Herbivory and climate as drivers of shrub growth in the tundra of Northern Norway

Abstract

1. Bakgrunn. Den nåværende utviklingen av et varmere klima antas å føre til både økt vekst og spredning av busker i arktiske og alpine strøk. Imidlertid kan beitedyr motvirke effekten økende temperatur har på vekst hos busker, og vil dermed kunne bremse et mulig økosystem-skifte i tundraen. Likevel mangler vi kunnskap om i hvilken grad de to faktorene, beitedyr og temperatur, samhandler. Målet med dette prosjektet var å undersøke hvordan forskjellige beitetrykk fra reinsdyr (Rangifer tarandus) og sau (Ovis aries) i interaksjon med klima påvirker vekst hos busker. 2. Metoder. Studiet Feltarbeidet ble gjennomført innenfor to reinbeitedistrikt på Varangerhalvøya ved 70° nord i Øst-Finnmark, Norge. Ti innsamlingsområder fra hvert reinbeitedistrikt ble valgt etter intervjuer med lokale reineiere og vegetasjonskart fra internett. Det ble i alt samlet inn 238 stamme prøver fra dvergbjørk (Betula nana), og årringer ble målt for å bestemme radial vekst. 3. Resultater. Funnene våre indikerer at både beitedyr og klima påvirker vekst hos busker. Tetthet av sau var den mest signifikante faktoren som påvirket radial vekst hos busker, med en sterk negativ effekt. Mens effekten av reintetthet hadde en mindre markant effekt. Vi fant en signifikant interaksjon mellom rein og kumulativ temperatur over 5°C (døgngrader). Veksten hos busker avtok ved høyere temperaturer når reintettheten var høyere enn 2.25 individer per km2, mens den økte ved tilsvarende temperaturer når reintettheten var under 2.25 individer per km2. 4. Konklusjoner. Resultatene våre indikerer at økt tetthet av beitedyr påvirker radial vekst hos busker negativt. Under visse forhold, var radial vekst positivt korrelert med temperatur. Effekten av beitedyr på vekst hos busker ble mer signifikant ved høyere temperaturer, noe som tyder på at beite kan hindre de positive effektene temperatur har på vekst hos busker. Det er derfor essensielt at forvaltere tar hensyn til den effekten beitedyr kan ha på vekst hos busker for å kunne bremse de endringene som oppstår som følge av klimaendringer.

1.Context. The current trend of a warmer climate is predicted to increase both shrub growth and shrub cover in arctic and alpine regions. However, herbivores may inhibit the response of shrub growth to warmer temperatures, and act as a buffer against an ecological state transition in the tundra. Yet, we lack knowledge on to what extent herbivore browsing pressure and temperature interact. The main objective of this study was to assess how different intensities of browsing pressure from semi-domesticated reindeer (Rangifer tarandus) and domesticated sheep (Ovis aries) interact with climate to affect shrub growth. 2.Methods. The study was conducted within two reindeer management districts on the Varanger Peninsula at 70° north in Eastern Finnmark, Norway. Ten study sites within each reindeer management district were selected based on interviews with the local reindeer herders and online vegetation maps. Stem samples were collected from 238 specimens of Betula nana (B. nana), and shrub ring widths were measured to determine radial growth. 3. Results. Our findings suggest that shrub growth is sensitive to both herbivory and climate. Sheep density was the most important factor determining shrub growth, with a strong negative effect, while reindeer density had a less pronounced effect. We found a significant interaction between reindeer and cumulative temperature above 5℃ (growing degree days). Shrub growth decreased at higher temperatures when the reindeer density was higher than 2.25 individuals per km2, while shrub growth increased at similar temperatures with densities below 2.25 individuals per km2. 4. Conclusions. Our results suggest that increased herbivore density affects radial growth negatively. Under some conditions, radial shrub growth was positively correlated to temperature. The significance of herbivory on shrub growth increases with warmer temperatures, implying that herbivory might counteract the positive effects of temperature on shrub growth. It is therefore essential for managers to account for the effect herbivores may have on shrub growth, in order to slow down the changes occurring due to climate change.