Exact Bayesian learning of Partition Directed Acyclic Graphs

Peer reviewe

Combining range and phenology shifts offers a winning strategy for boreal Lepidoptera

Species can adapt to climate change by adjusting in situ or by dispersing to new areas, and these strategies may complement or enhance each other. Here, we investigate temporal shifts in phenology and spatial shifts in northern range boundaries for 289 Lepidoptera species by using long-term data sampled over two decades. While 40% of the species neither advanced phenology nor moved northward, nearly half (45%) used one of the two strategies. The strongest positive population trends were observed for the minority of species (15%) that both advanced flight phenology and shifted their northern range boundaries northward. We show that, for boreal Lepidoptera, a combination of phenology and range shifts is the most viable strategy under a changing climate. Effectively, this may divide species into winners and losers based on their propensity to capitalize on this combination, with potentially large consequences on future community composition.Peer reviewe

Suomen yöperhosten kokonaisrunsaudessa ja -biomassassa ei pitkän aikavälin muutosta

Luonnon monimuotoisuus köyhtyy hälyttävää tahtia. Viimeaikaiset hyönteiskantojen vähenemiseen viittaavat tulokset ovat huolestuttavia, sillä hyönteiset ovat keskeisessä osassa useissa tärkeissä ekosysteemiprosesseissa. Hyönteiset ovat mm. tärkeitä pölyttäjiä, ravinteiden kierrättäjiä ja petoeläinten ravintoa. Tämänhetkisen tutkimuskirjallisuuden perusteella hyönteisten kokonaisrunsaus ja –biomassa vaikuttaa olevan laskussa, mutta tuloksissa on myös paljon vaihtelevuutta mm. alueittain ja eliöryhmittäin. Useat tutkimukset raportoivat kokonaisrunsauden tai –biomassan muutoksesta, mutta harva tutkimus on suoraan paneutunut siihen, kuinka suuresti nämä kaksi muuttujaa korreloivat. Jos esimerkiksi yhteisön suurikokoiset lajit vähenevät, tämä voi vaikuttaa paljon kokonaisbiomassaan, vaikka yksilömäärissä ei tapahtuisi muutosta. Tällä taas voi olla suurta merkitystä eliöille, jotka käyttävät hyönteisiä ravintonaan. Sekä kokonaisyksilömäärän että –runsauden kehitystä tutkittaessa tärkeässä roolissa ovat pitkän aikavälin seuranta-aineistot, joiden pohjalta voidaan luotettavasti estimoida trendejä. Pro gradu –työssäni tutkin yöperhosten kokonaisrunsauden ja –biomassan kehityskulkuja kansallisen yöperhosseurannan (Nocturna) aineistoa hyödyntäen. Käytössäni oli 24 vuoden aineisto vuosilta (1993-2016). Päätavoitteeni oli selvittää, onko runsaudessa ja biomassassa tapahtunut muutosta kyseisellä ajanjaksolla. Yöperhosseurannan aineistossa on tietoja lajikohtaisista yksilömääristä, mikä on tyypillistä hyönteisten seuranta-aineistoille. Jotta pystyin tutkimaan biomassaa, loin mallin, jolla muunsin aineiston yksilömääriä biomassaksi. Tämä malli perustui lajin keskimääräiseen siipikärkiväliin ja kehon rotevuuteen. Tarvitsin empiiristä aineistoa yöperhosten kuivapanoista kyseisen mallin sovittamiseen. Punnitsin tähän tarkoitukseen Suomessa yleisten perhoslajien museokokoelmiin säilöttyjä yksilöitä. Tutkielmassani tarkastelin myös, miten kasvukauden ja talven aikaiset lämpötila- ja sateisuusolosuhteet suhteutuvat yksilömäärien vuosien väliseen vaihteluun. Kokonaisrunsauden ja –biomassan kehityskulut koostuvat viime kädessä yksittäisten lajien kannankehityksistä, minkä vuoksi tarkastelin myös lajikohtaisten elinkiertopiirteiden (kuten siipikärkiväli, voltinismi, talvehtimismuoto) suhdetta lajitrendeihin. Tulosteni perusteella yöperhosten kokonaisrunsaudessa ja –biomassassa ei tapahtunut pitkän aikavälin muutosta tarkastellulla aikavälillä. Kokonaisrunsaus ja –biomassa korreloivat hyvin vahvasti (r > 0.9) aineistossani. Kokonaisrunsauden ja –biomassan vuosien välisessä vaihtelussa ilmeni (vähintään näennäistä) jaksollisuutta, jossa oli kolme huippuvuotta noin kymmenen vuoden välein. Aikasarjan pidentyessä nähdään, onko kyse todella säännönmukaisesta jaksollisuudesta. Paikalliset sääolosuhteet olivat hyvin heikosti yhteydessä runsauden vaihteluun, joten kyseisen tuloksen taustatekijät jäivät avoimiksi. Lajipiirteiden osalta havaitsin, että jäkälänsyönti ja vuotuinen monisukupolvisuus olivat yhteydessä runsastuvaan kannankehitykseen. Tämä yhteys on havaittu jo aikaisemmissa tutkimuksissa. Kokonaisrunsauden ja –biomassan välisen suhteen kannalta erityisen kiinnostava muuttuja on siipikärkiväli (joka edustaa ruumiin kokoa). Siipikärkiväli ei ollut yhteydessä lajitrendeihin, mikä sopii hyvin yhteen sen havainnon kanssa, että biomassa ja runsaus olivat hyvin korreloituneita keskenään. Yöperhosten kokonaisrunsauden –ja biomassan kehitys boreaalisella vyöhykkeellä vaikuttaa poikkeavan Länsi-Euroopan vastaavista kehityskuluista. Hyönteisten runsaus- ja biomassatrendien taustatekijöissä on vielä perustavanlaatuista epäselvyyttä, joten lisätutkimusta tarvitaan muutenkin kuin seurantamielessä. Kehittämäni menetelmä runsauden muuntamiseen biomassaksi voi olla apuna aihepiirin tutkimisessa.Global biodiversity continues to decline. Recent reports of decline in insect abundance and biomass are concerning, given the crucial roles insects play in multiple ecosystem processes, such as pollination, nutrient cycling and as a food resource for higher trophic levels. Based on the current state of the literature, it appears that total insect abundance and biomass are in decline, but there is considerable variation in trajectories in different regions and taxa. Many studies report on either aggregated community abundance or biomass, but few have examined how closely these two variables are correlated. For example, declining trends in large-bodied species could have disproportionately large effects on total biomass, even if total abundance remained stable. This, in turn, could have substantial consequences for predators dependent on insect biomass for food. Whether studying total abundance or biomass, long-term monitoring data are essential for robust estimation of temporal trends. In my thesis, I investigated trends in macro-moth abundance and biomass using data from the Finnish moth monitoring scheme (Nocturna) over a period of 24 years (1993-2016). My main objectives were to explore whether total abundance and biomass have changed over the timeframe examined, and to estimate the degree of correlation between the two variables in these data. As is typical for monitoring programs, only counts of moth individuals have been recorded. In order to obtain information on biomass, I created a predictive model for converting the recorded abundance counts to dry biomass based on species mean wingspan and body robustness. I weighed museum collection specimens of common moth species of variable sizes, and used these data for fitting the model. Additionally, I also investigated how local weather (thermal and precipitation) conditions during the growing season and winter relate to interannual variation in total abundance. Finally, I analysed potentially informative species traits (e.g., wingspan, voltinism, overwintering stage) in relation to population trends of individual species, because such associations could be underlying change in total abundance or biomass. There was no long-term change in total macro-moth abundance or biomass over the 24-year monitoring period. Abundance and biomass were very highly correlated (r > 0.9). In terms of interannual variation, total moth abundance and biomass showed a distinctive pattern suggestive of periodicity, with peaks at approximately 10-year intervals. Local weather conditions were very weakly associated with annual change rates of total abundance, leaving the interannual pattern unexplained. Lichen-feeding and multivoltinism (multiple generations per year) were positively related to population trends, supporting earlier findings. Especially relevant to potential trends in biomass, wingspan showed no relationship with positive or negative trends, which is in line with the high correlation between abundance and biomass in this dataset. My results imply that the total abundance and biomass trends in boreal Europe diverge from those commonly reported from temperate Europe. Further research is required to shed light on factors underlying total insect abundance and biomass trends. The method I developed for converting moth abundance to biomass is applicable to similar work elsewhere

Novel methods for spatial prioritization with applications in conservation, land use planning and ecological impact avoidance

1. Spatial (conservation) prioritization integrates data on the distributions of bio-diversity, costs and threats. It produces spatial priority maps that can support ecologically well-informed land use planning in general, including applications in environmental impact avoidance outside protected areas. Here we describe novel methods that significantly increase the utility of spatial priority ranking in large analyses and with interactive planning. 2. Methodologically, we describe a novel algorithm for implementing spatial prior-ity ranking, novel alternatives for balancing between biodiversity features, fast tiled FFT transforms for connectivity calculations based on dispersal kernels, and a novel analysis output, the flexibility map. 3. Marking by N the number of landscape elements with data, the new prioriti-zation algorithm has time scaling of less than Nlog2N instead of the N2 of its predecessor. We illustrate feasible computation times with data up to billions of elements in size, implying capacity for global analysis at a resolution higher than 0.25 km2, or close to 1- ha resolution for a continent. 4. The algorithmic improvements described here bring about improved capacity to implement decision support for real-world spatial conservation planning problems. The methods described here will be at the technical core of forthcoming software releases

Zonation 5 v2rc4 (Release Candidate) software upload

<p>Second version of Zonation 5 software release: this is a release candidate for review, official release to be found in github. This version introduces as new features, among other things, the modules for environmental impact assessement and scenario analysis. Also the multi-action visualization tool.</p><p>Downloadable files include:</p><p>- Windows installation for executables</p><p>- Linux installation for executables</p><p>- Documentation, sample setups and example data</p><p>- code will be made available with the v2.0 official release (this is release candidate primarily for review purposes)</p><p>A separate release of the official Zonation 5 v2, and further releases, are to be expected in github. </p><p>Update 29.4.2022: official version Z5 v1.0 has now been released. Please see Zonation5 github pages for latest release. https://zonationteam.github.io/Zonation5/</p&gt