INTEGRATE er delt inn i seks arbeidspakker:
WP1 Prosjektadministrasjon
WP2: Integrerte populasjonsmodeller i akvatiske systemer
Leder: Geir H. Bolstad
Denne arbeidspakken består av tre deler. De to første utvikler modeller for anadrom laksefisk og den tredje for klimaeffekter på populasjonsdynamikken til ferskvannsorganismer.
Bestandsutvikling hos laksefisk
Forvaltning av laksefisk, og spesielt den atlantiske laksen (Salmo salar), er et høyt prioritert område i miljøforvaltningen. Vi vil i dette prosjektet lage en populasjonsmodell for villaks som har potensiale til å bli et viktig verktøy både i forskning og forvaltning av norske laksebestander. Vi vil modellere bestandsutviklingen på både nasjonalt, regionalt og populasjonsnivå i en og samme modell. Dette gjør at vi kan informere utviklingen på populasjonsnivået med prosesser som foregår på høyere nivåer (e.g. sjøoverlevelse), noe som vil gi sikrere estimater. Denne modellen kan danne grunnlag for å studere effekter av klimavariabler som temperatur, og andre miljøvariabler som forekomst av lakselus og rømt oppdrettslaks. Et naturlig steg to vil være å modifisere denne modellen til sjøørret (Salmo trutta).
IB-salmon
I tillegg til den statistiske modellen beskrevet over utvikler vi også en individbasert mekanistisk modell - kalt «IB-salmon». Denne populasjonsmodellen har fokus på ferskvannsfasen hos atlantisk laks og simulerer effekten av vannføring, vanntemperatur og habitatkvalitet på ulike livsstadier hos laks og er basert på all tilgjengelig empiri. IB salmon er romlig eksplisitt modell og tilpasses ei spesifikk elv eller elvestrekning, med data på elveprofil, hydrologi og habitat. Modellen kan benyttes til å modellere fremtidig klimaendring på lakseproduksjon, ved å koble den til klimascenarioer. Modellen valideres opp mot tilgjengelig biologisk data som vekst, størrelse og tetthet for den aktuelle laskebestanden.
Klimaeffekter på ferskvannsorganismer
Klimaendringene er forventet å ha spesielt stor effekt på ektoterme ferskvannsorganismer, siden disse artene ofte har liten mulighet til å forandre kroppstemperaturen gjennom adferd. Vi vil utvikle en populasjonsdynamisk-modell som integrerer klimakomponenter og deres effekter på viktige livshistorieparametere hos et utvalg av ferskvannsorganismer. Modellene vil bli bygd rundt eksisterende tidsserier med aldersstrukturerte data fra overvåkning gjennomført i mange innlandssjøer i Norge. Disse innlandssjøene forekommer langs gradienten kyst til innland noe som medfører stor variasjon i klima. Modelleringen vil bli fokusert mot arter som er viktige for fritids- og kommersielt fiske eller med rødlistestatus (f.eks. ørret, harr og røye og storsalamander).
Storsalamander. Foto © Børre Dervo/NINA.
WP3: Integrerte populasjonsmodeller for klima- og sårbarhetsanalyser i terrestrisk systemer
Leder: Erlend B. Nilsen
I denne arbeidspakken vil vi utvikle integrerte modeller for å undersøke hvordan et utvalgt sett med arter responderer på klimaendringer og annen menneskeskapt påvirkning.
Vi vil jobbe med to sett med modellrammeverk:
Integrerte populasjonsmodeller
Her vil vi benytte integrerte populasjonsmodeller, hvor vi kombinerer detaljerte demografiske data med mer grovkornede overvåkningsdata for å bedre den økologiske innsikten. Modellrammeverket er godt beskrevet i den økologiske litteraturen, men modellene har så langt i liten grad blitt utviklet for arter som er sentrale for norsk naturforvaltning. Vi vil primært ta sikte på å utvikle slike modeller for lirype (Lagopus lagopus) og fjellfiol (Viola biflora). Modellene vil bli bygget rundt eksisterende data fra detaljerte demografiske studier kombinert med tidsseriedata fra utvalgte lokaliteter.
Innovative metapopulasjonsmodeller
I denne delen vil vi utvikle modeller hvor vi kombinerer utbredelsesdata (som vanligvis benyttes til såkalt «Species Distribution Models» eller «Habitat Suitability Models») og tidsseriedata (som ofte benyttes til klassiske tidsserieanalyser). I denne delen av prosjektet vil vi søke å utvikle nyskapende modeller hvor vi kombinerer disse tilnærmingene i et felles rammeverk, slik at man kan estimere både eksponering og sensitivitet (til f.eks. klimaendringer) simultant. Til denne delen av arbeidet vil vi fokusere på alpine fugler og planter, hvor data er tilgjengelig fra TOV-e, TOV og Hønsefuglportalen, samt forskningsrådsprosjekter som SeedClim og ITEX. Vi vil særlig fokusere på hvordan ulike klimaparametere påvirker artenes utbredelse og antall, og vi vil lage framskrivninger for dette under ulike klimascenarioer.
I tillegg til vi i denne arbeidspakken gjennomføre en innsamling av blod- og avføringsprøver fra ryper skutt under ordinær jakt i ulike områder for å kartlegge forekomsten av antistoffer mot LIV og ulike tarmparasitter i relasjon til en høyde- og breddegradsgradient og i forhold til lokalt klima og vegetasjon. Disse data vil danne grunnlag for inkludering i de integrerte modellene beskrevet over.
Hønsefuglportalen (www.honsefugl.no) gir deg oversikt over rypebestanden. Foto © John Atle Kålås/NINA.
WP4: Effekter av klimaendringer på terrestrisk biodiversitet og scenarier for framtiden
Leder: Kari E. Ellingsen
Vi vil øke kunnskapen om terrestrisk biodiversitet i tid og rom, med et spesielt fokus på fugle- og plantesamfunn i bjørkeskog og alpine områder.
Arbeidspakken har tre deler:
- Biodiversitet i tid og rom og effekter av klima. Vi vil forklare hvorfor vi observerer forskjeller mellom lokaliteter og endringer i tid. Er klima en viktig faktor?
- Mønstre av biodiversitet og interaksjoner mellom klima og forvaltning. Vi vil undersøke hvordan effektene av forvaltning kan påvirkes av endringer i klima.
- Scenarier for framtiden. Vi vil bygge opp kompetanse i forhold til projisering av arter og biodiversitet.
Blåstrupe. Foto © John Atle Kålås/NINA.
Analyser av biodiversitet
Vi bruker flere typer biodiversitetsmål for å forklare hvilke endringer som skjer i fugle- og plantesamfunn. Tradisjonelt har antall arter på lokal skala vært det vanligste målet på diversitet. Nyere studier viser at endringer i sammensetningen av samfunn i rom (romlig beta-diversitet) eller tid (temporær beta-diversitet) kan forekomme selv om ikke artsrikdom endrer seg. Dette temaet belyser vi i en ny publikasjon i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Yoccoz et al. 2018).
Variasjon i deteksjon av individer og arter er en kjent problemstilling, og er aktuelt i stort sett alle studier av biodiversitet. Variasjon i deteksjon kan påvirke mønstrene vi observerer. Vi tester hvor effektive nye analyseverktøy (som tar hensyn til ufullstendig deteksjon) er til å estimere artsrikdom og beta diversitet.
Betydningen av skala og studiedesign
Vi undersøker hvordan romlig skala påvirker mønstre av biodiversitet. Studiedesign kan være helt avgjørende i forhold til hvilke spørsmål vi er i stand til å besvare. Vi jobber med å forstå hva slags studiedesign som er best egnet for å besvare dagsaktuelle biodiversitetsspørsmål, som effekter av klimaendringer og habitatendringer. Vi fokuserer også på effektive forvaltningstiltak.
Hvordan ser framtiden ut?
Vi vil bygge opp kompetanse på metoder som brukes for å projisere fordeling av arter og biodiversitet.
I denne arbeidspakken bruker vi data fra TOV - Program for terrestrisk naturovervåking og COAT - Klimaøkologisk Observasjonssystem for Arktisk Tundra. TOV er delt i flere overvåkingsområder fordelt over landet, mens COAT fokuserer på Varanger/Finnmark og Svalbard. Studiedesignet i COAT er spesielt utviklet med hensyn til å kunne fange opp effekter av forvaltningstiltak, som f.eks. hogst (skogforvaltning) eller forvaltning av rein.
Vi har et tett samarbeid med forskere fra UiT Norges Arktiske Universitet og Senter for biodiversitetsdynamikk (CBD), NTNU - Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet.
Publikasjoner:
Yoccoz, N.G., Ellingsen, K.E. & Tveraa, T. (2018) Biodiversity may wax or wane depending on metrics or taxa. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 115 (8) 1681-1683.
Solbu, E.B., Diserud, O.H., Kålås, J.A. & Engen, S. (2018) Heterogeneity among species and community dynamics – Norwegian bird communities as a case study. Ecological Modelling, 388: 13-23.
Presentasjoner:
Ola H. Diserud. (2018) How can heterogeneity among species affect community dynamics? – Norwegian bird communities as a case study. The Nordic Oikos conference 2018. 19-22 February, Trondheim, Norway.
WP5: Seminarer og kompetanseutveksling
Leder: Geir Bolstad
Co-WP-ledere: Kari E. Ellingsen, Erlend B. Nilsen
Et strategisk hovedmål i dette prosjektet er å videreutvikle NINAs kompetanse på biodiversitet og modellering av økologiske data, særlig knyttet til de pågående klimaendringer.
Denne arbeidspakken vil bli gjennomført som en seminarserie, hvor statistisk modellering og moderne dataforvaltning blir belyst. For å favne bredere enn bare deltakerne i denne SIS-en vil vi invitere andre NINA-forskere som har interesse for disse tema til å delta, og vi vil benytte denne WP-en til å etablere nærmere samarbeid med andre miljøer med sterke biostatistikk-grupper (f.eks. CBD ved NTNU og UiT Norges Arktiske Universitet).
Vi vil etablere rutiner for lav-kostnad kommunikasjon internt i NINA, og vil i stor grad benytte oss av videoseminarer. I tillegg vil vi arrangere årlige møter i forbindelse med NINA-dagene i Trondheim, og lage en felles internett-basert samarbeidsplattform som skal bli et lavterskel tilbud der ansatte i NINA kan søke og formidle kompetanse.
INTEGRATE seminarserie:
03.03.2016. Steinar Engen (Senter for biodiversitetsdynamikk (CBD), NTNU/NINA). Evolution of density-dependent dynamics of a fluctuating population caused by non-selective harvesting.
28.04.2016. Jens Åström (NINA). Reproducible research and analysis communication: Introduction to R markdown, Shiny and Git for NINA.
04.08.2016. Olav Skarpaas (Naturhistorisk museum, UiO/NINA). Introduction to Integral Projection Models (IPMs) and applications in ecological climate change research.
15.09.2016. Dag Endresen (Naturhistorisk museum, UiO). Downloading species occurrence data using the GBIF web-service API.
17.11.2016. Rolf Ims (UiT Norges arktiske universitet/NINA). Om å belyse sammensatte årsaker til arters retur fra norsk fjellnatur: Erfaringer fra prosjektet Fjellrev i Finnmark.
15.12.2016. Erlend Nilsen (NINA). Infrastruktur for økologiske data: kort presentasjon av søknad sendt til NFRs INFRASTRUKTUR-program.
11.01.2017. Brett K. Sandercock (NINA). Vulnerability of arctic-breeding shorebirds to environmental change.
02.03.2017. Anders Finstad (Senter for biodiversitetsdynamikk (CBD), NTNU/NINA). Practical Data Management for Ecological field sampled data.
11.05.2017. Line Sundt-Hansen (NINA). Modelling climate change effects on Atlantic salmon (Salmo salar L.) populations in a regulated river - an individual-based approach.
01.06.2017. Joachim Tøpper (NINA). Environmentally explicit modeling of herbaceous plant populations in Southern Norway.
31.08.2017. Diana Bowler (NINA). Comparing climate change impacts across environmental realms.
19.10.2017. Henrik Andren (SLU - Sveriges lantbruksuniversitet). Modelling lynx population dynamics in Scandinavia using integrated population models.
02.11.2017. Nigel G. Yoccoz (UiT Norges arktiske universitet/NINA). Occupancy modelling. The 0s and the 1s are not what you think they are, or are they?
25.01.2018. Geir H. Bolstad (NINA). The EcoEvoGene project.
05.02.2018. Dennis Murray (Trent University, Canada). New perspectives on the consumptive and non-consumptive effects of predators
22.03.2018. Erlend Nilsen (NINA). Abundans og demografiske rater hos reinsdyr.
19.04.2018. Julie Louvrier (CNRS, France). Modelling the distribution of wolves (Canis lupus) in France using citizen science data.
03.05.2018. Kim Magnus Bærum (NINA). Effekten av fangst og fangstbegrensinger på populasjoner av ferskvannsfisk i et klimaperspektiv: hvordan og hvorfor?
WP6: Dataforvaltning og internett-publisering
Leder: Roald Vang
I de modellarbeider vi vil gjennomføre ligger også en tett integrering mot dataforvaltning, både i form av programkode og rådata slik at etterprøvbarheten sikres. Videre vil brukervennligheten økes ved innovative interaktive web-løsninger som tilgjengeliggjør både de endelige resultatene og prosessen som ligger bak. NINA har allerede utviklet slike applikasjoner for en del pågående prosjekter (eks. www.reinbase.no, www.honsefugl.no). Utviklingen av selve web-applikasjonene vil i hovedsak skje innenfor de enkelte arbeidspakkene, mens ansvar for koordinering og tilrettelegging for dette ligger til denne arbeidspakken.