Drukāt visu grāmatuDrukāt visu grāmatu

6. Klimatisko faktoru ietekme uz dzīvajiem organismiem

Vietne: E-izglītība
Kurss: Klimats un ilgtspējīga attīstība
Grāmata: 6. Klimatisko faktoru ietekme uz dzīvajiem organismiem
Drukājis: Vieslietotājs
Datums: pirmdiena, 2024. gada 29. aprīlis, 10:37

Apraksts

Klimats un ilgtspējīga attīstība

Redaktori: Māris Kļaviņš un Jānis Zaļoksnis.

Rīga: LU Akadēmiskais apgāds, 2016, lpp

Grāmata “Klimats un ilgtspējīga attīstība” izstrādāta un izdota Eiropas Ekonomikas zonas finanšu instrumenta 2009.–2014. gada perioda programmas “Nacionālā klimata politika” neliela apjoma grantu shēmas projektu “Kapacitātes celšana pētījumiem un pasākumiem sabiedrības zināšanu uzlabošanai par klimata pārmaiņām un to radītajām sekām” projekta “Klimata pārmaiņu izglītība visiem” ietvaros.

Satura rādītājs

6.1. Vides faktoru ietekme uz dzīvajiem organismiem: Šelforda likums

Klimatu veido vides faktoru komplekss – temperatūra, nokrišņu daudzums, saules enerģija, atmosfēras cirkulācija. Šie faktori, savukārt, ir atkarīgi no konkrētās ģeogrāfiskās vietas, ģeogrāfiskā platuma, reljefa, okeāna straumju un gaisa masu cirkulācijas īpatnībām. Vides faktori iedarbojas uz dzīvajiem organismiem, nosaka to sadalījumu telpā, skaitu un sugu sastāvu konkrētajā vietā.

Dzīvo organismu reakciju uz katru atsevišķo vides faktoru apraksta Šelforda diagrammas teorētiskais modelis – viena maksimuma līkne (6.1. att.). Kā organisma reakcijas skaitliskās vērtības var izmantot dažādas organismu dzīvības procesus raksturojošas īpašības, piemēram, kustīgumu, organismu skaitu, vairošanās vai vielmaiņas intensitāti, u.tml., bet kā faktora iedarbību raksturojošās vērtības – faktora intensitāti. Šelforda diagrammā līknes maksimums atbilst tādām faktora intensitātes vērtībām, pie kurām organisms jūtas vislabāk, tāpēc šo faktora vērtību apgabalu dēvē par faktora optimuma zonu (6.1. att.). Pa labi un pa kreisi no optimuma zonas atrodas nepietiekamības un pārsātinājuma zonas – faktora intensitātes vērtību apgabali, kuros organisma stāvoklis vērtējams kā tuvs kritiskam. Nokļūstot šādos apstākļos, organisms parasti cenšas veikt darbības, lai atgrieztos optimuma zonā. Šīs darbības sauc par izvairīšanās reakcijām.


6.1. att. Šelforda tolerances diagramma.

Izvairīšanās reakcijas var būt, piemēram, organisma bēgšana no nelabvēlīgās vides, diennakts un sezonālās migrācijas, snaudošo stadiju (cistu, sporu, sēklu) veidošana, ziemas vai vasaras guļa. Katram organismam attiecībā uz konkrētu vides faktoru pastāv noteiktas izturības robežas. Faktora intensitātes apgabalu starp minimālo un maksimālo kritisko punktu sauc par organisma tolerances intervālu. Ja faktora intensitāte atrodas ārpus tolerances intervāla, organismi iet bojā.

Organisma tolerances intervālus sīkākiem organismiem, piemēram, kukaiņiem, nosaka laboratorijā, izmantojot īpašus stendus vai kameras, kurās var regulēt pētāmā faktora intensitāti, turpretī lielākiem organismiem jāveic pētījumi dabā, uzskaitot organismus vietās ar atšķirīgu pētāmā faktora intensitāti. Jāatzīmē, ka šādos pētījumos iegūtās Šelforda līknes ne vienmēr ir simetriskas (sk. 6.2., 6.3. att.) tāpēc, ka pētījumos ir grūti pilnībā izslēgt citu faktoru ietekmi.


6.2. att. Laboratorijas apstākļos noteikta medūzas Aurelia aurita tolerances līkne, kas rāda medūzas ķermeņa saraušanās pulsācijas biežumu dažādās ūdens temperatūrās.


Avots – Odum E. P. 1971. Fundamentals of Ecology W.B. Saunders Company, Philadelphia-London-Toronto.


6.3. att. Dažādu sugu koku skaita izmaiņas parauglaukumos, kas iekārtoti uz augsnes mitruma izmaiņu gradienta kalnu nogāzē Viskosinas štatā ASV. Katra līkne atbilst vienai koku sugai.

Avots – Whittaker R. H. 1975. Communities and Ecosystems. Macmillan Publishing Co., Inc. New York.

6.2. Vides faktoru mijiedarbība

Uz dzīvajiem organismiem dabā vienlaikus iedarbojas ļoti daudz dažādu vides faktoru. Tādēļ, analizējot organismu reakciju uz šiem faktoriem, bieži vien jārunā ne tik daudz par katra atsevišķa faktora ietekmi, kā par vairāku faktoru mijiedarbības ietekmi. Faktoru mijiedarbība izpaužas tādējādi, ka, pastāvot viena faktora vienām un tām pašām intensitātes vērtībām, organisma reakcija ir atšķirīga atkarībā no citu faktoru iedarbības intensitātes. Piemēram, augu izturība pret sausumu ir atkarīga ne vien no mitruma daudzuma, bet arī no organisko vielu satura augsnē. Ja organisko vielu saturs ir lielāks, auga izturība pret vienu un to pašu pazeminātā mitruma līmeni augsnē ir lielāka. Tādējādi organiskās vielas saturs darbojas kā kompensējošs faktors sausuma ietekmei. Tomēr, ja kāda organismam vitāli svarīga faktora iedarbības intensitāte pārsniedz tolerances intervāla robežas, nekāda citu faktoru kompensējošā iedarbība nespēj to glābt no bojāejas. To izsaka Šelforda tolerances likums:
neatkarīgi no pārējo vides faktoru nodrošinātības, organisma darbību limitē tas faktors, kas atrodas tuvāk minimālajam vai maksimālajam kritiskajam punktam.

Mūsdienās papildus dabiskajiem vides faktoriem dzīvos organismus ietekmē arī dažādi antropogēnie faktori – vides piesārņojums, zemes apsaimniekošana, būvniecība un transports, invazīvo sugu parādīšanās apgabalos, kur tās agrāk nav bijušas sastopamas, resursu pārekspluatācija (6.4. att.). Turpat 83% no planētas sauszemes atrodas tiešā cilvēka ietekmē un 36% sauszemes cilvēka darbība dominē pār dabas procesiem. Gandrīz 60% planētas ekosistēmu mūsdienās ir uzskatāmas par degradētām. Cilvēks izmanto pusi no planētas saldūdens resursiem. Saimnieciskā darbība mūsdienās kontrolē daudz lielākus slāpekļa aprites apjomus nekā slāpekļa dabiskā aprite. Antropogēno faktoru mijiedarbība ar dabiskajiem vides faktoriem, to skaitā klimatiskajiem faktoriem, var būt ļoti sarežģīta. Pat tādā gadījumā, ja visi dabiskie vides faktori, arī temperatūra un mitrums ir optimāls, suga var aiziet bojā no vides piesārņojuma vai tās dzīvotnes izmaiņu dēļ, ja cilvēks ar savu saimniecisko darbību ir padarījis ekoloģiskos apstākļus sugas eksistencei nepiemērotus. Un otrādi, ja cilvēks ar savu saimniecisko darbību ir mainījis temperatūras vai mitruma režīmu un barības vielu koncentrāciju konkrētā vietā, tā var kļūt piemērota kādas sugas attīstībai un tad tā pārmērīgi savairojas.


6.4. att. Dažādu faktoru salīdzinošā ietekme uz planētas ekosistēmām 20. gs. laikā, un šo faktoru ietekmes pašreizējās izmaiņu tendences.

Avots – Millenium Ecosystem Assessment, 2005.

Piemēram, ir aprēķināts, ka 42% Dienvidaustrumāzijas sugu līdz 2100. gadam var izzust mežu izciršanas un ainavu fragmentācijas dēļ. Visu šo faktoru sarežģītās mijiedarbības dēļ sugu izmiršanas process uz planētas notiek simtiem un tūkstošiem reižu ātrāk nekā visā Zemes ģeoloģiskās vēstures laikā.

Vērtējot klimata izmaiņu ietekmi uz sugām, parasti tiek apskatīta divu visiem dzīvajiem organismiem vitāli svarīgu vides faktoru – temperatūras un mitruma ietekme. Apskatīsim sīkāk tieši šo faktoru ietekmi uz dzīvajiem organismiem.

6.3. Temperatūras ietekme uz dzīvajiem organismiem

Vides temperatūra ir viens no svarīgākajiem organismus ietekmējošiem klimatiskajiem faktoriem. Ja vides temperatūra ir mazāka vai pārsniedz noteiktu kritisko robežlielumu, organisms nespēj nodrošināt dzīvības procesus un iet bojā, vai nu nosalstot vai pārkarstot. Dažādu sugu organismu tolerances intervāli attiecībā uz temperatūru ļoti atšķiras. Primitīviem organismiem, tādiem kā baktērijas un sēnes, tolerances intervāli parasti ir ievērojami plašāki nekā augstāk attīstītajiem. Sēņu sporas saglabā dzīvotspēju pat temperatūrās, kas tuvas absolūtajai nullei (–273 °C) vai ievērojami pārsniedz ūdens viršanas temperatūru (+100 °C). Augstāk attīstītajiem organismiem tolerance pret temperatūru ir daudz mazāka un svārstās robežās no 0 °C līdz +50 °C.

Minētie adaptācijas mehānismi vides temperatūras izmaiņām ir izveidojušies ilgstošā sugu evolūcijas procesā, pielāgojoties konkrēta klimatiskā apgabala temperatūras režīmam. Gadījumos, ja notiek krasas izmaiņas šajā režīmā, sugas masveidā iet bojā. Konkrētas sugas eksistencei ir svarīgas šādas temperatūras: minimālās temperatūras ziemā, maksimālās temperatūras vasarā un pozitīvo temperatūru summas. Pēdējās iegūstamas, ja saskaita visas mēneša vai sezonas diennakts temperatūras, kuras nav mazākas par noteiktu normu, teiksim +4 °C (tiek izmantotas arī citas vērtības, piemēram +5 °C vai +6 °C). Pozitīvo temperatūru summai kā rādītājam ir ļoti liela bioloģiska jēga; organisma fizioloģiskie procesi – augšana, dzimumšūnu nobriešana un vairošanās nevar notikt temperatūrā, kas zemāka par attiecīgo normu. Respektīvi, ja laika periods ar temperatūrām, kas augstākas par konkrēto normu nav pietiekami ilgs, organisms nepagūst izaugt, nobriest vai savairoties. Līdz ar to pilnvērtīga sugas eksistence tādos apstākļos nav iespējama. Tāpēc daudzi dienvidu augi mērenajā zonā var gan uzziedēt, bet dod augļus tikai apsildāmas oranžērijas apstākļos. Ja klimata pasiltināšanās rezultātā palielinās temperatūru summa, veģetācijas sezona kļūst garāka un attiecīgais reģions kļūst piemērotāks dienvidu sugu attīstībai. Taču ļoti būtiskas sugas eksistencei ir arī gada maksimālās un minimālās temperatūras. Pietiek, ja sezonas laikā kaut uz dažām stundām temperatūra pazeminās vai pārsniedz attiecīgās sugas kritisko punktu, lai tās eksistence konkrētajā reģionā nebūtu iespējama. Tas notiek, neraugoties uz to, ka pārējā laikā temperatūras svārstības ir sugai pieņemamas.

Jebkurai dzīvo organismu sugai piemīt ekspansijas tieksmes. Suga savā izplatības areālā ir sastopama lielāku vai mazāku indivīdu grupu – populāciju veidā. Temperatūra ir viens no sugas ekspansiju ierobežojošiem faktoriem, kas nosaka tās izplatības areāla robežas. Siltākos gados dienvidu sugu populācijas izlaužas uz ziemeļiem, gluži tāpat vēsākos gados ziemeļu populācijas paplašina savus areālus uz dienvidiem. Tādējādi sugu areālu robežas ir izplūdušas, un atšķirībā no valstu robežām nemitīgi mainās. Klimata pasiltināšanās ir viens no būtiskiem iemesliem dienvidu sugu ekspansijai ziemeļu reģionos un vēsāku klimatu mīlošu sugu izzušanai dienvidu reģionos.

6.4. Mitruma ietekme uz dzīvajiem organismiem

Mitrums ir otrs svarīgākais vides faktors, kas ietekmē sugu izplatību gan reģionālā, gan lokālā mērogā sauszemes ekosistēmās. Mitrums ir cieši saistīts, no vienas puses, ar nokrišņu daudzumu, konkrētajai vietai pieplūstošajiem gruntsūdeņiem vai pazemes ūdeņiem un, no otras puses, ar iztvaikošanu. Ja iztvaikošanas intensitāte ievērojami pārsniedz pieplūstošā ūdens daudzumu, iestājas sausums. Tajos dienvidu reģionos, kur valda ilgstošs sausums, veidojas stepes, pustuksneši un tuksneši. Ja nokrišņu un pieplūstošā ūdens daudzums pārsniedz iztvaikošanu, veidojas pārmitri apstākļi. Mērenās joslas un ziemeļu reģionos, kur nokrišņi dominē pār iztvaikošanu, zemākās reljefa vietās veidojas purvi.

Sauszemes ekosistēmās galvenais mitruma rezervuārs ir augsne. Augsnē ieplūstošais ūdens veido augsnes mitrumu. Atmosfēras gaisa mitrumu veido iztvaikojušais ūdens.

Ūdenim ir vitāli svarīga nozīme sauszemes organismu dzīvē. Ūdens ir svarīga jebkura organisma ķīmiskā sastāvdaļa. Bez ūdens nevar notikt bioķīmiskās reakcijas organismu šūnās. Visu sauszemes organismu dzimumšūnu saplūšanai un embriju attīstībai nepieciešama ūdens vide.

Atmosfēras gaisa mitrums nodrošina dzīvnieku elpošanas orgānu mitrināšanu. Pastiprināta iztvaikošana veicina dzīvnieku un augu organismu atdzišanu, tādējādi kompensējot saules siltuma starojuma ietekmi. Taču pārāk intensīva iztvaikošana ir arī kaitīga, piemēram, abiniekiem, gliemjiem, sēnēm tā var būt nāvējoša.

Augsnes mitrums ir limitējošs faktors daudziem augsnes organismiem, piemēram, baktērijām, vienšūņiem, augsnes nematodēm, sliekām, kas spēj eksistēt tikai mitrā vidē, ūdens plēvītēs vai starp augsnes daļiņām ieslēgtos pilienos.

Tā kā mitrums sauszemes organismiem bieži vien ir limitējošs faktors, tie evolūcijas procesā ir izstrādājuši dažādus pielāgojumus, lai izdzīvotu nepietiekama vai pārmērīga mitruma apstākļos. Pēc spējas regulēt ūdens daudzumu šūnās, atkarībā no tā daudzuma vidē, organismus iedala poikilohidros un homohidros organismos. Poikilohidriem organismiem ūdens saturs organismā mainās atkarībā no ūdens pieejamības vidē. Ja ūdens nav, šie organismi sažūst, bet, mitrumam atjaunojoties, atkal spēj uzņemt ūdeni šūnās un nodrošināt dzīvības procesus. Tipiski poikilohidrie organismi ir aļģes un sēnes. Homohidrie organismi turpretī cenšas saglabāt organismā noteiktu ūdens daudzumu un, ja tas samazinās, organisms iet bojā.

Dzīvie organismi ūdeni nemitīgi zaudē transpirējot (augi) vai elpojot un izvadot ar vielmaiņas atkritumproduktiem – urīnu, ekskrementiem, sviedriem (dzīvnieki). Tādēļ visiem dzīvajiem organismiem jārūpējas vai nu par zaudētā ūdens atjaunošanu, vai taupīšanu. Dzīvnieki trūkstošo ūdens daudzumu kompensē, dzerot vai ēdot sulīgu barību. Augi pārsvarā uzņem ūdeni ar saknēm no augsnes. Ūdens saknēs nokļūst osmozes ceļā. Tas ir fizikāls process: ūdens molekulas no augsnes, kur šķīduma koncentrācija ir mazāka, pārvietojas saknes šūnās, kur šķīduma koncentrācija ir augstāka. Augi aptuveni 90–95% ūdens zaudē transpirējot caur atvārsnītēm – īpašām mikroskopiskām atverēm lapu virsmā. Ar transpirāciju augi nodrošina nemitīgu augsnes ūdenī izšķīdušo barības elementu pārvietošanos no saknēm uz auga virszemes daļām. Ja augsnē ūdens pietrūkst vai arī tajā izšķīdušo vielu koncentrācija kļūst lielāka nekā auga sulā, ūdens plūsma apstājas un augs novīst.

6.5. Klimata izmaiņu ietekme uz globālo biodaudzveidību

Jaunā gadu tūkstoša sākumā meteoroloģisko datu analīze nepārprotami liecināja, ka klimata pasiltināšanās ir neapstrīdams fakts. Zinot dzīvo organismu atkarību no temperatūras, radās jautājums, vai nav vērojamas arī izmaiņas dabā. Literatūrā bija uzkrājies ne mazums datu par dažādu sugu populāciju skaita un dzīves ritma jeb fenoloģijas izmaiņām temperatūras izmaiņu ietekmē. Taču kritiski noskaņotiem zinātniekiem šie dati nešķita pietiekami pārliecinoši, lai varētu apgalvot, ka novērotās izmaiņas tik tiešām ir skaidrojamas ar klimata pasiltināšanos, nevis ar kaut kādu lokālu faktoru, piemēram, zemes lietojumveida maiņu, vides piesārņojuma līmeņa izmaiņu, dabiskās sugu nomaiņas ekosistēmu attīstības procesu jeb ekoloģisko sukcesiju u.tml. Skeptiķi norādīja uz nepietiekami ilgiem novērojumiem un kļūdām datu statistiskajā analīzē, līdz ar to noliedzot, ka būtu novērojama jebkāda klimata pasiltināšanās ietekme uz biodaudzveidību.

Lūzumu šajā problemātiskajā situācijā radīja divi raksti, kas 2003. gadā tika publicēti vienā no pasaules respektablākajiem zinātniskajiem žurnāliem Nature. To autori, galvenokārt, ASV pētnieki, bija veikuši pēdējos 50 gados vairāk nekā tūkstoš izdotu literatūras avotu un dokumentu analīzi, izmantojot jaunas pieejas datu statistiskajā apstrādē. Analīzē bija iekļautas vairāk nekā 1700 sugas no visdažādākajām dzīvo organismu grupām, to skaitā kokaugiem, zālaugiem, ķērpjiem, putniem, abiniekiem, rāpuļiem, kukaiņiem, zivīm un zīdītājiem. Turklāt tika analizēti tikai tie dati, kas bija iegūti vismaz 10 gadu ilgā laika posmā. Galvenokārt tās bija izmaiņas sugu fenoloģijā un izplatībā uz temperatūras izmaiņu fona. Nepārprotama reakcija uz klimata pasiltināšanos tika pierādīta 279 sugām.

Vēlāk vairāki pētnieki pauda viedokli, ka par biodaudzveidības izmaiņām nevajadzētu īpaši uztraukties, jo galu galā paleontoloģisko atradumu analīze liecina, ka masveida sugu izmiršana uz mūsu planētas ir notikusi jau vairākkārt, pirms vēl zemi sāka apdzīvot cilvēks, un arvien dzīvība ir atradusi jaunas eksistences formas – jaunu dzīvnieku un augu sugu veidolā. Arī klimata izmaiņas uz Zemes ir notikušas vairākkārt un nekas neliecinot, ka arī šoreiz tās varētu būt planētas biodaudzveidībai kritiskas.

Kādi argumenti tad tomēr liek bažīties par planētas ekosistēmu stāvokli šobrīd notiekošo biodaudzveidības izmaiņu kontekstā?

Pirmkārt, tie ir ļoti straujie tempi, kādos tās notiek. Biodaudzveidības samazināšanās tempu raksturošanai WWF (World Wide Fund for Nature) sadarbībā ar UNEP WCMC (The United Nations Environment Programme's World Conservation Monitoring Centre) izstrādāts LPI indekss (Living Planet Index), kas tiek aprēķināts kā 1145 planētas mugurkaulnieku sugu populācijas sarukums procentos kopš 1970. gada (6.5. att.). Starplaikā līdz 2000. gadam tas samazinājies par 40%, to skaitā sauszemes sugām par 30%, saldūdens sugām par 50%, bet okeāna sugām par 30%.

6.5. att. LPI (Living Planet Index) izmaiņas planētas mugurkaulnieku sugām laika periodā no 1970. līdz 2000. gadam.

Avots – pēc WWF UNEP-WCMC.

Ja klimata izmaiņu gaitā, kādas bija novērojamas pirms 7–15 tūkstoš gadiem temperatūra mainījās tikai aptuveni par 0,005 °C desmit gados, tad šobrīd sasilšanas temps ir 0,2–0,6 °C desmitgadē un turpmāk draud paātrināties. Pēc optimistiskākām prognozēm temperatūra uz Zemes 21. gs. pieaugs vidēji par 2 °C. Tā ir temperatūra, kāda uz planētas nav pieredzēta kopš vidējā Pliocēna pirms 3 milj. gadu. Ja Zemes atmosfēras vidējā temperatūra pārsniegs +4 °C, mēs piedzīvosim no ledus brīvu pasauli, kāda tā bija pirms 35 milj. gadu. Aprēķināts, ka sugas „dzīves ilgums” ir caurmērā 3 milj. gadu. Tas nozīmē, ka viena gadsimta laikā iestāsies tādi apstākļi, kādus savā evolūcijā nav piedzīvojusi neviena no šodien sastopamajām dzīvo organismu sugām.

Otrkārt, ir svarīgi saprast, ka 21. gs. ekosistēmām būs jāsāk pārstrukturēties, pastāvot ļoti nestabilai bāzei, jo cilvēks ar savu saimniecisko darbību un vides piesārņojumu ir tās daļēji vai jau pilnīgi degradējis. Šādā situācijā šo sistēmu adaptācija sasilšanai, okeāna paskābināšanās procesam, piemērotu dzīvotņu izzušanai, ķīmiskā piesārņojuma un invazīvo sugu ietekmei izraisīs sugu izmiršanas kaskādes efektu. Tādējādi mijiedarbībā ar antropogēnajiem faktoriem klimata pasiltināšanās ietekme uz biodaudzveidību būs vēl izteiktāka.

Treškārt, sugu adaptācija klimata izmaiņām planētas pagātnē notika, lielākoties pārbīdoties to izplatības robežām uz augstākiem vai zemākiem ģeogrāfiskiem platumiem, vai augšup un lejup pa kalnu nogāzēm, atkarībā no tā, vai klimats kļuva siltāks vai aukstāks. Līdz ar to sugu populācijām, lai izdzīvotu, bija nepieciešams kļūt ģenētiski daudzveidīgākām. Taču uz mūsdienu klimata pasiltināšanās fona tas vairs nebūs iespējams, jo sugām vienkārši nebūs kur paslēpties.

Izmirstot augstāk attīstīto organismu sugām, protams, dzīvība uz planētas saglabāsies termofilu zemāko dzīvības formu veidā, taču lieki atzīmēt, ka cilvēka populācijas eksistence, neraugoties uz iespējamiem tehnoloģiskajiem sasniegumiem, šādos apstākļos kļūs problemātiska.

Sistemātiski vāktu ilgtermiņa datu trūkums par biodaudzveidības izmaiņām bija viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc 1993. gadā pēc ASV pētnieku iniciatīvas tika izveidotsstarptautiskais ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu tīkls ILTER, kura uzdevums bija veikt ilgtermiņa pētījumus dažādās ekosistēmās, dažādās klimatiskajās zonās, lai iegūtu ticamus datus par ekosistēmu izmaiņām dabisko un antropogēno faktoru ietekmē. Šobrīd ILTER tīkls apvieno 40 pasaules valstis, to skaitā arī Latviju. Par vienu no centrālajiem uzdevumiem ILTER tīkls pasludināja pētījumus par biodaudzveidības izmaiņām klimata pasiltināšanās ietekmē.

Klimata izmaiņu ietekme uz biodaudzveidību var būt tieša un netieša. Klimats ietekmē gan sugu gan tām nepieciešamo eksistences resursu, pirmām kārtām barības, izplatību telpā un laikā. Klimata izmaiņu ietekmi uz globālo biodaudzveidību galvenokārt saista ar temperatūras paaugstināšanos, taču kā nozīmīgs blakus faktors tiek minēts arī nokrišņu daudzums. Īstenībā dzīvajiem organismiem nozīmīga ir abu šo faktoru mijiedarbība. Ja tiek runāts par kādas sugas skaita izmaiņām temperatūras paaugstināšanās ietekmē, būtībā tiek pieņemts, ka mitruma režīms saglabājas nemainīgs.

Netiešas ietekmes gadījumā būtiska nozīme ir barības attiecībām un invazīvajām sugām. Ja plēsēja tolerance pret temperatūras vai mitruma izmaiņām ir pietiekami liela, bet upuris – plēsēja barības objekts, ir jutīgāks pret šīm izmaiņām, klimata izmaiņu ietekme uz plēsēju būs netieša. Jaunu sugu ieviešanās reģionos, kur tās līdz šim nav bijušas sastopamas var būtiski ietekmēt šo reģionu ekosistēmas. Tā kā jaunienācējām sugām bieži vien šajās ekosistēmās nav dabisko ienaidnieku, kas regulētu to populāciju skaitu, tās nereti savairojas milzīgā daudzumā un nomāc vai pilnīgi izkonkurē vietējās sugas. Sugu invāzija notiek gan tīšas, gan netīšas cilvēka darbības rezultātā, kā arī pašām sugām veicot migrāciju uz apgabaliem, kuri klimata pasiltināšanās dēļ kļuvuši to eksistencei piemērotāki. Tīša svešu sugu ieviešana saistīta ar lauksaimniecisko darbību, krāšņumaugu introdukciju un medību faunas papildināšanu, bet netīša ieviešana notiek ar transporta līdzekļiem, to skaitā ar kuģu balasta ūdeņiem, dzelzceļa vagoniem un preču konteineriem.

Kopumā pasaulē pētnieku rīcībā esošie dati par sugu daudzveidības izmaiņām uz klimata pasiltināšanās fona joprojām ir nepilnīgi. Visvairāk novērojumu datu ir par lielām, viegli pamanāmām vai ekonomiski svarīgām sugām, kā arī par tādām sugām, kurām piešķirts īpašs aizsardzības statuss. Pētniekiem lielākoties neredzamas ir palikušas norises mikropasaulē, it īpaši augsnē. Un tikai reizi pa reizei tās par sevi atgādina negaidītu, konkrētajam reģionam neraksturīgu augu, dzīvnieku vai cilvēka slimību uzplaiksnījumos.

Par vispārliecinošāko pierādījumu temperatūras paaugstināšanās ietekmei uz dzīvajiem organismiem tiek uzskatīti fenoloģisko novērojumu dati – augu ziedēšanas un lapu plaukšanas sākums pavasarī, lapu dzeltēšanas sākums rudenī, dažādu sugu gājputnu atlidošana vai aizlidošana un citas sezonālās dabas parādības.

Ziemeļu puslodē veģetācijas sezona pēdējo 40 gadu laikā ir pagarinājusies par 1–4 dienām, it īpaši augstākajos platuma grādos. Daudzi novērojumi liecina par būtiskām nobīdēm fenoloģiskās parādībās 20. gs. laikā. Piemēram, Eiropā lapu plaukšana sākas vidēji par 6,3 dienām agrāk, bet lapu dzeltēšana aizkavējās par 4,5 dienām. Kopumā veģetācijas perioda ilgums no 60. gadu sākuma caurmērā ir palielinājies par 10,8 dienām. Rietumkanādā apses Populus tremuloides sāk ziedēt par 26 dienām agrāk. Igaunijā pēdējos 80 gados pavasara atnākšana notiek caurmērā par 8 dienām agrāk, turklāt visstraujākās izmaiņas novērotas tieši pēdējos 40 gados. Lietuvā fenoloģiskais pavasaris 20. gs. beigās sākās 8–16 dienas agrāk nekā 70. gados. Vācijā laukaugu un dekoratīvo augu fenoloģiskie procesi, arī uzziedēšana un nobriešana laikā no 1951.–2004. gadam ir paātrinājušies vidēji par 6–7 dienām.

Jāatzīmē tas, ka rudens fenoloģiskās parādības atšķirībā no pavasara parādībām ir daudz mazāk nobīdītas laikā, tādēļ kopumā veģetācijas periodam ir tendence pagarināties, kas sekmē pozitīvo temperatūru summu pieaugumu, un līdz ar to nodrošina mērenās joslas un ziemeļu reģionos ienākušo dienvidu sugu izdzīvošanu un savairošanos.

Mainoties dažādu sugu fenoloģijai, atzīmēta dzīvības procesu sinhronitātes izjaukšana starp ekoloģiskās barības ķēdes posmiem, piemēram, putnu mazuļu izšķilšanās laiks vairs nesakrīt ar viņu barības objektu – kukaiņu masveida izlidošanas laiku. Eiropā un Ziemeļamerikā 45 ligzdojošo putnu sugām konstatēts agrāks ligzdošanas sākums, taču nesakritība ar kukaiņu masveida izlidošanu samazina mazuļu izdzīvotību.

Lielbritānijā parastajai vardei Rana temporaria pārošanās, nārsts un kurkuļu šķilšanās sākas agrāk un norisinās ilgāk. Reģistrēts, ka 2004. gadā pēc 2003. gada karstuma viļņa varžu auglība samazinājās.

Ja mērenās joslas un ziemeļu reģionos kā galvenais faktors tiek minēta temperatūra, tad dienvidu rajonos pirmajā vietā izvirzās nokrišņi un mitruma režīms. Īpašas bažas šeit rada augstkalnu ledāju pakāpeniskā izkušana, kas samazina no kalniem plūstošo upju ūdens resursus. Piemēram, Himalaju ledāji ir svarīgs ūdens resurss liela Dienvidāzijas reģiona ekosistēmām un būtībā nodrošina šo reģionu lauksaimniecību.

Tā kā globālās sasilšanas dēļ strauji kūst arktiskie ledāji, pamazām ceļas pasaules okeāna ūdens līmenis. Applūšanas riskam tiek pakļautas lielas kontinentu piekrastes un salu teritorijas, piemēram, Nīlas delta un Maldivu salas. Tam būs negatīva ietekme uz piekrastes mitrājiem – mangrovēm, kuras veido koku sugas, kas sakņojas jūras piekrastes dibenā un kuru lapotnes atrodas virs ūdens. Tiek prognozēts, ka 20% no tām izzudīs. Tas savukārt pastiprinās krastu eroziju vētru laikā, jo mangrovu audzes darbojas kā savdabīgs viļņu buferis. Tā izzušana vēl vairāk veicinās jūru ūdeņu ieplūšanu dziļāk iekšzemē un līdz ar to notiks radikālas izmaiņas applūstošo teritoriju ekosistēmās – praktiski tiks iznīcināta lauksaimniecība plašās piekrastes teritorijās.
Joprojām zinātnieku rīcībā ir maz reālu datu par augu un dzīvnieku sugu izplatības un skaita izmaiņām. Kopumā tiek uzsvērts, ka augu, kukaiņu, putnu un zivju izplatības areāli ir paplašinājušies uz ziemeļiem un augstkalnu rajoniem.

Kritiska situācija veidojas arktisko reģionu iemītniekiem. Izpētīts, ka pēdējos gadu desmitos leduslāču izplatības areāls atvirzījies tālāk uz ziemeļiem – vietām, kur jūru visu gadu klāj ledus. Izmantojot ģenētiskās analīzes metodes, ASV pētnieki ir kartējuši leduslāču migrācijas ceļus (6.6. att.). Agrāk lāči dzīvojuši četros dažādos apgabalos plašā teritorijā, taču kopš pagājušā gadsimta beigām biežāk uzturas vienā daudz mazākā reģionā Kanādas ziemeļrietumos.


6.6. att. Leduslāča populāciju migrācijas ceļi, kas kartēti pēc ģenētiskās analīzes datiem.

(Pēc Peacock E., Sonsthagen S.A., Obbard M.E., Boltunov A., Regehr E.V., et al. (2015) Implications of the Circumpolar Genetic Structure of Polar Bears for Their Conservation in a Rapidly Warming Arctic.
PLoS ONE 10(1): e112021. doi:10.1371/journal.pone.0112021
http://127.0.0.1:8081/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0112021c)

No bezmugurkaulniekiem sauszemes ekosistēmās vispilnīgākie dati ir par tauriņu sugu skaita un izplatības areālu izmaiņām Lielbritānijā. Temperatūrai paaugstinoties, daudzu tauriņu sugu izplatības areāli ir pavirzījušies uz ziemeļiem un līdz ar to ziemeļu reģionos sugu daudzveidība ir pieaugusi. Tomēr kopumā tā ir pieaugusi uz eiribiontu rēķina (tās ir sugas ar plašiem tolerances diapazoniem pret vitāli svarīgiem vides faktoriem), kamēr daudzas stenobiontas sugas ar šauriem tolerances diapazoniem to nespēj, jo tām šajās teritorijās vienkārši nav piemērotu dzīvotņu. Tādējādi Lielbritānijas tauriņu sugu biokopās sāk dominēt eiribiontās sugas un šo sabiedrību struktūra kļūst teritoriāli viendabīga. Spānijā tauriņu sugu daudzveidība ir samazinājusies, izņēmums ir augstkalnu rajoni. Dažas sugas ir paplašinājušas izplatību kalnos. Taču kopumā tauriņu sugu daudzveidība Spānijas dienvidos ir samazinājusies.

Konstatētas ar klimata pasiltināšanos saistītas ūdens bezmugurkaulnieku struktūras izmaiņas Ronas upē: termofilie ūdens dzīvnieki ir aizstājuši auksto ūdeņu iemītniekus. Pēdējos gados ilgstošo sausuma periodu laikā Dienvideiropas upes bieži vien cieta no ūdens trūkuma. Vidusjūras reģionā upēs dominēja bezmugurkaulnieku sugas, kurām raksturīga augsta izplatīšanās spēja un kuras noteiktos apstākļos varētu ātri kolonizēt arī mērenās joslas upes gadījumā, ja turpmāko klimata izmaiņu dēļ izzustu tām raksturīgie ūdens dzīvnieki.

Līdz šim ir ļoti maz datu par netiešo klimata izmaiņu ietekmi uz dzīvajiem organismiem. Piemēram, konstatēts, ka tauriņu suga Aporia crataegi (6.7. att.) nespēj pārvarēt savu augšējo izplatības robežu Spānijas kalnos, jo tās barības augs vilkābele neaug augstāk par 1800 m virs jūras līmeņa. Mainoties sugas izplatības areālam, dažkārt var novērot īslaicīgu tās savairošanos jaunajās vietās, kamēr šeit vēl nav nokļuvuši tās dabiskie ienaidnieki, kas cenšas sekot savam barības objektam pa pēdām. Taču šāda rakstura parādības ir visai grūti pierādīt, jo attiecībā uz bezmugurkaulniekiem, arī daudzām kukaiņu sugām, viņu dabiskie ienaidnieki zinātniekiem vēl nav zināmi.



6.7. att. Tauriņš Aporia crataegi, kura kāpuri attīstās uz vilkābelēm Spānijas kalnos.

Avots – https://www.flickr.com/photos/gnilenkov/9052248188_46c42afea3_o.jpg
Attēls izmantots saskaņā ar Creative Commons licenci.

Konstatēts, ka spāres ir pagarinājušas savu aktīvās lidošanas periodu, pavasarī izlidojot agrāk un vasaras beigās turpinot lidot ilgāk. Līdzīgs aktīvās sezonas „pagarinājums” novērots daudziem kukaiņiem, to skaitā tauriņiem, siseņiem, sienāžiem un lapsenēm.

Klimata pasiltināšanās ir nopietni skārusi okeāna ekosistēmas, it īpaši koraļļu rifus. Koraļļu rifi ir viena no sugu ziņā bagātākajām planētas ekosistēmām. Rifos dzīvo aptuveni ceturtā daļa visu okeānos sastopamo sugu, to skaitā 5000 zivju un 1000 koraļļu sugu. Koraļļu attīstībai nepieciešami dzidri, saules gaismas caurausti ūdeņi, kas bagāti ar kalcija karbonātu. Koraļļi ir stenotermi dzīvnieki, kuru temperatūras optimuma zona ir no +25 līdz +29 °C. Temperatūrai paaugstinoties, koraļļi iet bojā. Dzīvniekiem atmirstot, paliek to veidotie baltie kaļķa skeleti, tādēļ koraļļu masveida atmiršanaas parādību dēvē par koraļļu izbalēšanu (6.8. att.). 1998. gadā, kas reģistrēts kā līdz šim karstākais gads, okeānos aizgāja bojā aptuveni 16% koraļļu rifu. Jāatzīmē, ka koraļļi, veidojot savu kaļķa skeletu, piesaista ievērojamu daudzumu okeāna ūdenī izšķīdušā CO2, tādējādi mazinot siltumnīcas efektu. Tādēļ koraļļu nozīme oglekļa piesaistīšanā pasaules okeānā ir salīdzināma ar mežu nozīmi uz sauszemes.



6.8. att. Koraļļu izbalēšana okeāna temperatūras paaugstināšanās ietekmē.

Avots – https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/9/90/Keppelbleaching.jpg

Jūras temperatūras paaugstināšanās var ietekmēt ūdens dzīvniekus arī netieši, veicinot slimību un parazītu izplatības pieaugumu. Vidusjūrā tika novērota jūras dibena iemītnieku, to skaitā sūkļu un gorgoniju masveida bojāeja kādas patogēnās baktērijas ietekmē, kas savairojās uz ūdens pasiltināšanās fona.

6.6. Hipotēzes un prognozes

Saprotot to, ka klimata izmaiņu dēļ biosfērā jau parādījušās izmaiņas, ko šobrīd vairs nevar noliegt pat skeptiķi, cilvēku sabiedrība arvien uzstājīgāk uzdod jautājumus pētniekiem par nākotnē sagaidāmajām prognozēm, arī attiecībā uz biodaudzveidības transformāciju. Prognožu izstrādāšanas pamatā ir ekspertu vērtējumi un matemātiskie modeļi. Attiecībā uz biodaudzveidības izmaiņām ļoti noderīgi būtu tādi modeļi, kas dotu iespēju prognozēt sugu areālu izmaiņas, norādot uz draudiem lauksaimniecībai, mežsaimniecībai, veselības aizsardzībai un dabas aizsardzībai konkrētā reģionā. Matemātiskā modeļa vērtība ir precizitātē, ar kādu tas apraksta modelējamo parādību. Tādējādi, lai izveidotu šādu modeli,

1) ir nepieciešams veikt padziļinātus pētījumus par modelējamo parādību,

2) ievākt pietiekami daudz datu, lai veiktu modeļa pārbaudi jeb verifikāciju.

Līdz ar to modelēšana kā instruments prognožu izstrādāšanai par sugu areālu izmaiņām klimata pasiltināšanās ietekmē būtībā ir iespējama tikai par labi izpētītām sugām. Tādas sugas ir starp kokaugiem, tauriņiem, abiniekiem, rāpuļiem un putniem.
Koku sugu izplatīšanās spēja ir atkarīga no vairākiem faktoriem. Kā viens no nozīmīgiem faktoriem ir minamas sēklu īpašības. Kokiem ar mazām sēklām, kuras izplata vējš, raksturīga augsta izplatīšanās spēja, turpretī sugas ar smagām sēklām, ko pārvieto dzīvnieki vai ūdeņi, izplatās relatīvi lēni. Apšu un kārklu sīkās sēklas ar gaisa masām var izplatīties pat simtiem kilometru tālu. Arī kļavu sēklas var pārvietoties vairākus kilometrus. Ņemot vērā kokiem raksturīgo lielo sēklu skaitu, arī sugas ar smagākām sēklām, kuras pārnes putni un zīdītāji, spēj migrēt ievērojamā attālumā. Tomēr, vērtējot sugu migrāciju vēsturi, šķiet, ka galvenais faktors koku sugu pārvietošanā ir cilvēks.

Lai prognozētu mežu kokaugu sastāva izmaiņas, Eiropā ir izveidoti vairāki matemātiskie modeļi. Vairums no tiem paredz, ka tuvāko 60 gadu laikā nemorālo sugu izplatības areāli paplašināsies uz ziemeļiem, izspiežot ziemeļu sugas, arī parasto priedi. Šīs prognozes balstītas uz klimata izmaiņu scenārijiem, kas paredz temperatūras paaugstināšanos Ziemeļeiropā un ilgākus sausuma periodus Centrāleiropā. Tādējādi sagaidāms, ka tuvākajās desmitgadēs notiks koku sugu nomaiņa. Eiropas dienvidu daļā izplatīsies Vidusjūras reģionam raksturīgas koku sugas.

Eiropas tauriņiem izstrādāts klimata riska atlants. Tas prognozē 294 tauriņu sugu izplatību pēc trim klimata pasiltināšanās scenārijiem. Pieņemot, ka līdz 2080. gadam vidējā temperatūra pieaugs par 2,4 °C, 140 sugām paredzama izplatības areālu samazināšanās vairāk nekā par 50%, bet 9 sugām vairāk nekā par 95%. Ja temperatūras pieaugums būs 4,1 °C, sagaidāmais iznākums ir vēl skarbāks – 229 sugām izplatības areāli saruks par 50%, bet 70 sugām par 95%, kas praktiski nozīmē to, ka tās atrastos uz izmiršanas robežas. Modeļa autori papildus mēģinājuši prognozēt izplatību 15 no 23 ar Bernes konvenciju aizsargātām tauriņu sugām. Šīs konvencijas mērķis ir aizsargāt savvaļas floru un faunu un to dabiskās dzīvotnes, īpaši tās sugas un dzīvotnes, kuru aizsardzībai nepieciešama vairāku valstu sadarbība. Deviņām no tām klimata izmaiņu radītais risks izrādījās augsts vai ļoti augsts. Jāatzīmē, ka precīzākus rezultātus modelēšana var dot par plašāk izplatītām tauriņu sugām. Stenobiontiem, kam raksturīga mozaīkveida izplatība, to prognozēt tikai pēc temperatūras izmaiņām nav iespējams. Šajā gadījumā to izdzīvošana ir atkarīga no piemērotu dzīvotņu vai barības augu sastopamības, uz kuriem attīstās šo sugu kāpuri. Taču, ja attālumi starp teritorijām ar sugām piemērotiem dzīves apstākļiem pārsniedz 10–50 km, sugu pārcelšanās uz tām kļūst neiespējama. Astoņām no atlikušajām Bernes konvencijā minētajām sugām modelēšana netika veikta vispār, jo tās ir endēmas, proti, sastopamas nelielās teritorijās uz salām vai kalnu nogāzēm. Līdz ar to tām nav kur atkāpties, ja klimata izmaiņas kļūst turpmākai eksistencei nelabvēlīgas.

Tiek prognozēts, ka klimata izmaiņas apdraud arī vairākas citas Bernes konvencijas sarakstā ietilpstošās kukaiņu sugas. Pie tām pieder, piemēram, lielais ozolu koksngrauzis, Cerambix cerdo (6.9. att.), kura kāpuru attīstībai nepieciešami lieli izretināti augoši koki, kādi dažviet veido Eiropas retmežu ganību ainavu, lapkoku praulgrauzis Osmoderma barnabita (6.10. att.), kas sastopams tikai vecu ozolu audzēs un kurš nespēj veikt tālas migrācijas. Abas minētās sugas ir īpaši aizsargājamas un ietvertas arī Latvijas Sarkanajā Grāmatā.


6.9. att. Lielais ozolu koksngrauzis Cerambix cerdo.

Avots – https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Cerambyx_cerdo#/media/File:Cerambyxcerdo_fg03.jpg


6.10. att. Lapkoku praulgrauzis Osmoderma barnabita.

Avots – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osmoderma_eremita_no.jpg

Tauriņu izplatības modelēšanā nav iespējams ņemt vērā visus vides faktorus, piemēram, vides piesārņojumu, kas sugu izplatību var būtiski mainīt. Tā, piemēram, slāpekļa piesārņojuma telpiskais sadalījums Ziemeļeiropā korelē ar to tauriņu sugu populāciju samazināšanos, kuru kāpuru attīstība notiek pavasarī. Tika izteikta hipotēze, ka slāpekļa piesārņojums saistībā ar ilgāku veģetācijas periodu ir radījis izmaiņas augu sugu savstarpējā konkurencē. Dažu augu pastiprināta augšana izraisīja siltu, nenoēnotu dzīvotņu sarukumu, kas pasliktināja šo sugu kāpuru attīstības apstākļus. To, cik liela ir vides piesārņojuma kā papildu faktora nozīme klimata ietekmes pastiprināšanā vai pavājināšanā, liecināja pētījumi par upju bezmugurkaulniekiem Lielbritānijā. Analīze parādīja, ka šie organismi varētu vieglāk pārciest klimata izmaiņas, ja vien tiktu novērsts ūdens piesārņojums.

Līdzīgs atlants ir izveidots par Eiropas ligzdojošo putu klimatisko nišu izmaiņām. Modelis pārbaudīts uz esošajiem ligzdojošo putnu atlanta datiem, tādēļ lielākajai daļai sugu konstatēta ļoti laba atbilstība starp modelēto un reālo sugas izplatību. Veikta sugu klimatisko nišu prognozēšana, iegūstot kartes, kas rāda to iespējamo izplatību 21. gs. beigās. Modelis izstrādāts trim scenārijiem – vidējai, pesimistiskai un optimistiskai prognozei. Pēc vidējās prognozes Eiropas putnu izplatības areāli pārvietosies uz ziemeļaustrumiem vidēji par 550 km, turklāt tie samazināsies caurmērā par 20%. Pēc vidējā scenārija tagadējās un prognozētās klimatiskās nišas ģeogrāfiski nepārklāsies 21 sugai, bet 10 sugām tās nepārklāsies nevienā no scenārijiem. Tas nozīmē, ka šo sugu izzušanas varbūtība ir ļoti liela. Diemžēl modeļi, līdzīgi kā tauriņu gadījumā, var nodrošināt prognozes, balstoties vienīgi uz temperatūras un nokrišņu/iztvaikošanas attiecību datiem, bet neņem vērā sugu prasības pēc citiem ekoloģiskajiem faktoriem, piemēram, sugas izplatīšanās spēju, stāvokli sugu ziemošanas vietās un uz migrācijas trasēm.

Abinieku un rāpuļu izplatības modelēšana veikta vairākos pētniecības projektos gan globālā, gan reģionālā mērogā. Atšķirībā no putniem un kukaiņiem (daudzi no tiem spēj veikt pārlidojumus ievērojamos attālumos, tādējādi kaut daļēji izmantojot spēju migrēt, lai izvairītos no nelabvēlīgām klimata izmaiņām savās dzīves vietās) abinieku un rāpuļu migrācijas iespējas ir ļoti ierobežotas. Tādēļ šajā gadījumā vairāk jārunā nevis par izplatības robežu pārbīdīšanos, bet gan par to sašaurināšanos un sugu izmiršanu. Starptautiska pētnieku grupa veica abinieku globālās izplatības modelēšanu. Pavisam tika izmantoti dati par 5527 sugām. Vienlaikus ar klimata izmaiņām abinieku populācijas visā pasaulē īpaši ietekmē dzīvotņu degradācija lauksaimniecības un mežsaimniecības pasākumu dēļ, vides piesārņojums un hitridiomikoze – abinieku slimība, ko izraisa parazītiska sēne Batrachochytrium dendrobatidis, kas izraisa abinieku masveida bojāeju bez jebkādiem ārēji redzamiem simptomiem. Daudzos planētas reģionos šie faktori mijiedarbojas. Tādēļ modeļa autori apskata visu šo trīs faktoru iedarbību uz pasaules abinieku populācijām. Tika konstatēts, ka vislielākās negatīvās izmaiņas notiks Āfrikā, Dienvidamerikas ziemeļu daļā un Andu piekalnēs. Tie ir reģioni ar visbagātāko abinieku faunu un tur arī tiek prognozēti vislielākie zaudējumi. Tiek prognozēts, ka līdz 2080. gadam izmirs 73% no visām zināmajām abinieku sugām.Hitridiomikozes izplatības sakarā modeļa autori īpaši norāda uz mērenā klimata joslas zemēm.

Spāņu autoru grupa veikusi vairāku modeļu salīdzinošo analīzi attiecībā uz abinieku un rāpuļu izplatību Eiropā. Lai gan pētnieki atzīst abinieku ierobežotās migrācijas iespējas, viņi tomēr uzskata, ka klimata pasiltināšanās, pieņemot, ka nesamazinās pieejamā ūdens daudzums, varētu veicināt abinieku izplatības robežu pārbīdīšanos ziemeļu virzienā. Gan abinieki, gan rāpuļi ir poikilotermi (aukstasiņu) organismi, kuru attīstībai būtisks ir siltums. Pēc spāņu pētnieku veiktās analīzes rezultātiem, nelabvēlīgākie vides apstākļi klimata pasiltināšanās gadījumā veidosies Dienvidrietumeiropā, bet labākie – Dienvidaustrumeiropā.

Angļu pētnieki veikuši abinieku un rāpuļu izplatības analīzi Lielbritānijas teritorijai pēc abu minēto modeļu rezultātiem. Projicējot globālā modeļa rezultātus uz Lielbritānijas teritoriju, viņi secinājuši, ka krupju un varžu sugu skaits šajā zemē līdz 2080. gadam varētu samazināties par 30–70%, bet salamandru un tritonu sugu skaits par 60–80%. Tai pašā laikā spāņu pētnieku prognozes Lielbritānijai izrādījušās optimistiskākas: 26% abinieku un 44% rāpuļu sugu izplatība varētu pat palielināties, un tikai 5% abinieku un 5% rāpuļu sugām tā varētu samazināties. Tik radikāli atšķirīgas prognozes lika angļu pētniekiem izstrādāt savu abinieku un rāpuļu izplatības reģionālos modeļus tieši Lielbritānijas teritorijai. Kā papildus faktors, veidojot šos modeļus, tika ņemts vērā vides piesārņojuma līmenis: pirmais scenārijs, pastāvot zemam, bet otrs – augstam piesārņojuma līmenim. Modelēšanas rezultāti izrādījās līdzīgāki spāņu variantam. Pastāvot zemam vides piesārņojuma līmenim, 9 no 13 modelētajām abinieku un rāpuļu sugām varētu saglabāt vai pat paplašināt savu izplatības areālu. Tikai 4 sugas varētu saglabāt vai paplašināt savu izplatību, pastāvot abiem scenārijiem. Taču, pastāvot augstam piesārņojuma līmenim, vairumam sugu izplatība ievērojami samazinātos.

Papildus atzīmēts, ka, izstrādājot prognozes, jāņem vērā arī starpsugu attiecības, to skaitā plēsēja – upura attiecības, kas pastāv starp daudzu rāpuļu un abinieku sugu populācijām. Turklāt pastiprināta uzmanība jāpievērš tām sugām, kas dažādu iemeslu dēļ (pārsvarā cilvēku ievestām un ievazātām sugām), mainoties klimatam, ir ienākušas un jau naturalizējušās Lielbritānijas faunā. Tādas ir divas varžu un viena krupju suga, kā arī pa vienai tritonu, ķirzaku un čūsku sugai.

Pēc ekspertu vērtējuma tiek prognozēts, ka 2–30% no pašreiz zinātnei pazīstamajām augu un dzīvnieku sugām nespēs pielāgoties vidējās temperatūras pieaugumam un tās izraisītajām pārmaiņām to dabiskajās dzīvotnēs. Šīs pārmaiņas visvairāk skars polāros zīdītājus – leduslāčus, roņus, valzirgus un putnus, it īpaši pingvīnus, kuriem ir ierobežotas migrācijas iespējas. Nākamo 50 gadu laikā leduslāču populācija varētu samazināties par divām trešdaļām. Apdraudēti ir arī okeānu iemītnieki. Ūdens sasilšana okeānā ir sasniegusi 700 m dziļumu. Daudzi jūras zīdītāji optimāli jūtas vēsākos ūdeņos, tādēļ tie tiks atspiesti uz okeāna ziemeļu rajoniem. Aizejot bojā koraļļu rifiem, izmirs arī tie organismi, kas ir saistīti ar tiem barības ķēdē – dažādi bezmugurkaulnieki un zivis. Pēdējo skaita samazināšanās katastrofāli ietekmēs okeāna piekrastes un salu zvejniecību.

Mainoties temperatūrai, mainās augsnes mikroorganismu sugu sastāvs un skaitliskās attiecības – siltākos laika apstākļos mikroorganismi var aktīvi darboties ilgāk. Tādēļ gaisa temperatūras paaugstināšanās palielina augsnes organisko vielu noārdīšanas intensitāti un arī CO2 izdalīšanos. Kūdrai žūstot, tās sadalīšanās process notiek straujāk un CO2 izdalīšanās intensitāte pieaug. Šajā procesā producētais siltumnīcas efekta gāzu daudzums varētu būt samērojams ar rūpniecības un transporta emitēto gāzu daudzumu. Īpaši liels drauds šajā ziņā ir mūžīgā sasaluma atkušana simtiem tūkstošu kvadrātkilometru lielās teritorijās Sibīrijā un Aļaskā, kur kopš pēdējā ledus laikmeta uzkrāti 70 miljardi tonnu oglekļa, kas sāks izdalīties atmosfērā, sasalumam atkūstot.

Kopumā tiek prognozēts, ka klimata pasiltināšanās radītās izmaiņas pamatā sekmīgāk pārdzīvos sugas, kurām raksturīgi augsti vairošanās tempi un kosmopolītiska izplatība.

6.7. Draudi pasaules lauksaimniecībai un mežsaimniecībai

Saskaņā ar 5. novērtējuma ziņojumu Starpvaldību ekspertu grupas klimata pārmaiņu analīzei (IPCC) klimata pārmaiņas pēdējos 30 gados ir samazinājušas pasaules lauksaimniecības produkciju par 3–15%. Nesen veiktie pētījumi rāda, ka, globālajai temperatūrai pieaugot tikai par 2 °C, sagaidāma katastrofāla lauksaimniecības produkcijas samazināšanās, it īpaši tropu reģionos.

Klimata izmaiņu ietekmē notiek mājdzīvnieku un kultūraugu slimību ierosinātāju un parazītu migrācija pāri ģeogrāfiskajām un valstu robežām, apdraudot pārtikas ražošanu un drošību. Lai ierobežotu tādu slimību kā putnu gripas, mutes un nagu sērgas izplatīšanos, valstīm jātērē ievērojami līdzekļi. Angļu zinātnieki, analizējot augu kaitēkļu un slimību izplatību, konstatējuši, ka vairumam no tiem kopš 1960. gada izplatības robežas intensīvi pārbīdās virzienā no ekvatora zemeslodes polu virzienā ar vidējo ātrumu 3,2 km gadā. Vienlaikus tiek atzīmēta strauja jaunu formu veidošanās vienas sugas robežās. Tā, piemēram, rīsu puves ierosinātāja sēne Magnaporthe grisea, kas izplatīta daudzās dienvidu valstīs, ir pielāgojusies dzīvei arī uz kviešiem un tādējādi Brazīlijā kļuvusi par nopietnu lauksaimniecības problēmu. Ja graudaugu kaitēkļu uzvaras gājiens turpināsies tas radīs nopietnus draudus pasaules pārtikas drošībai, īpaši tāpēc, ka Zemes iedzīvotāju skaits palielinās. Pastāv liela varbūtība, ka kāda jauna vai ievazāta augu slimība varētu pilnībā iznīcināt vienu no trim svarīgākajām pasaules graudaugu kultūrām – rīsus, kviešus vai kukurūzu. Jau ir konstatējami šādas iespējas pirmie signāli – kviešu dzeltenā rūsa Puccinia striiformis (6.11. att.), kas iznīcina šīs kultūras sējumus Āfrikā, jau ir paguvusi iespiesties gandrīz visās kviešu audzētājās zemēs.



6.11. att. Kviešu dzeltenā rūsa Puccinia striiformis.

Avots – https://en.wikipedia.org/wiki/Wheat_yellow_rust#/media/File:Stripe_rust.jpg

Eiropā līdz šim jau uzskaitītas 11 kukaiņu sugas – lauksaimniecības augu kaitēkļi, kuru izplatību ir veicinājusi galvenokārt klimata pasiltināšanās. Piemēram, Helicoverpa armigera – tauriņš, kura kāpuri agrāk bija pazīstami vairāk kā kokvilnas kaitēkļi zemēs, kur šo kultūru audzē, šobrīd ir izplatījies vairākās Eiropas valstīs, arī Lielbritānijā, Austrijā un Vācijā, kur uzbrūk 120 dažādām kultūraugu sugām, to skaitā tomātiem, pupām, kartupeļiem, lucernai, kukurūzai, tabakai u.c. Līdzīgs izplatības pieaugums ir divām bruņutu sugām: Icerya purchasi (6.12. att.), kas šobrīd konstatēta uz 50 dažādām augu sugām, un Chloropulvinaria floccifer, kas agrāk bija pazīstama kā dažādu kultūraugu kaitēklis Vidusjūras reģiona valstīs, bet pašlaik ir palielinājusi izplatības areālu Eropā uz ziemeļiem un sastopama uz 34 dažādu dzimtu augiem. Piemēram, Zviedrijā šī suga līdz šim bija konstatēta kā siltumnīcu kaitēklis, bet šobrīd ir jau sastopama āra apstākļos.



6.12. att. Bruņutu Icerya purchasi kolonija.

Avots – https://en.wikipedia.org/wiki/Icerya_purchasi#/media/File:Icerya_purchasi_1435060.jpg

2015. gada jūnijā Londonas centrā parādījās ozolu kaitēkļa – kodes Thaumetopoea processionea kāpuru sakopojumi, kuri nekavējoties tika savākti un iznīcināti. Cilvēki tika brīdināti, ka kāpuru ķermeņa viegli lūstošie sariņi ieduras ādā un rada nopietnus iekaisumus, tādēļ jābūt īpaši uzmanīgiem, tiem pieskaroties. Līdz šim šī suga bija sastopama Dienvideiropā un Centrālajā Eiropā, bet pēdējos gados reģistrēta Lielbritānijā, Zviedrijā, Nīderlandē, Beļģijā un Dānijā. Kodes savairošanās ziemeļu reģionos ir notikusi tāpēc, ka sinhronizējies olu izšķilšanās laiks ar vēlo pavasara salnu iestāšanās laika pārbīdi.

Vaboles – dzeltenās priedes lūksngrauža Dendroctonus ponderosae savairošanās Ziemeļamerikas ziemeļrietumu reģionos tiek skaidrota ar siltākām ziemām, kas veicina kukaiņu izdzīvošanu zem koku mizas, kā arī ar ilgstošiem sausuma periodiem vasarās, kas novājina kokus un līdz ar to pakļauj tos kaitēkļu uzbrukumiem. Vabole ir paplašinājusi izplatības robežas ne tikai uz ziemeļiem, bet arī augstkalnu zonā, vietās, kur tā nekad agrāk nebija sastopama.

Japāņu zinātnieki ziņo par 40 tauriņu sugu izplatības robežu pavirzīšanos uz Japānas ziemeļiem. Šajā procesā bija novērojamas specifiskas starpsugu konkurences izpausmes. Kāds tropu un subtropu augu kaitēklis – tauriņš Nezara viridula, pamazām virzoties uz Japānas ziemeļiem, izkonkurējis tur mērenā klimata reģioniem raksturīgo radniecīgo sugu Nazara antennata.

Klimata izmaiņas ir uzskatāmas par vienu no galvenajiem faktoriem augu kaitēkļu un mājdzīvnieku slimību, kā arī invazīvo ūdens organismu pārrobežu izplatībā pasaulē. Tomēr nevar noliegt, ka šajā procesā ļoti būtisks faktors ir arī starptautiskā tirdzniecība un transports. Augu un dzīvnieku sugas uz planētas ir nevienmērīgi izplatītas, to migrāciju ierobežo dažādas ģeogrāfiskās barjeras, piemēram, kalnu grēdas, jūras un tuksneši. Cilvēku ceļošanas aktivitātes straujais pieaugums, kā arī augu stādāmā materiāla un mājdzīvnieku pārvietošana starp valstīm un kontinentiem, neraugoties uz daudzās valstīs pieņemtajiem stingrajiem ievedamo nedzīvo un dzīvo kravu kontroles un karantīnas noteikumiem, šīs ģeogrāfiskās barjeras praktiski ir nojaukusi. Līdz ar to, dzīvajiem organismiem nonākot teritorijās, kur tie līdz šim nav bijuši, to iedzīvošanās ir atkarīga no spējām izdzīvot un uzsākt vairošanos. Daudzos gadījumos tas tiem ir lieliski izdevies, radot lielus finansiālus zaudējumus valstīm, kur tas ir noticis. Pietiek minēt, piemēram, mutes un nagu sērgu Ziemeļeiropā un Dienvidamerikā, cūku mēri Eiropā, Rifta ielejas drudzi Āfrikā, kafijas krūmu lapu rūsu Hemileia vastatrix (6.13. att.), kas izplatījusies visās pasaules kafijas audzētājās zemēs, sojas rūsu Phakopsora pachyrhizi Amerikā un citrusu tristeza (spāņu val. skumjas) vīrusslimību, kas pieder Closterovirus ģintij, Dienvidamerikā un Vidusjūras reģionā.



6.13. att. Kafijas krūmu lapu rūsa Hemileia vastatrix.

Avots – https://en.wikipedia.org/wiki/Hemileia_vastatrix#/media/File:Hemileia_vastatrix_-_coffee_leaf_rust.jpg

Turklāt mūsdienās visai bieža kļūst jaunu slimību formu parādīšanās. Tas saistīts ar jaunu pārnēsātāju ieslēgšanos slimību cirkulācijas ciklos, jaunu ģenētisku rekombināciju veidošanos uz jaunu saimniekaugu vai dzīvnieku šķirņu bāzes, kā arī tad, kad kaitēkļi un to pārnēsātāji nonāk teritorijās, kur tiem nav dabisko ienaidnieku, kas varētu bremzēt to savairošanos.

Sagaidāms, ka klimata izmaiņas īpaši ietekmēs to vīrusslimību izplatību, kuras mājdzīvnieku populācijās pārnēsā kukaiņi. Ir iegūti pārliecinoši pierādījumi, ka klimata pasiltināšanās ir izraisījusi, piemēram, tādas slimības izplatību vairākās mērenā klimata zemēs kā „zilā mēle” atgremotājdzīvniekiem,. Šo slimību pārnēsā asinssūcēji divspārņi – miģeles. Arī Rifta ielejas drudža izraisītājus pārnēsā dzēlējodi un, mainoties ekoloģiskajai situācijai, nav izslēgta šīs slimības „pārcelšanās” uz mērenās joslas zemēm. Nevar izslēgt jaunu slimību pārnēsātāju, kā arī jaunu saimnieku ieslēgšanos slimību ierosinātāju cirkulācijas ciklos. Netiešo ietekmju komplekss, ko radījusi klimata pasiltināšanās uz mājlopu slimību attīstību, var būt visai sarežģīts. Šobrīd aktuālais Āfrikas cūku mēris cirkulē starp mājas un meža cūku populācijām. Taču nesen šis vīruss ir atklāts ziloņroņu populācijā, kas mājo Kalifornijas piekrastē. Šie dzīvnieki gan neslimo, bet ir vīrusa nēsātāji, un pētniekiem nav skaidrs, kāds ir šīs invāzijas mehānisms.

Ļoti sarežģīta situācija attiecībā uz lauksaimniecības dzīvnieku slimībām un jaunu to formu parādīšanās varbūtību, protams, ir jaunattīstības valstīs. Tomēr, klimatam pasiltinoties, tieši mērenā klimata zonas valstis izjutīs pastiprinātu kukaiņu pārnēsāto slimību un parazītu invāzijas izplatīšanos. Īpaši bīstama ir tā saukto arbovīrusu parādīšanās mūsu platuma grādos. Šo vīrusu pārnēsātāji ir galvenokārt kukaiņi, to skaitā dzēlējodi, miģeles, asinssūcējas ērces, blusas u.c. Kamēr tie cirkulē dabiskajās ekosistēmās, savvaļas dzīvniekiem tie parasti problēmas nerada, jo ilgstošā evolūcijas procesā dzīvniekiem ir izstrādājusies imunitāte. Tropiskās joslas zemēs šo vīrusu dabiskais rezervuārs ir sikspārņi, putni, grauzēji, kā arī citi dzīvnieki. Taču ar minētajiem asinssūcējiem šie vīrusi visai viegli nokļūst arī cilvēka organismā, kur parādās to graujošā iedarbība – hemorāģiskie drudži, encefalīts un citas izpausmes, kuru sekas bieži vien ir letālas. Arbovīrusu daudzveidība un augstā pielāgošanās spēja dažādiem saimniekiem uz klimata pasiltināšanās fona būs 21. gadsimta globālā problēma gan lopkopībā, gan veselības aizsardzībā.

Paplašinoties teritorijām, kurās ir dzēlējodiem, knišļiem un citiem asinssūcējiem divspārņiem, kā arī asinssūcējām ērcēm labvēlīgi klimatiskie apstākļi, izplatīsies arī šo kukaiņu pārnēsātās slimības, piemēram, malārija, leišmanioze, Denges drudzis un citas slimības. Daži aprēķini liecina, ka 2080. gadā Denges drudzis apdraudēs jau 5–6 miljardus cilvēku. Latvijā līdz šim reģistrēti vairāki ievesti Denges drudža gadījumi (slimnieks ar to inficējies tropiskajās valstīs).

Izmaiņas mājlopu infekcijas slimību izplatībā uz klimata pasiltināšanās fona ir atkarīgas no dažādu blakus faktoru tiešas un netiešas ietekmes. Blakus faktori var būt slimību pārnesēju kukaiņu populāciju skaits un telpiskais sadalījums, pārnesēju kukaiņu dabisko ienaidnieku un konkurentu populāciju stāvoklis, saimniekorganismu – gan mājlopu, gan savvaļas sugu populāciju skaits un izplatība, sausums un citi faktori. Tā, piemēram, Austrumāfrikas ganību platībās ilgstoša sausuma apstākļos samazinās dzeramā ūdens dzīvniekiem pieejamo vietu skaits. Līdz ar to palielinās mājlopu koncentrācija atsevišķās vietās, un tie nonāk ciešākā saskarē ar savvaļas zālēdājiem.

Attiecībā uz augu kaitēkļiem līdzās temperatūras pieaugumam un nokrišņu daudzuma izmaiņām liela nozīme ir CO2 koncentrācijai gaisā, jo šo gāzi augi uzņem kā barības vielu. Ne mazāka ietekme ir ekstrēmiem laikapstākļiem – vētrām un orkāniem, pašu kaitēkļu populāciju stāvoklim, to skaitā diapauzes jeb snaudošās stadijas ilgumam, paaudžu skaitam veģetācijas sezonā un citiem faktoriem.

Piemēram, kukurūzas kā lauksaimniecības kultūras izplatība mērenajā klimata zonā uz klimata pasiltināšanās fona izraisa arī sakņu kaitēkļa – vaboles Diabrotica virgifera virgifera savairošanos un izplatību. Vaboles kāpuri ieurbjas un nograuž kukurūzas saknes. Arī dažādas raibspārnmušu (dz. Tephritidae) sugas, kuru kāpuri ir ne tikai augu atlieku noārdītāji, bet bojā arī dažādus kultūraugus, klimatam pasiltinoties, izplatīsies uz ziemeļiem, it īpaši, ja netiks ievēroti fitosanitārijas un starptautiskās tirdzniecības noteikumi.

Temperatūras paaugstināšanās, protams, ir uzskatāma par būtisku priekšnoteikumu kaitēkļu un slimību izplatībā, taču ļoti svarīga ir arī kaitīgā organisma un saimniekauga savstarpējā mijiedarbība uz vides faktoru fona. ASV pētnieki iesaka augu slimību apskatīt kā triju faktoru – patogēna, saimniekauga un vides faktoru mijiedarbības rezultātu (6.14. att.).


6.14. att. Auga slimības attīstība ir atkarīga no triju faktoru – patogēna, paša saimniekauga un vides faktoru, to skaitā temperatūras un mitruma mijiedarbības.

Avots – Francl, L. J. 2001. The Disease Triangle: A plant pathological paradigm revisited. The Plant Health Instructor. DOI: 10.1094/PHI-T-2001-0517-01

Pietiek izmainīties kaut vienam no minētajiem trim faktoriem, lai būtiski mainītos saslimstība. Vides faktori – temperatūra, mitrums un CO2 ietekmē augu slimību attīstību dažādos veidos, tāpēc klimata izmaiņu ietekmi uz augu slimībām ir visai sarežģīti prognozēt. Pētījumi rāda, ka kultūraugu kviešu un auzu jutība pret mikroskopisko sēņu izraisītiem rūsu uzbrukumiem augstākās temperatūrās palielinās, bet dažām lopbarības zālaugu sugām, gluži otrādi, samazinās. Kopumā augu slimības izraisošām sēnēm optimālas ir mērenas temperatūras. Tādēļ tieši mērenā klimata zona, kurai raksturīgas relatīvi zemas vidējās gada temperatūras, klimatam pasiltinoties, kļūs piemērotāka patogēno mikroorganismu attīstībai. Piemēram, modeļi, kas prognozē kartupeļu un tomātu lakstu puvi, ko izraisa Phytophthora infestans, rāda, ka šīs sēnes attīstības temperatūras optimums ir no +7,2 līdz +26,8 °C. Ātrāka silta laika iestāšanās pavasarī varētu izraisīt augu agrāku saslimšanu un straujāku epidēmiju izplatību.

Mitrumam ir daudzveidīga ietekme gan uz saimniekaugu, gan patogēnu. Dažu sugu patogēnie organismi, piemēram, ābeļu kraupis, kartupeļu lakstu puve un daži sakņaugu patogēni, aktivizējas, palielinoties nokrišņu un mitruma daudzumam. Turpretī daži citi patogēni, piemēram, miltrasas, straujāk izplatās un vairojas, pastāvot mazākam vides mitrumam. Daži klimata prognožu modeļi paredz biežākus ekstremālu nokrišņu periodus, kas varētu radīt labvēlīgākus apstākļus dažu augu patogēnu attīstībai. Savukārt, saimniekaugu sugas, kas parasti cieš no sausuma, šādos apstākļos veidos bagātīgāku lapojumu, kas veicinās mitruma saglabāšanos piezemes atmosfēras slānī un līdz ar to nodrošinās labvēlīgākus apstākļus mitrumu mīlošo patogēnu attīstībai. Ja vienlaikus paaugstināsies temperatūra un atmosfēras mitrums, uzvaras gājienā mērenajā klimata joslā dosies daudzas dienvidu augu patogēnu sugas.

Arī CO2 koncentrācijas palielināšanās atmosfērā var dažādos veidos ietekmēt gan patogēno organismu sugu, gan saimniekaugu attīstību. Eksperimenti ir parādījuši, ka, pastāvot augstākai CO2 koncentrācijai, veidojas bagātīgāks un blīvāks augu lapojums, kas nodrošina mitrāku mikroklimatu un līdz ar to labākus apstākļus patogēno organismu attīstībai. Augstākas CO2 koncentrācijas palēninās augu atlieku sadalīšanās ātrumu, tās ilgāk uzglabāsies augsnē un nodrošinās labākus patogēnu dīgļu pārziemošanas apstākļus un ātrāku to parādīšanos pavasarī. Augstākas CO2 koncentrācijas veicina arī patogēno sēņu sporu intensīvāku producēšanu. Taču nav izslēgti arī gadījumi, kad ogļskābā gāze izraisa tādas fizioloģiskās izmaiņas saimniekaugā, kas palielina tā rezistenci pret patogēnu uzbrukumiem.

Klimata izmaiņas var radīt būtiskas problēmas mežsaimniecībā. Temperatūras paaugstināšanās mijiedarbībā ar tādiem vides faktoriem kā nokrišņu daudzums, vētras, plūdi, kā arī pašu koku jutības un konkurētspējas izmaiņas var kļūt par jaunu, postošu kokaugu slimību izplatības cēloni mērenajā un ziemeļu joslā. Daudzām patogēnajām sēnēm šīs izmaiņas veidos īpaši labvēlīgu vidi sporu producēšanai un izplatībai kokaudzēs. Šādos apstākļos patogēni var izvēlēties kā izplatītājas jaunas kukaiņu sugas un pārceļot uz jauniem saimniekaugiem. Atsevišķu sugu koku novājināšanās un bojāeja radīs strukturālas izmaiņas augu sabiedrībās un kokaugu sugu daudzveidības izmaiņas.

Vairākas patogēnās sēnes, kuru izplatību ietekmē siltāks laiks, jau atrastas Viduseiropas un Ziemeļeiropas valstīs. Piemēram, Mycosphaerella pini izraisa skuju sarkansvītraino plankumainību priedēm un palēnina to augšanu. Tā izplatās ar vēju un pārsvarā inficē priedes, bet ir konstatēta arī uz duglāzijām, lapeglēm un eglēm. Nereti vainaga bojājumi izraisa koka bojāeju. Sēnes izplatību ietekmē triju faktoru – mitruma, temperatūras un gaismas intensitātes mijiedarbība. Priežu rezistence pret sēnes izraisīto slimību ir atkarīga no priežu sugas un vecuma. Agrāk tika uzskatīts, ka šī slimība ir izplatīta tikai dienvidos un uz eksotiskām priežu sugām. Nesen tā konstatēta arī Latvijā.

Nepilnīgi pazīstamā sēne Sphaeropsis sapinea ir pazīstama kā izplatītākais skujkoku patogēns, kas rada nopietnus ekonomiskos zaudējumus eksotisko priežu sugu plantācijās Jaunzēlandē, Austrālijā un Dienvidāfrikā. Slimība ir sastopama arī Ziemeļamerikas centrālajā daļā un dienviddaļā ne tikai uz introducētām, bet arī uz vietējām skuju koku sugām. Nesen tā atrasta arī Igaunijā. Šīs sēnes izplatību veicina divu vides faktoru – sausuma un minerālvielu deficīta mijiedarbības radītais stress un straujāka koku augšana paaugstinātas temperatūras apstākļos.

Klimata pasiltināšanās radīs labākus apstākļus sakņu piepes Heterobasidion annosum s.l. (6.15. att.) attīstībai, jo to sporu produkcija palielinās temperatūrās virs +5 °C. Pagarināsies sporu veidošanās periods un līdz ar to koku inficēšanās iespējas, radot koksnes zaudējumus. Pēdējos gados aktivizējusies šīs piepes forma, kas spēj inficēt ne tikai skuju kokus, bet arī lapu kokus. Sagaidāms, ka intensificēsies arī vairākas agrāk par maznozīmīgiem patogēniem uzskatītas celmeņu Armillaria spp. sugas, kas varētu inficēt karstuma stresa novājinātus kokus. Gan melnalkšņus gan baltalkšņus apdraud patogēns Phytophthora alni, kas šobrīd intensīvi izplatās visā Eiropā. Šī patogēna izplatību lielā mērā veicina plūdi un ūdens vidējās temperatūras paaugstināšanās vasarā.



6.15. att. Sakņu piepe Heterobasidion annosum

"Heterobasidion annosum – Lindsey" by James Lindsey at Ecology of Commanster. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Commons – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heterobasidion_annosum_-_Lindsey.jpg#/media/File:Heterobasidion_annosum_-_Lindsey.jpg

Kā papildu faktors kokaugu patogēno sēņu attīstībai jāmin koku kaitēkļi, kas ar savu darbību novājina kokus un paver ceļu infekcijai. Augstākas gaisa temperatūras labvēlīgi ietekmē daudzu kaitēkļu attīstību, to skaitā priežu koksnes nematožu un mizgraužu attīstību. Sagaidāma egles un priedes dendrofāgo kukaiņu populāciju masveida savairošanās, jo tās ir pamatā siltummīlošas, tolerantas pret karstumu. Ja notiks ievērojama temperatūras paaugstināšanās vidēji par 5 °C, sāksies strauja invazīvo kokaugu kaitēkļu sugu ienākšana mērenās un ziemeļu joslas zemēs. Šādu sugu aklimatizācijai sekotu to masveida savairošanās dabisko ienaidnieku trūkuma dēļ. Īpaši ciestu ekonomiski nozīmīgi lapu koki, piemēram, ozoli, bērzi, apses, oši un alkšņi, jo tikai uz šiem kokiem dzīvojošas lapgraužu sugas īpaši strauji attīstās temperatūrās, kas pārsniedz +25 °C.
Ņemot vērā klimata izmaiņu prognozes, kopumā 21. gs. visvairāk slimību un kaitēkļu apdraudēti mērenajā joslā būs skuju koki, bet vēlākajā laika periodā, ja klimata pasiltināšanās turpināsies, arī lapu koki.

6.8. Klimata izmaiņu ietekme uz Latvijas ekosistēmām un to bioloģisko daudzveidību

6.8. Klimata izmaiņu ietekme uz Latvijas ekosistēmām un to bioloģisko daudzveidību

6.8.1. Klimatisko un antropogēno faktoru mijiedarbības ietekme

Tāpat kā citur pasaulē, arī Latvijā sistemātisku ilgtermiņa pētījumu datu, kas nepārprotami liecinātu par klimata izmaiņu ietekmi uz ekosistēmām un to bioloģisko daudzveidību, ir ļoti maz.

Arī Latvijā par pārliecinošāko pierādījumu temperatūras paaugstināšanās ietekmei uz dzīvajiem organismiem tiek uzskatīti fenoloģiskie novērojumi, kas aptvertas garum garās datu rindās par dzīvo organismu stāvokļa izmaiņām. Dažu fenoloģisko parādību dati ir uzkrāti pat kopš 19. gs. beigām, pateicoties entuziastu – dabas pētnieku novērojumiem. Analizējot 9 augu sugu (baltalkšņa Alnus incana, apses Populus tremula, sarkano jāņogu Ribes rubrum, kļavas Acer platanoides, dziedniecības pienenes Taraxacum officinale, oša Fraxinus excelsior, pīlādža Sorbus aucuparia, ceriņu Syringa vulgaris) fenoloģisko fāžu iestāšanās datumus, konstatēts, ka pēdējo 30 gadu laikā tām ir tendence iestāties arvien agrāk. Laika periodā no 1971. līdz 2000. gadam pavasara un vasaras sākums, vērtējot pēc minēto augu fenofāzēm, iestājās caurmērā par 4 dienām agrāk. Taču dažādām sugām tas ievērojami atšķiras. Piemēram, baltalksnim ziedēšanas fāze minētā perioda beigās salīdzinājumā ar sākumu iestājās par 33 dienām agrāk. Turpretī lapu dzeltēšanas fāze rudenī ir nobīdīta ļoti nedaudz – tikai par 1–2 dienām. Līdz ar to pagarinājās arī veģetācijas sezona. Bērzam tā bija 157, bet kļavai 155 dienas. Caurmērā veģetācijas periods bērzam un kļavai sākās 1. maijā un beidzās attiecīgi 5. un 2. oktobrī. Bērzam un kļavai tas pagarinājās caurmērā par 14 dienām. Analizējot nokrišņu daudzuma ietekmi uz fenoloģiskajām parādībām, būtiska ietekme netika konstatēta.

Daudzām gājputnu sugām, kas atgriežas Latvijā līdz ar sniega nokušanu, kopš 20. gs. 70. un 80. gadiem ir tendence atlidot aizvien ātrāk (6.16. att.). Šī tendence ir kļuvusi īpaši izteikta kopš 20. gs. 70.- 80. gadiem.


6.16. att. Dzērvju Grus grus vidējā atlidošanas laika izmaiņas periodā no 1895. līdz 2006. gadam pēc Ornitoloģijas biedrības datiem.

Avots – Auniņš A., 2008. Klimata pārmaiņu ietekme uz Latvijas savvaļas dabas bioloģisko daudzveidību. Grām.: Stratēģiskās analīzes komisija 2008. Klimata pārmaiņas: izaicinājumi Latvijai starptautiskajā vidē. Rīga, 54–77.

Ar klimata pasiltināšanos Latvijā tiek skaidrota baltā zaķa Lepus timidus skaita svārstības un aļņa Alces alces skaita samazināšanās. Pēdējos gadu desmitos, biežākām kļūstot ziemām ar niecīgu sniega segu, zaķa baltais kažoks vairs nekalpo kā maskēšanās krāsa un zaķis biežāk kļūst par upuri plēsējiem. Savukārt aļņa populācijas samazināšanos skaidro ar nobīdēm barības augu kvalitātē saskaņā ar šī dzīvnieka barošanās ciklu. Aļņa populācijas skaita samazināšanās novērojama visā ziemeļu puslodē, arī Ziemeļamerikā, kur tas tiek skaidrots ar dažu no dienvidu rajoniem ienākušu zālēdāju parazītu savairošanos.

2013. gadā Latvijā pirmoreiz tika nomedīts zeltainais šakālis Canis aureus (6.17. att.), kas pamatā apdzīvo Eiropas Vidusjūras reģiona austrumus, Tuvos Austrumus un Dienvidāziju. Konstatēts, ka Eiropā zeltainie šakāļi pēdējās desmitgadēs izplatās uz ziemeļiem. Tie ir sastopami Balkānos, Ungārijā, Rumānijā, Ukrainā, Austrijā, Slovākijā, Slovēnijā un Itālijā. Šo dzīvnieku populācijā Baltijas valstis ir tālākā vieta uz ziemeļiem, kur tie līdz šim sastapti un, domājams, liela nozīme šakāļa izplatības procesā ir klimata izmaiņām. Spriežot pēc barošanās īpatnībām, tas varētu kļūt par nopietnu konkurentu gan rudajai lapsai, gan agrāk Latvijā introducētajam jenotsunim.


6.17. att. Zeltainais šakālis Canis aureus.

Avots –https://lv.wikipedia.org/wiki/Zeltainais_%C5%A1ak%C4%81lis#/medi/File:Canis_aureus_Kaeng_Krachan_national_park.jpg

Attiecībā uz augiem ir visai grūti nosaukt sugu, kuras ieviešanās Latvijas florā būtu saistāma tikai un vienīgi ar klimata pasiltināšanos. Jāatzīmē, ka 2/3 mūsdienu Latvijas floras sugu gadsimtu gaitā ir tīši vai netīši ievazāti svešzemju augi. Pētniekiem nav pierādījumu, ka pagājušā gadsimtā Latvijā ienākušo svešzemju augu sugu, piemēram, Kanādas zeltslotiņa Solidago canadensis, puķu sprigane Impatiens glandulifera, pīlādžlapu sērmūkšspireja Sorbaria sorbifolia, Japānas un Sahalīnas sūrenes Reynoutria japonica un R. Sachalinensis, masveida savairošanās varētu būt skaidrojama ar klimata pasiltināšanos, jo tās kā krāšņumaugi nākušas no teritorijām ar visai līdzīgu temperatūras režīmu. Atzīmēts, vienīgi, ka sūreņu izplatību līdz šim ierobežojušas vēlās pavasara salnas. Vienīgā līdz šim zināmā augu suga, kuru varētu uzskatīt par klimata pasiltināšanās indikatoru, ir pusparazītiskā suga baltais āmulis Viscum album, kurš parazitē lapu koku lapotnēs un kuram caur Latviju iet izplatības ziemeļu robeža. Šī suga 19. gs. bija konstatēta tikai Kurzemes un Latgales dienvidu rajonos. Sākot ar pagājušā gs. 90. gadiem, tās atrašanās vietu skaits Latvijā ir strauji pieaudzis.

Tomēr prognozes liecina, ka, paaugstinoties temperatūrai, daudzu Eiropas augu sugu potenciālais areāls varētu pārvietoties vairākus simtus kilometru uz ziemeļiem un ziemeļaustrumiem. Šāda tendence sagaidāma arī attiecībā uz koku sugām Rezultātā Baltijas jūras reģiona mežos iespējama platlapu koku dižskābarža Fagus sylvatica, klinšu ozola Quercus petraea izplatīšanās un liepas Tilia cordata un kļavas Acer platanoides īpatsvara palielināšanās. Protams, tas ietekmēs arī citu, ar šīm koku sugām saistītu augu un dzīvnieku sugu izplatības areālus. Skuju koki, kam Latvijā var prognozēt piemērotu klimatisko apstākļu iestāšanos 21. gs., ir lapegles Larix spp. To augšanai nepieciešama pakāpeniska temperatūru samazināšanās rudenī un ziemas sākumā, lai koks iegūtu salcietību. Līdz ar to nākamajā gadsimtā Latvijas teritorijā līdzšinējo hemiboreālo mistroto mežu vietā varētu dominēt nemorālie mistrotie lapu koku meži (6.18. att.) ar iepriekš minētājām koku sugām.


6.18. att. Modelētās veģetācijas izmaiņas 21. gadsimtā.

Avots – Hickler et al., 2012. Projecting the future distribution of European potential natural vegetation zones with a generalized, tree species-based dynamic vegetation model. Global Ecol. Biogeogr., 21, 50–63

Vienīgie sistemātiskie ilgtermiņa dati, kas reģistrē atsevišķu putnu sugu izplatības areālu izmaiņas un to populāciju skaita izmaiņas, apkopoti un iegūti LU Bioloģijas institūtā Latvijas Nacionālā ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu tīkla pētījumu programmas ietvaros. Latvija ir Starptautiskā ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu tīkla (International Long-Term Ecological Research network, ILTER) dalībvalsts.Veikt pētījumus par globālā klimata izmaiņu ietekmi uz bioloģisko daudzveidību ir viens no ILTER tīkla uzdevumiem. Zināmu ieskatu par putnu sugu sastāva izmaiņām kopš pagājušā gadsimta beigām Latvijā sniedz arī divu ligzdojošo putnu atlantu salīdzinājums, no kuriem pirmais tapis 1980.–1984. gadā, bet otrais 2000.–2004. gadā kopā ar Latvijas ornitologu biedrību.
Bioloģijas institūta Ornitoloģijas laboratorijā uzkrāti dati par putnu faunas un populāciju skaita izmaiņām kopš 20. gs. 50. gadiem vienā no Latvijas LTER pētījumu vietām Engures ekoreģionā – Engures ezerā un tā sateces baseinā. Šajā laika periodā konstatēta vairāku dienvidu sugu ienākšana reģionā, kā arī vairāku ziemeļu sugu aiziešana no tā.

Engures ekoreģionā pastāvīgi sākusi ligzdot meža zoss Anser anser, pelēkā pīle Anas strepera, gredzenūbele Streptopelia decaocota, vidējais dzenis Dendrocopus medius, bārdzīlīte Panurus biarmicus, Seivi ķauķis Locustella luscinioides, lielais baltgārnis Egretta alba. Neregulāri sācis ligzdot baltacis Aythya nyroca un lielgalvis Netta rufina. Vienlaikus atzīmēts, ka reģionā vairs neligzdo garknābja gaura Mergus serrator, lauku lija Circus cyaneus, parastais šņibītis Calidris alpina, gugatnis Philomachus pugnax, un purva tilbīte Tringa glareola, no pastāvīgi par epizodiski ligzdojošu sugu kļuvis garkaklis Anas acuta.

Pēc ligzdojošo putnu atlantu salīdzināšanas redzams, no regulārajām ligzdotājām izzudušas arī tādas putnu sugas kā brūnkakla gārgale Gavia stellata, baltirbe Lagopus lagopus un vistilbe Lymnocryptes minimus. Pēc ornitologu domām šo sugu izplatības areālu dienvidu robežas pārbīdīšanās uz ziemeļiem vai ziemeļaustrumiem 20. gs. gaitā galvenais iemesls varētu būt klimata pārmaiņas. Toties Latvijā sākušas ligzdot četras jaunas putnu sugas, kas ienākušas no dienvidiem – bišu dzenis Merops apiaster, baltkakles mušķērājs Ficedula albicollis, baltais gārnis Ardea alba un tumšā čakstīte Saxicola rubicola. Latvijā pamanīts arī tuksneša ķauķis Sylvia nana un tuksneša čakstīte Oenanthe deserti.

Pēdējos gados ļoti strauji palielinājusies jūras kraukļa jeb kormorana Phalacrocorax carbo (6.19. att.) populācija Latvijā. Nav īsti skaidrs, vai šīs sugas ekspansija Eiropā varētu būt saistīta ar klimata pasiltināšanos. Taču šo putnu ekoloģija, ligzdošana lielās kolonijās un lielā zivju daudzuma patērēšana radījusi nopietnas problēmas dīķsaimniecībā un ezeru apkārtnē, kā arī uz salām esošajās mežaudzēs, kur putni apmetušies. Kolonija īsā laikā spēj pilnībā degradēt kokaudzi, piesātinot augsni ar saviem ekskrementiem.

6.19. att. Jūras kraukļi jeb kormorāni Phalacrocorax carbo.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3_cormorants_on_a_tree.jpg#/media/File:3_cormorants_on_a_tree.jpg

Klimata pārmaiņas varētu jūtami ietekmēt arī putnu migrāciju. Dažas putnu sugas, kuru sezonālās migrācijas notiek nelielos attālumos, piemēram, baltā cielava Motacilla alba, dažkārt novērota pārziemojam Latvijā. Tāpat no sezonālajām migrācijām varētu atteikties daži vārnveidīgie putni, svilpis Pyrrhula pyrrhula un zīdaste Bombycilla garrulus. Turpretī sugas ar ligzdošanas areālu ziemeļos, piemēram, žubīšu dzimtas sugas, varētu Latvijas teritorijā pat izzust. Putni, kuru migrācija ir starpkontinentāla, jādomā, savas ziemošanas vietas saglabās, tomēr šo sugu izdzīvošanu varētu apdraudēt klimata pasiltināšanās dēļ notikušās izmaiņas to migrācijas ceļos. Daudzu Latvijā ligzdojošo putnu sugu migrācijas ceļi ved pāri Sahāras tuksnesim. Šajā pārlidojumā putniem jāveic aptuveni 2000 km bez atpūtas. Ja klimata pasiltināšanās turpināsies, notiks pārtuksnešošanās process Sahāras tuksneša perifērijā. Tādēļ, tuksnesim izplešoties, putniem pārlidojamais attālums var ievērojami palielināties un kļūt tiem nepārvarams.

Tomēr maldīgi būtu domāt, ka izmaiņas ligzdojošo sugu sastāvā ir atkarīgas tikai un vienīgi no temperatūras. Ilgtermiņa pētījumi par dažu citu putnu sugu populāciju skaita izmaiņām un to noteicošajiem faktoriem Engures ekoreģionā parādīja, ka šīs izmaiņas ir radušās sarežģītas antropogēnā faktora un klimatisko faktoru mijiedarbības rezultātā. Analizētas lauča Fulica atra, vairāku bridējputnu, pīļu, dūkuru un kaijveidīgo sugu populāciju, kā arī jūras kraukļa Phalacrocorax carbo populāciju ilgtermiņa izmaiņas laikā no 1948. līdz 2012. gadam. Kopš 19. gs. sākuma, kad zemes platību palielināšanas nolūkā 1842. gadā tika izrakts Mērsraga kanāls un pazemināts ezera ūdens līmenis, izveidojās plašas lopu ganīšanai un siena ieguvei piemērotas piekrastes pļavu teritorijas. Pļavu izveidošanās un vēlākā kļūdainā to izmantošanas aizlieguma dēļ, 1975. gadā izveidojot dabas liegumu, neapšaubāmi tika veicināta tārtiņveidīgo putnu, to skaitā ķīvītes Vanellus vanellus, pļavu tilbītes Tringa totanus, melnās puskuitalas Limosa limosa ligzdošana un attiecīgs šo putnu populāciju pieaugums. Siena ieguvei tika izmantotas pat zemo purvu slīkšņas, kuru augāju izpļāva ar izkaptīm un sienu žāvēja un glabāja uz speciāli šim nolūkam ierīkotām virs ūdens līmeņa paceltām kaudžu vietām. Ziemā šis siens pa ledu tika nogādāts lopu novietnēs. Taču, ziemām kļūstot siltākām, siena kaudzes nebija iespējams transportēt un tās palika ezerā, veidojot saliņu tīklu, kas izrādījās ļoti piemērots pīļu, arī prīkšķes Anas querquedula ligzdošanai un veicināja to populācijas pieaugumu. Tādējādi pīļu populāciju palielināšanās ir cilvēka saimnieciskās darbības un klimatisko faktoru mijiedarbības rezultāts. 50. gadu beigās pēc lieguma režīma ieviešanas un it īpaši 90. gadu sākumā, kad ekonomisko izmaiņu dēļ pļavas un ganības masveidā tika pamestas un aizauga ar krūmiem, pļavās ligzdojošo putnu dzīves apstākļi krasi pasliktinājās. Līdz ar to samazinājās arī to populācijas.

Būtisku ietekmi uz ūdensputnu ligzdošanas sekmēm atstāj ezera ūdens līmeņa svārstības, kas lielā mērā atkarīgas no nokrišņu daudzuma un gaisa temperatūras vasarā. Augsts ūdens līmenis un ezera vēlā aizsalšana uz klimata pasiltināšanās fona samazina ūdensputniem piemērotu virsūdens augāja slīkšņu platību. Pētījumi rāda, ka kaijveidīgo un pīļu ligzdošanai piemērotākā ir nelielu niedru un citu purva augu slīkšņu mozaīka, nevis lieli niedru masīvi. Ja ūdens līmenis ir augsts, mazās slīkšņas saliņas tiek atrautas no ezera dibena un spēcīgo rudens vētru laikā izpūstas krastā. Savukārt augu barības vielu ieneses pastiprināšanās ar ezerā ieplūstošajām upēm no sateces baseina intensīvās lauksaimniecības teritorijām veicina ezera aizaugšanu. Visu šo procesu gaitā notiek ūdensputnu ligzdošanai labvēlīgo slīkšņu mozaīkveida struktūras homogenizācija. To īpaši veicina veģetācijas perioda pagarināšanās. Savukārt, slīkšņu saplūšana un milzīgu masīvu veidošanās ar niedru audzēm un krūmājiem nodrošina labus apstākļus divu invazīvo plēsēju – Usūrijas jenotsuņa Nyctereutes procyonoides un Amerikas ūdeles Mustela vison dzīvei, kuri šeit nereti veido midzeņus un bez grūtībām piekļūst masīvu perifērijā ligzdojošiem ūdensputniem un masveidā tos iznīcina. Tādējādi ūdensputnu populāciju stāvokli Engures ezerā kopumā ietekmē sarežģīta klimatisko un antropogēno faktoru mijiedarbība.
Kukaiņi un ērces ir tās organismu grupas, ko klimata izmaiņas potenciāli var ietekmēt visvairāk, ņemot vērā to straujo vairošanos, īsos attīstības periodus un lielo jutību pret temperatūras un mitruma izmaiņām.

Siltākās ziemās labāk pārziemo parazītiskās asinssūcējas ērces, kas pārnēsā nopietnu slimību – encefalīta un boreliozes jeb Laimas slimības izraisītājus. Klimatam kļūstot siltākam, ērces kļūst aktīvas jau martā un saglabā augstu aktivitāti līdz pat vēlam rudenim, tā palielinot cilvēku inficēšanās varbūtību.

Sugu daudzveidības ziņā kukaiņi neapšaubāmi ir dominējošā organismu grupa. Lielā sugu daudzveidība un indivīdu skaits, kā arī daudzveidīgā sugu ekoloģija nosaka kukaiņu kā ekosistēmu komponenta milzīgo nozīmi. Bažas par klimata izmaiņu ietekmi uz cilvēkam labi pamanāmām sugām, tādām kā putni un zīdītāji, pārsvarā ir saistītas ar šo sugu aizsardzību. Taču attiecībā uz kukaiņiem, kuru izmēri lielākoties sasniedz tikai dažus milimetrus un kuru ekoloģiskā nozīne to lielā skaita un straujās vairošanās dēļ nereti ir daudz lielāka, bažas rada pašu ekosistēmu funkcionēšanas izmaiņas un to sniegto pakalpojumu samazināšanās. Tādēļ kukaiņi tika iekļauti kā viens no ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu objektiem Latvijas ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu programmā. Šīs programmas ietvaros Engures ekoreģionā pētītas zāles stāvu apdzīvojošo kukaiņu sugu daudzveidības izmaiņas 12 dažādos biotopos, sākot ar sausu priežu silu un mēreni mitriem mežiem un pļavām un beidzot ar mitrām pļavām un zemo purvu. Laika posmā no 1995. līdz 2012. gadam ar entomoloģisko tīkliņu veikti regulāri kukaiņu vākumi šajos biotopos. Viena no dominējošām kukaiņu grupām bija mušveidīgie divspārņi, kuru skaits ievāktajā materiālā nereti sasniedza 70–80%. Kopumā līdz šim konstatētas 411 sugas, kuru lielākais vairums pēc ķermeņa izmēriem nepārsniedz pāris milimetru, respektīvi, parastam novērotājam nav pat pamanāmas. Visā pētījumu perioda laikā tika konstatēts pakāpenisks sugu skaita pieaugums no 70–100 sugām dažādos biotopos perioda sākumā līdz 120–160 sugām perioda beigās. Sugu skaita palielināšanās sakrita ar pozitīvo temperatūru summu pieaugumu reģionā, tādēļ pirmais izskaidrojums bija, ka tās notikušas klimata pasiltināšanās ietekmē. Tā kā sugu skaits pētītajos biotopos bija palielinājies uz „iekšējo resursu rēķina”, respektīvi, netika konstatēta nevienas dienvidu sugas ienākšana, radās jautājums, vai šajā procesā ir vainojama tikai un vienīgi temperatūras paaugstināšanās. Analizējot sugu skaita izmaiņas pa atsevišķiem biotopiem, tika konstatēts, ka statistiski ticams sugu skaita pieaugums pētījumu periodā novērojams tikai sausajos un mēreni mitrajos biotopos, bet slapjajos biotopos tas uzrāda vienīgi nenoteiktas svārstības pa gadiem. Izteiktākie sugu skaita palielināšanās trendi bija novērojami zoofāgu jeb plēsīgo sugu grupā, nevis saprofāgu jeb atmirušo organisko atlieku noārdītāju un fitofāgu jeb augēdāju sugu grupās. Tā kā plēsēju skaita palielināšanās parasti notiek uz upuru skaita palielināšanās fona, bija pamats domāt, ka palielinājies augsnes saprofāgu populācijas skaits. Gandrīz visām no pētījumos konstatētajām plēsīgo divspārņu sugām kāpuri attīstās augsnē un trūdošos substrātos, kur tie arī uzmeklē savus upurus – citu divspārņu kāpurus un dažādus sīkus augsnes bezmugurkaulniekus (tārpus un posmkājus). Taču ar ko varētu būt saistīta šo bezmugurkaulnieku savairošanās tieši sausos un mēreni mitros biotopos, kur to attīstībai nebūt nav optimāli apstākļi? Cēlonis varētu būt vai nu ilggadīgās izmaiņas augājā (ekoloģiskās sukcesijas) vai arī augšņu eitrofikācija – piesārņojums ar slāpekļa savienojumiem. Tā kā attiecīgajos biotopos izteikta augāja sukcesija netika novērota, kā vienīgais izskaidrojums atlika slāpekļa piesārņojuma ietekme. Kā papildu apstiprinājums pēdējam pieņēmumam bija līdzīgas sugu skaita izmaiņas divos pļavu parauglaukumos, kuros zālāju biotopu apsaimniekošanas programmas ietvaros bija ieviesti lielie zālēdāji – savvaļas govis. Šo biotopu teritorijā bija daudz zālēdāju ekskrementu – ar slāpekļa savienojumiem bagāta vide, kas ir ļoti piemērota divspārņu kāpuru un citu augsnes bezmugurkaulnieku attīstībai. Arī šajos parauglaukumos tika novērota līdzīga zoofāgo divspārņu sugu skaita palielināšanās. Sausajos, ar augu barības vielām nabadzīgajos biotopos dabiski augsnē ir vērojams slāpekļa trūkums. Barības vielu pienesumu šeit var nodrošināt atmosfēras nokrišņi, kas slāpekli satur piesārņojuma veidā. Un izrādās, tas pēdējos gadu desmitos patiešām bija ievērojams – pētījumi liecina, ka Baltijas kāpu ekosistēmas, kurām pieder arī Engures ekoreģiona sausie un mēreni mitrie parauglaukumi, laika posmā pēc 2000. gada ar atmosfēras nokrišņiem ir saņēmušas 3–8 kg/ha slāpekļa gadā. Tas ir ievērojams daudzums, lai izraisītu būtiskas izmaiņas dabiski ar slāpekli nabadzīgajās kāpu augsnēs. Tā kā zoofāgo divspārņu sugu skaita palielināšanās būtiski korelē arī ar pozitīvo temperatūru summām, var izvirzīt hipotēzi par vesela vides faktoru kompleksa ietekmi uz minētajām izmaiņām, kur viens no galvenajiem faktoriem tomēr ir klimata pasiltināšanās (6.20. att.).


6.20. att. Shēma, kas raksturo hipotēzi par klimata pasiltināšanās un antropogēno faktoru komplekso ietekmi uz augsnes organismiem, to skaitā plēsīgo divspārņu kāpuriem mazauglīgās, ar slāpekli nabadzīgās priežu mežu un kāpu augsnēs.

Avots – Melecis,V., Karpa, A., Vilks, K. 2014. Increase in abundance and species richness of flies (Diptera, Brachycera) in the Lake Engure Nature Park, Latvia: effects of climate warming? Proc. Latvian Acad. Sci. Section B, 68, 1/2 (688/689), 46–67.

Četri vides faktori ir tieši vai netieši iesaistīti šajās izmaiņās: temperatūra, nokrišņi, CO2 satura palielināšanās atmosfērā un slāpekļa piesārņojums. Divi pēdējie faktori uz klimata pasiltināšanās un veģetācijas perioda pagarināšanās fona veicina augu biomasas un nobiru daudzuma palielināšanos. Temperatūras paaugstināšanās paātrina nobiru noārdīšanos, aktivizējot augsnes mikroorganismus un augsnes faunu. Šādos apstākļos svarīgs ir mērens augsnes mitruma režīms, ko nodrošina pietiekams nokrišņu daudzums. Tādējādi zoofāgo mušu sugu skaita palielināšanās varētu būt uzskatāma par lielisku minēto ekoloģisko procesu indikatoru un parāda, ka sugu daudzveidības izmaiņās svarīga ir ne vien temperatūra (klimata pasiltināšanās), bet arī citi vides faktori, to skaitā vides piesārņojums, un sugu daudzveidības izmaiņas ir sarežģīts šo faktoru mijiedarbības galarezultāts.

Latvijas ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu programmas ietvaros pētītas arī augsnes faunas sugu daudzveidības izmaiņas priežu mežos uz klimata pasiltināšanās fona. Augsnes fauna sugu daudzveidības ziņā pārspēj visas mērenās joslas virszemes un ūdens ekosistēmas. Sugu skaita ziņā ar to var mēroties vienīgi tropu lietusmeži un koraļļu rifi. Augsnē mājo simtiem dažādu sugu bezmugurkaulnieku, kuru izmēri nepārsniedz 1–2 mm. Toties šo dzīvnieku skaits augsnē ir no dažiem tūkstošiem līdz miljonam uz vienu kvadrātmetru. Šiem organismiem ir milzīga nozīme augsnes veidošanā, augu un dzīvnieku organisko atlieku un ekskrementu noārdīšanā, augu barības vielu atbrīvošanā un to recirkulācijā ekosistēmā.

Pētījumu rezultātā konstatētas būtiskas dažu augsnes bezmugurkaulnieku sugu skaita izmaiņas laika periodā kopš 1992. gada, kad pētījumi tika uzsākti. Viena no šādām augsnes organismu grupām ir kolembolas jeb lēcastes, kas savu nosaukumu ieguvušas no īpatnējā veidojuma – lēcdakšas vēdera galā, ar kuras palīdzību lēcaste var veikt tālus lēcienus, izvairoties no plēsēju uzbrukumiem (sk. 6.21. att).


6.21. att. Kolembola jeb lēcaste.

Avots – Dunger W., 1964. Tiere im Boden. A. Ziemser Verlag. Wittenberg/Lutherstadt.

Priežu mežu augsnē, sūnās un nobirās šie sīkie 0,5–4 mm garie kukaiņi ir viena no dominējošām augsnes faunas grupām, sasniedz augstu apdzīvotības blīvumu – vairāki simti tūkstoši uz kvadrātmetru, ievērojamu sugu skaitu – vidēji 25–30 sugas.  Lēcastes pamatā barojas ar augu atliekām un mikroskopiskajām sēnēm. Barošanās procesā lēcastes producē lielu daudzumu sīku, mikronos mērāmu ekskrementu daļiņu, kuras ir ķīmiski noturīgas un, tāpat kā slieku ekskrementi ir biohumuss, kas uztur meža augsnes mikrostruktūru un auglību. Saskaņā ar pētnieku aprēķiniem, kolembolu populācija, kuras blīvums sasniedz 10 000 ind./m2, gada laikā producē 183 g ekskrementu, kas atbilst 0,2 mm biezam humusa slānim. Laika periodā no 1992. līdz. 2002. gadam lēcastu sugu skaits priežu meža augsnē pakāpeniski samazinājās (sk. 6.22. att.). Tā kā šīs izmaiņas bija novērojamas dažāda vecuma mežaudzēs, tās nevar izskaidrot ar ekoloģisko sukcesiju, toties sugu skaita izmaiņas negatīvi korelēja ar pozitīvo temperatūru summām. Analizējot sugu struktūras izmaiņas pētījumu periodā, tika konstatēts, ka tās pamatā nosaka divi faktori – pozitīvo temperatūru summas un augsnes mitrums, kas savukārt ir atkarīgs no nokrišņu daudzuma. Temperatūras izmaiņas nosaka kolembolu sugu struktūras izmaiņu trajektoriju laikā, bet nokrišņu izmaiņas pa gadiem veido šajā trajektorijā savdabīgas cilpas (sk. 6.23. att.). Tādējādi arī šajā gadījumā sugu daudzveidības izmaiņas ir uzskatāmas par vairāku faktoru mijiedarbības rezultātu.


6.22. att. Kolembolu sugu skaita izmaiņas dažāda vecuma priežu meža augsnēs 1992.–2002. gadā Latvijas LTER parauglaukumos pie Mazsalacas.

6.23. att. Kolembolu biokopas struktūras izmaiņu trajektorijas galvenajās šo struktūru noteicošajās asīs, kas identificējas ar pozitīvo temperatūru summām un augsnes mitrumu.

Avots – Juceviča E., Melecis V., 2006. Global warming affect Collembola community: A long-term study. Pedobiologia, 50, 2: 177–184.

Sugu skaita samazināšanās ekosistēmā jebkurā gadījumā uzskatāma par negatīvu procesu, kas samazina ekosistēmas stabilitāti un pretošanās spējas dažādām ārējām nelabvēlīgām ietekmēm. Konkrētajā gadījumā, ņemot vērā kolembolu ekoloģiju, tās var uzskatīt par indikatīvu signālu traucējumiem meža augsnes veidošanās procesā.

6.8.2. Izmaiņas jūras ekosistēmā

Baltijas jūras ekosistēmu ietekmē četri galvenie faktori to mijiedarbībā – ūdens temperatūra, sāļums, ūdens pH, skābekļa saturs un cilvēka darbības rezultātā radītā eitrofikācija – piesārņojums ar augu barības vielām. Klimata izmaiņas skar visu šo faktoru kompleksu. Baltijas jūra ir gandrīz pilnībā noslēgta; ūdens apmaiņa ar pasaules okeānu notiek caur šaurumiem Ēresundu, Lielo un Mazo Beltu. Jūrai ir raksturīga izteikta ūdens slāņu stratifikācija. Virsējā siltākā slāņa ūdeņi pa minētajiem šaurumiem plūst ārā no Baltijas jūras, bet tajā ieplūst sāļie, aukstie, ar skābekli bagātie ūdeņi no Ziemeļjūras. Šie ūdens slāņi praktiski nesajaucas un saglabā atšķirīgu temperatūru un sāļumu. Svaigo, ar skābekli bagāto ūdeņu ieplūšana caur šaurumiem no Ziemeļjūras tomēr notiek reti un neregulāri. Pēdējoreiz šāds notikums novērots 1993. gadā. Toties Baltijas jūrā pastāvīgi ieplūst liels daudzums saldūdeņu no Baltijas baseina upēm, kas nes sev līdzi gan duļķes gan augu barības vielas. Tāpēc veidojas izteikts sāļuma izmaiņu gradients no gandrīz saldūdens apstākļiem lielo upju grīvu tuvumā līdz dziļākā slāņa sāļajiem ūdeņiem 70–100 m dziļumā jūras centrālajā daļā. Šis slānis ir gandrīz nekustīgs, tas nesatur skābekli, tādēļ tur nav dzīvo organismu, kam skābeklis ir nepieciešams elpošanai. Tā kā Rīgas līča dziļums nepārsniedz 60 m, atšķirībā no daudzām citām Baltijas jūras daļām, tā ūdeņi tiek regulāri samaisīti visā ūdens staba dziļumā. Rīgas līcī ir novērojams sāļuma samazinājums. Pēdējo trīsdesmit gadu laikā ūdens sāļums samazinājies vidēji par vienu promili. Turpmākajos gados Baltijas reģionā tiek prognozēts nokrišņu daudzuma pieaugums, tāpēc attiecīgi palielināsies arī upju noteces apjoms. Ziemeļjūras ūdeņu ieplūšanas gadījumi kļūs vēl retāki, samazināsies ūdens virsējā slāņa temperatūra, sāļums samazināsies par 7–49%, bet dziļākajos slāņos saglabāsies stagnantie apstākļi. Tas būtiski ietekmēs Baltijas jūrā dzīvojošo sugu struktūru, ekoloģiskās barības ķēdes un organismu dzīves ciklus.

Sarežģītas mijiedarbības starp atmosfēru, sateces baseinu un jūru rada grūtības atšķirt antropogēnā faktora radītās izmaiņas, to skaitā jūras eitrofikāciju, no izmaiņām, ko radījušas pārmaiņas klimatā. Klimata ietekme uz jūras ekosistēmu var būt tieša un netieša. Tiešā ietekme izpaužas kā ūdens slāņu temperatūras, ķīmiskā sastāva, sāļuma un citu īpašību ietekme uz dzīvo organismu vielmaiņu, augšanu un attīstību, izdzīvotību un vairošanās spējām. Netiešā ietekme izpaužas caur biokopu struktūras izmaiņām, kad vienas sugas indivīdu skaita izmaiņas, kas notikušas, mainoties ūdens temperatūrai, ietekmē kādu citu sugu, kura ir trofiski saistīta ar pirmo.

Organisko vielu ienese ar upju ūdeņiem un sāļuma samazināšanās rada specifiskas izmaiņas mikroskopisko ūdens aļģu – fitoplanktona sugu struktūrā. Palielinoties ūdens duļķainībai, pasliktinās apgaismojums, un aļģēm ir traucēta fotosintēze. Šādos apstākļos fitoplanktonā virsroku gūst ciānbaktērijas, kas savairojoties izraisa ūdens „ziedēšanu” un atbrīvo citiem dzīvajiem organismiem toksiskus savienojumus. Sāļuma samazināšanās un fitoplanktona struktūras izmaiņas negatīvi ietekmē zooplanktonu – sīkus vēžveidīgos, kas barības ķēdē ir viens no galvenajiem fitoplanktona biomasas patērētājiem. Baltijas jūrā sastopamo ekonomiski nozīmīgāko zivju sugu, to skaitā mencas, brētliņu un reņģu, reakcija uz šīm izmaiņām ir atšķirīga. Organisko vielu un augu barības vielu, arī fosfora ienese ar saldūdeņiem, intensificē bakterioplanktona attīstību, kas piedalās šo organisko vielu noārdīšanā. Taču šajā procesā tiek patērēts daudz skābekļa un tā koncentrācija ūdenī samazinās. Mencām, kuru ikru attīstībai nepieciešams sāļāks ūdens ar augstu skābekļa saturu, veidojas attīstībai nepiemēroti apstākļi. Tādēļ to skaits samazinās. Ja šādos apstākļos tiek palielināta mencu nozveja, to populācija samazinās līdz kritiskam līmenim. Brētliņu ikru attīstībai, gluži otrādi, siltums ir labvēlīgs. Cita citai sekojošās siltās ziemas un mencu skaita samazināšanās, kurām brētliņas ir viens no barības objektiem, , izraisīja vairākkārtēju brētliņu populācijas skaita pieaugumu.

Reņģu sekmīgam nārstam svarīgas ir brūnaļģu – fikusu audzes, kas daudzviet Rīgas līča piekrastes ūdeņos veido plašas zemūdens pļavas. Prognozēts, ka reņģu populācija, paaugstinoties ūdens temperatūrai maijā, kad notiek šo zivju nārsts, palielināsies. Gan brētliņu gan reņģu galvenā barība ir zooplanktona vēžveidīgie, kuru skaita samazināšanās uzskatāma par negatīvu faktoru šo zivju populāciju attīstībā. Taču, kā rāda pētījumi, mencu skaita samazināšanās šajā gadījumā darbojas kā kompensējošs faktors brētliņu un reņģu populācijas skaitliskajās izmaiņās.

Baltijas jūru neapšaubāmi skars arī Pasaules okeānā novērojamā ūdens paskābināšanās problēma. Pēc viena no modeļu scenārijiem līdz 2100. gadam šis process Baltijas jūrā palielinās ūdens skābumu par 0,2–0,4 pH vienībām. Analizējot šo izmaiņu potenciālo ietekmi uz jūras ekosistēmu, jāņem vērā Baltijas jūras kā daļēji noslēgtas un saldūdeņu ienešu ietekmētas ūdenstilpes īpatnības. Piemēram, Kategata centrālajā daļā laika periodā no 1992. līdz 2007. gadam reģistrētās pH svārstības bija 8,06–8,42. Savukārt Baltijas jūras centrālajā daļā 8,02–8,70, kamēr saldūdeņu ietekmētajā Botnijas līcī pH svārstījās 7,40–8,37 robežās. Ūdens skābuma izmaiņām Baltijas jūrā raksturīgas arī sezonālas izmaiņas pat par 0,7 pH vienībām un diennakts fluktuācijas ±0,15 pH vienību robežās. Kaut arī līdz šim trūkst tiešu pētījumu par Baltijas jūrā mītošo organismu reakciju uz pH izmaiņām, pieejamie dati ļauj secināt, ka vairumam no jūras ekoloģisko barības ķēdi veidojošām fitoplanktona, zooplanktona, makrozoobentosa, kā arī zivju sugu – mencu un brētliņu – tolerances diapazoni attiecībā uz ūdens pH izmaiņām ir samērā plaši. Vienlaikus tomēr būtu jāņem vērā iespējamā pH izmaiņu mijiedarbība ar citiem vides faktoriem, kas praktiski līdz šim nav pētīta.

Dažādas ar jūru saistītas dzīvnieku sugas klimata izmaiņas ietekmē atšķirīgi. Piemēram, pogaino roņu populāciju negatīvi ietekmē ledus trūkums ziemā, jo roņu mātītes mazuļus dzemdē uz ledus. Klimatam pasiltinoties, ūdens temperatūra salīdzinājumā ar 20. gs. sākumu jūrā cēlusies par 0,5 °C. 1942. gadā viss Rīgas līcis un lielākā daļa Baltijas jūras bijusi klāta ar ledu. Pēdējos gadu desmitos ledus sega nav izveidojusies, tikai dažās ziemās ledus pārklāja Rīgas līci.

Klimata izmaiņu radītās problēmas ir arī ūdens līmeņa paaugstināšanās Baltijas jūrā. Tas katru gadu pieaug vidēji par diviem milimetriem.

6.8.3. Saldūdens ekosistēmu izmaiņas

Dati par ilgtermiņa izmaiņām Latvijas upēs un ezeros līdz šim nav nepārprotami liecinājuši par klimata pasiltināšanās ietekmi. Lielā mērā to varētu skaidrot ar cilvēka saimniecisko darbību, kas veicina piesārņojumu, slāpekļa un fosfora ienesi no sateces baseina. Ciānbaktēriju jeb zilaļģu masveida savairošanās gadījumi nekorelē ar temperatūras paaugstināšanos, drīzāk ar saimnieciskās darbības intensitātes izmaiņām ūdenstilpju krastos. Daudzos gadījumos šīs izmaiņas varētu maskēt klimata pasiltināšanās rezultātā radušās pārmaiņas. Piemēram, cilvēka relatīvi maz ietekmētās Salacas upes ilgtermiņa pētījumi liek pieņemt, ka klimata pasiltināšanās varētu būt cēlonis pastiprinātai upes aizaugšanai ar augstākajiem ūdensaugiem.

Ūdensaugu masveida savairošanās un atmiršanas dēļ Latvijas upēs veidojas biezs dūņu slānis. Tas negatīvi ietekmē tādu retu īpaši aizsargājamo sugu kā ziemeļu upespērlenes Margaritifera margaritifera un zaļās upjuspāres Ophiogomphus cecilia eksistences apstākļus. Upespērlenes kāpuri parazitē tikai lašveidīgajās zivīs, kuru trūkums praktiski nozīmē pērļgliemenes populācijas iznīkšanu. Ja kāpuram laimējies sastapt lašveidīgo zivi, tad pēc parazītiskās stadijas tas ierokas dziļi upes gultnē, bet, ja upes dibenu sedz dūņu slānis, tad kāpuram nepiekļūst skābeklis. Arī zaļā upjuspāre apdzīvo tikai upes ar tīru, neaizaugušu gultni. Ja upes aizaugšanu var uzskatīt par klimata pasiltināšanās sekām, tad minēto sugu izzušana nākotnē arī būs uzskatāma kā klimata izmaiņu sekas.

Klimata izmaiņas mijiedarbībā ar vides piesārņojumu būtiski ietekmē arī Latvijas ezerus. Ūdens dzidrībai samazinoties, pirmie cieš ūdensaugi, kuru augšanai nepieciešams labs apgaismojums. Ūdens dzidrības samazināšanās dēļ daudzos ezeros ir izzudusi reta, īpaši aizsargājamā suga Dortmaņa lobēlija Lobelia dortmanna.

Klimata pasiltināšanās dēļ var izzust tās zivju sugas, kuru temperatūras optimuma zona ir zemāka, piemēram, lašveidīgās zivis. To vietā ienāks jaunas siltummīlošās sugas. Visvairāk apdraudētas ir zivis, kurām nepieciešams vēsāks, ar skābekli bagāts ūdens. Tādas sugas ir foreles Salmo trutta ssp., sīgas Coregonus sp., alatas Thymallus thymallus, vēdzeles Lota lota, platgalves Cottus sp. u. c. Vasarās, ūdenim sasilstot virs +20 ºC, šīs zivis paslēpjas vēsākās ūdenstilpes vietās un pārstāj baroties. Vasarām kļūstot siltākām un garākām, šo zivju eksistence ir apdraudēta. Tās var aizstāt pret skābekļa samazināšanos izturīgas sugas ar plašāku toleranci pret ūdens temperatūras izmaiņām, piemēram, karpas Cyprinus carpio, karūsas Carassius sp., līņi Tinca tinca, ruduļi Scardinius erythrophtalmus un sami Silurus glanis. Jāatzīmē gan, ka šīs zivis ir neaktīvas un nebarojas ūdens temperatūrās, kas zemākas par +12 – +15 ºC, kādas mēdz būt pavasara periodā. Klimatam kļūstot siltākam, to barošanās periods varētu pagarināties. Līdz ar to tās augtu ātrāk un sasniegtu lielākus izmērus, izkonkurējot tādas sugas kā raudas Rutilus rutilus, asarus Perca fluviatilis u.c. Atzīmēts, ka klimata pasiltināšanās ir jau izraisījusi tādu Dienvideiropai un Viduseiropai raksturīgu zivju kā barbes Barbus sp. un apakšmutes Chondrostoma spp. izplatības robežu paplašināšanos Eiropā. Ievērojami palielinās risks savvaļā aklimatizēties tur nejauši nokļuvušām vai tīši vietējās ūdenstilpēs ielaistām dienvidu sugām, piemēram, tilāpijām Thylapia sp.

Klimata pasiltināšanās Latvijā, saglabājoties mērenam mitruma režīmam, varētu labvēlīgi ietekmēt dažu abinieku – ugunssalamandras Salamandra salamandra, dzeltenvēdera ugunskrupja Bombina variegata, kā arī rāpuļu – zaļās ķirzakas Lacerta viridis – izplatību. Latvijā varētu uzlaboties dzīves apstākļi kokvardei Hyla arborea, kas pagājušā gadsimta beigās tika reintroducēta Latvijas rietumdaļā, un Eiropas purva bruņurupucim Emys orbicularis, kuram caur Latviju iet izplatības ziemeļu robeža un kurš līdz šim ļoti reti novērots dabā. Ienākot vairākām dienvidu sugām, abinieku un rāpuļu skaits Latvijā varētu palielināties.

Klimata izmaiņas var ietekmēt ne vien upju ūdens organismus, bet arī tos dzīvniekus, kas mīt upju krastos un barojas ar ūdens organismiem. Viena no tādām sugām ir zivju dzenītis Alcedo atthis, kurš ligzdo stāvos upju krastos izraktās alās un pārtiek no upē nomedītām zivīm. Šī putna eksistencei kritiski kļuvuši neregulārie plūdi, kas pat vasaras vidū izskalo upes krastus un tādējādi iznīcina zivju dzenīša ligzdas. Plūdu laikā upes ūdens kļūst duļķains un putns vairs nespēj sekmīgi medīt zivis. Tāpēc zivju dzenīši pamet savas ligzdošanas vietas vai arī, nesaņemot pietiekami daudz barības, iet bojā to mazuļi.

6.8.4. Ietekme uz lauksaimniecību un mežsaimniecību

Klimata pasiltināšanās radītās izmaiņas sauszemes ekosistēmās ietekmēs lauksaimniecības un mežsaimniecības nozares Latvijā. No vienas puses, veģetācijas perioda prognozētā pagarināšanās līdz gadsimta beigām par 30–40 dienām no marta beigām līdz pat novembra sākumam un pozitīvo temperatūru summas pieaugums varētu palielināt daudzu lauksaimniecības kultūru ražību, dodot iespējas ar labām sekmēm audzēt Latvijā vairākas līdz šim dienvidu rajoniem raksturīgus kultūraugus. Paaugstināta CO2 koncentrācija atmosfērā veicinās fotosintēzi un augu produktivitāti. Tāpēc var prognozēt, ka ražība pieaugs pat par 34–54%. Garāks veģetācijas periods veicinās zālaugu un lopbarības tauriņziežu ražības pieaugumu. Ilgāks siltuma periods samazinās lauksaimniecības dzīvnieku uzturēšanas un audzēšanas izmaksas. No otras puses, siltāks klimats atnesīs sev līdzi jaunu, Latvijas apstākļiem līdz šim neraksturīgu kultūraugu kaitēkļu un slimību, kā arī invazīvo sugu ieviešanos, tādēļ būs jālieto vairāk pesticīdu un veterināro preparātu lauksaimniecības dzīvnieku slimību ārstēšanai.

Jau šobrīd Latvijā ir parādījušies tādi augu kaitēkļi kā ķiršu muša Rhagoletis cerasi, zirgkastaņu raibkode Cameraria ohridella, kas ir izteikti dienvidnieki. 


6.24. att. Zirgkastaņu raibkodes kāpuru bojājumi.

 Avots – I. Meleces foto.

Pēdējos gados regulāri konstatēts arī klejotājsisenis Locusta migratoria no Viduseiropas. Jaunu augu kaitēkļu parādīšanās parasti ir labāk pamanāma, it īpaši, ja to ierašanās saistīta ar liela apjoma augu bojājumiem. Daudz mazāk pamanāmas ir plēsīgās sugas. Daudzas no tām ir kaitēkļu dabiskie ienaidnieki. Izņēmums ir lielas vai uzkrītoši krāsotas sugas. Tā, piemēram, Latvijā Liepājas rajonā Papē 2004. gadā pirmoreiz tika pamanīts lapseņveida zirneklis Argiope bruennichi (sk. 6.25. att.), kas ir tipiska dienvidu suga un kopš gadsimta sākuma strauji izplatās uz ziemeļiem. Šobrīd tas jau ir sastopams lielākajā daļā Latvijas teritorijas.


6.25. att. Lapseņveida zirneklis Argiope bruennichi.

Avots – https://en.wikipedia.org/wiki/Argiope_bruennichi#/media/File:Argiope_bruennichi_08Oct10.jpg

Siltāks un mitrāks klimats veicinās mikotoksīnus izdalošo mikroskopisko sēņu izplatību, un palielināsies to nokļūšanas varbūtība pārtikas produktos.

Klimatam kļūstot siltākam, sagaidāmas ievērojamas izmaiņas augsnē, kas ir lauksaimniecības produkcijas ražošanas pamats. Ziemām kļūstot maigākām un īsākām, augsnes virskārta vai nu nesasals vispār, vai arī būs novērojami bieži atkušņi. Tādējādi augsne ilgāk saglabās bioloģisko aktivitāti, intensīvāki būs atmirušo organisko vielu noārdīšanās un mineralizācijas procesi. Ja klimata izmaiņu rezultātā palielināsies nokrišņu daudzums, pastiprināsies augu barības elementu izskalošanās no sakņu zonas, kā arī augsnes erozija. Jāatzīmē, ka klimata pasiltināšanās ierosinātā augsnes bioloģiskās aktivitātes pastiprināšanās nenovēršami radīs siltumnīcas efekta gāzu – CO2, N2O un CH4 papildu emisiju no augsnes un kūtsmēsliem to sadalīšanās procesā.

Ja temperatūras paaugstināšanās vidēji par 2 °C Ziemeļeiropas lauksaimniecībai varētu būt labvēlīga, veicināt ražas pieaugumu, tad, pārsniedzot šo līmeni, stāvoklis saskaņā ar prognozi pasliktinātos.

Klimata izmaiņu ietekmē vietējās izcelsmes kokiem rodas atšķirīgi augšanas apstākļi salīdzinājumā ar iepriekšējiem gadsimtiem. Gadskārtu pieauguma analīze priedēm gan Latvijā gan Baltijas reģionā kopumā liecināja par koku pieauguma palielināšanos gados ar siltākām ziemām un pavasariem, jo šādos apstākļos augsnes sasalšanas dziļums ir mazāks un kokiem ātrāk iestājas aktīvās augšanas sezona. Savukārt, sausums vasarā var negatīvi ietekmēt koku augšanu. Dabiskās izlases procesā vairāku simtu paaudžu laikā katrā konkrētā ģeogrāfiskā vietā ir saglabājušies koku genotipi, kas maksimāli izmanto augšanai labvēlīgos pieejamos resursus, veidojot lielākus pieaugumus un izkonkurējot citus. Bojā iet gan koki, kas nepilnīgi izmanto veģetācijas periodu, gan arī tie koki, kuriem ir tendence veģetācijas periodu „pagarināt”, tādējādi ciešot no pavasara vai rudens salnām. Klimatam strauji mainoties, koki nespēj tūlītēji izmantot visus papildu resursus, un tiem būs nepieciešami vairāki simti paaudžu, lai dabiskās selekcijas gaitā notiktu pielāgošanās izmainītā klimata apstākļiem. To varētu paātrināt, veicot mērķtiecīgi virzītu selekciju. Kā liecina pētījumi par Zviedrijas priežu stādījumu Latvijā, pat klimatam strauji mainoties, sagaidāms, ka sēklu plantāciju pēcnācēju krāja būs lielāka nekā mežaudžu pēcnācējiem, tāpēc meža atjaunošanā lietderīgāka būs stādīšana, nevis paļaušanās uz dabisko atjaunošanos.

Tiek prognozēts, ka, klimatam kļūstot siltākam, turpmākajos gados notiks skuju un lapu grauzēju kaitēkļu, piemēram, priežu rūsganās zāģlapsenes Neodiprion sertifer masveida savairošanās. Būtiskāk cietīs lapu koki, tai skaitā bērzi, apses, alkšņi, uz kuriem dzīvojošās augēdāju kukaiņu sugas ir prasīgākas pret augstākām temperatūrām. Klimata pasiltināšanās varētu būt labvēlīga sakņu trupes Heterobasidion annosum s.l. attīstībai. Klimata izmaiņas nes sev līdz biežākas ekstrēmās meteoroloģiskās parādības – vētras, ilgstošus sausuma periodus. Tas veicinās lielāka daudzuma mizgraužu attīstībai piemērotu gāztu vai vides stresa novājinātu koku parādīšanos mežaudzēs. 


6.26. att. Priežu rūsganās zāģlapsenes Neodiprion sertifer kāpuri.

Avots – https://en.wikipedia.org/wiki/Neodiprion_sertifer#/media/File:Neodiprion_sertifer_chenilles_%281%29.JPG

Jau tagad ir konstatēts, ka paaugstinoties gada vidējai temperatūrai, palielinās kukaiņu paaudžu skaits gada laikā (piemēram, egļu astoņzobu mizgrauzim Ips typographus). Siltas ziemas veicinājušas dažu dienvidu sugu ienākšanu Latvijā. Piemēram, ozolu mūķenes Lymantria dispar masveida savairošanās pirmo reizi konstatēta 2008. gadā Liepājas rajonā un ietekmējusi mežaudzes apmēram 40 ha platībā. Agresīvas kļūst sugas, kas agrāk tika uzskatītas par nenozīmīgiem kaitēkļiem, piemēram, galotņu sešzobu mizgrauzis Ips accuminatus, kas apdzīvoja tikai novājinātus kokus, kopš 2007. gada spējis iznīcināt priežu audzes vairāku hektāru platībā. Šī kukaiņa agresivitāte ir saistīta ar otrās paaudzes sekmīgu attīstību, kam priekšnosacījums ir garas un siltas vasaras.

Mežam kā ekosistēmai ir ļoti liela nozīme oglekļa piesaistīšanā no atmosfēras. Parasti dabiskās mežaudzēs ogleklis uzkrājas vairāk nekā intensīvi apsaimniekotās, jo tur koki sasniedz savu bioloģisko vecumu. Taču apsaimniekotos mežos ogleklis saglabājas iegūtajos celtniecības materiālos un mēbelēs un, daļu koksnes izmantojot kā kurināmo, tiek aiztaupīta fosilā kurināmā izmantošana un līdz ar to izslēgtas papildus CO2 emisijas. Dabiskajās mežaudzēs turpretī atmirusī koksne tiek noārdīta, tādējādi atbrīvojot atmosfērā CO2, kas gan daļēji tiek piesaistīts atpakaļ nākamajā meža paaudzē.

Literatūra

Auniņš A. (2008) Klimata pārmaiņu ietekme uz Latvijas savvaļas dabas bioloģisko daudzveidību. Grām.: Stratēģiskās analīzes komisija 2008. Klimata pārmaiņas: izaicinājumi Latvijai starptautiskajā vidē. Rīga, 54-77 lpp.

Chapin F. S., Zavaleta E. S., Eviner V. T., Naylor R. L., Vitousek P. M., Reynolds H. L., Hooper D. U., Lavorel S., Sala O. E., Hoddie S. E., Mack M. C., Diaz S. (2000) Consequences of changing Biodiversity. Nature 405, 234-242 lpp.

Chris D. T., Alison C., Rhys E. G., Michel B., Linda, J. B., Yvonne, C. C., Barend F. N. E., Marinez F. S., Alan G., Lee H., Lesley H, Brian H., van Jaarsveld A. S., Guy F. M., Lera M., Ortega-Huerta M. A., Peterson A. T., Oliver L. P., Stephen E. W. (2004) Extinction risk from climate change. Nature 427, 145-148 lpp.

Climate-related Transboundary Pests and Diseases, Technical Background Document from the Expert Consultation held on 25 to 27 February 2008, FAO, Rome. www.fao.org/foodclimate/expert/em3/en

Dunford R. W., Berry P. M. (2012) Climate change modelling of English amphibians and reptiles: Report to Amphibian and Reptile Conservation Trust (ARC-Trust). Final Report: May 2012, Environmental Change Institute, University of Oxford Centre for the Environment, South Parks Road, Oxford, OX13QY.

The BACC II Author Team, 2015.Second Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin, Regional Climate Studies, Springer Cham Heidelberg New York Dordrecht London, DOI 10.1007/978-3-319-16006-1_20.

Kļaviņš M. (ed.) (2007) Climate change in Latvia. LU Akadēmiskais apgāds: Rīga.

Kļaviņš M., Blumberga D., Bruņiniece I., Briede A., Grišule G., Andrušaitis A., Āboliņa K., 2008. Klimata mainība un globālā sasilšana. LU Akadēmiskais apgāds: Rīga.

Wilson, R. 2009. Impacts of Climate Change on European Invertebrates, with reference to the vulnerability of Bern Convention Species, Draft Version. Centre for Ecology and Conservation, University of Exeter UK. Strasbourgh, 16 June 2009. www.fao.org/foodclimate/expert/em3/en