). Lämpimissä pienilmastoissa toukat kasvoivat nopeammin, mutta viileissä pienilmastoissa kuolleisuus oli matalampaa. Lentokauden sää vaikutti perhosten liikkeisiin metapopulaatiossa. Perhoset viipyivät synnyinlaikullaan lyhyemmän ajan ja lensivät todennäköisemmin toiselle laikulle, kun lentokaudella oli paljon hellepäiviä ja auringon säteily lisääntyi (III). Simuloin istutetun perhospopulaation leviämistä istutusalueella perustuen tietoon lähdepopulaation perhosten liikkeistä (IV). Lämpimänä lentokautena parametrisoitu simulaatiomalli, joka ei huomioinut sään vaihtelua, ennusti todellista voimakkaampaa leviämistä sääoloiltaan kylminä lentokausina. Lentokausien lämpeneminen voi lisätä hyönteisten leviämistä, mutta samalla sääolojen kasvavat vaihtelut voivat johtaa populaatioiden katoamiseen epäsuotuisan sään aikana ja vaikeuttavat niiden suojelua.
Subject: ekologia ja evoluutiobiologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
rytteri_susu_dissertation_2021.pdf 5.316Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record