Human induced climate change will affect global biodiversity considerably. One of the most studied consequences is climate driven redistributions of species. Simultaneously, increasing land development resulting in habitat loss will add difficulties for species to adapt and redistribute under changing climate. Failing to move or adapt, species face a risk of extinction. The high latitude and high altitude species are facing increased risk of extinction because these species have limited possibilities to retreat and the warming has been faster in northern high latitudes than other regions
Protected areas are likely to aid species in adapting to the changing climate by preserving high quality natural habitats where species can thrive. However, due to extensive land use and habitat degradation protection cannot always cover a sufficient amount of high quality habitat. In this case, habitat restoration can be the solution to improve habitat quality and availability, which can have positive effects on the ability of species to move and persist under climate change.
The aim of this thesis is to shed light on how protected areas have been able to mitigate the negative effects of the current climate change. In addition, it studies the role of habitat quality in the processes of redistribution events. Lastly, the thesis evaluates how habitat enhancement by restoration affects the abundances of species threatened by wide-scale habitat loss and degradation. The focal species of the thesis are birds, owing to the extensive, long-term Finnish monitoring data which are unique even in a global perspective.
In the first chapter, I study changes in abundance of the past five decades on the trailing range edge of northern and leading range edge of southern bird species. This study shows that protected areas help northern bird species maintain their abundances on the southern boundary of their current area of distribution, while aiding certain southern bird species spread to new territories on the northern boundary of their distribution area. This suggests that protected areas are able to slow down the northbound retreat of species, but also facilitate northward range expansions of southern species.
The second chapter studies if the effect of conservation in mitigating climate driven changes observed in the first chapter increases with increasing coverage of the protected area network. The results show that in northern and central Finland the increasing protected area coverage in the landscape is indeed associated with communities that are more stable and less affected by climate driven changes. However, such effect was not found in southern Finland, where the protected area coverage was very low, and in fact could be too low to support detectable levels of community resilience against climate change.
Populations and communities are shown to be more resilient to environmental changes when higher proportions of suitable high-quality habitat is available. Thus habitat quality could certainly explain the results gained in chapters I & II. The chapter III studies the effect of habitat quality on the occurrence of the white-backed woodpecker. Woodpeckers occupied more frequently the high-quality habitat patches than lower quality patches suggesting that colonization events are more and local extinctions less frequent on these sites. Thus, high-quality habitats seem to enhance the ability of species to move and persist and therefore, protection of these sites should be a priority under the redistributing outcome of climate change.
Chapter IV shows that habitat quality can be further improved through restoration. Counteracting the overgrowth of wetlands rapidly increased the number of staging and breeding birds. Many waterbird species are threatened and declining due to eutrophication and overgrowth and the results show that wetland management can mitigate these negative developments.
The thesis concludes that protecting high-quality habitats can mitigate climate change driven range and community changes. However, current trajectories of conservation seem to be inadequate to preserve the current biodiversity. Therefore, to meet the aims to prevent further biodiversity loss, extensive and rapid efforts to increase protected area coverage and connectivity are direly needed. The main conclusion of this thesis support these acts and the benefits this will have for preserving biodiversity in the future.Ilmastomuutoksella on todettu olevan huomattava vaikutus elinkirjoon. Sen tunnetuimpia seurauksia ovat levinneisyysaluemuutokset. Samanaikainen elinympäristöjen heikentyminen ja pirstoutuminen hankaloittaa lajien sopeutumista muuttuvaan ilmastoon. Mikäli lajit eivät pysty sopeutumaan tai siirtymään, niiden riski kuolla sukupuuttoon kasvaa. Etenkin pohjoiset lajit ovat vaarassa, sillä lämpeneminen on ollut nopeinta boreaalisella ja arktisella vyöhykkeellä ja näillä alueilla siirtymismahdollisuuksia rajoittavat jäämeri sekä kölivuoristo.
Suojelualueiden on oletettu auttavan sopeutumaan ilmastonmuutokseen säilyttämällä korkealaatuisia elinympäristöjä, joissa lajit voivat menestyä. Laaja-alaisen elinympäristöjen laadun heikkenemisen vuoksi suojelu ei pysty välttämättä turvaamaan kohtuullista määrää korkealaatuisia elinympäristöjä. Tällöin elinympäristöjen kunnostaminen voi luoda lisää korkealaatuisia ympäristöjä, mikä voi puolestaan parantaa lajien kykyä siirtyä ja sopeutua.
Väitöskirjani tarkoitus on tutkia ovatko suojelualueet kyenneet lieventämään ilmastomuutoksen epäedullisia vaikutuksia elinkirjoon. Tutkin, miten elinympäristön laatu vaikuttaa ilmastosta johtuviin levinneisyysaluemuutoksiin sekä onko kunnostuksella vaikutusta elinympäristöjen heikkenemisestä kärsivien lajien yksilömääriin. Väitöskirjani kohdelajeja ovat linnut, sillä suomalainen laaja ja pitkäjänteinen linnustonseuranta tarjoaa maailmanlaajuisesti ainutlaatuisen aineiston tutkia edellä mainittuja luonnon tapahtumaketjuja.
Ensimmäisessä osatyössä tutkin viimeisen viiden vuosikymmenen aikana tapahtuneita runsausmuutoksia lintulajien levinneisyysalueiden reunoilla. Verrattuna suojelemattomiin alueisiin, suojelualueilla pohjoiset lintulajit säilyivät runsaampina levinneisyytensä eteläreunalla. Vastaavasti osa eteläisistä lajeista runsastui suojelualueilla enemmän kuin suojelemattomilla levinneisyysalueen pohjoisreunalla. Suojelualueet vaikuttavat hidastavan pohjoisten lajien vetäytymistä, mutta myös auttavan eteläisiä lajeja levittäytymään kohti pohjoista.
Toisessa osatyössä tutkin, voimistuuko suojelualueiden ilmastovaikutusten ehkäisy suojelualueverkoston kattavuuden kasvaessa. Pohjois- ja Keski-Suomessa kattavampi suojelualueverkosto oli yhteydessä kasvaneeseen kykyyn puskuroida ilmastosta johtuvia lintuyhteisömuutoksia. Vastaavaa yhteyttä ei kuitenkaan havaittu Etelä-Suomessa, jossa suojelualueiden kattavuus oli hyvin alhainen, ja voi hyvinkin olla liian alhainen osoittaakseen merkittävää sietokykyä ilmastosta johtuvia yhteisömuutoksia vastaan.
Lajien kestokyvyn ympäristömuutoksia vastaan on osoitettu kasvavan korkealaatuisten elinympäristöjen saatavuuden parantuessa. Siksi elinympäristön laatu voisi selittää havaitut suojelualueiden myönteiset vaikutukset. Tutkin tätä kolmannessa osatyössä valkoselkätikan osalta. Tikkojen havaitsemistodennäköisyys oli huomattavasti suurempi korkealaatuisissa kuin huonompilaatuisissa elinympäristöissä. Tulokset viittaavat siihen, että tikat asuttivat korkealaatuiset elinympäristöt huonompilaatuisia useammin ja vastaavasti hylkäsivät ne huonompilaatuisia harvemmin. Elinympäristön korkea laatu vaikuttaa siten parantavan tikkojen mahdollisuuksia siirtyä ja säilyä, ja näiden suojelun tulisi olla etusijalla ilmastonmuutoksen haittavaikutuksia torjuttaessa.
Neljäs osatyö osoittaa, että elinympäristön laatua voidaan parantaa kunnostamalla. Kosteikkojen umpeenkasvun torjuminen kasvatti lintujen määriä nopeasti. Rehevöityminen ja umpeenkasvu uhkaavat monia vesilintuja, ja kosteikkojen kunnostuksella uhkaa voidaan torjua.
Väitöskirjan johtopäätös on, että suojelemalla ja kunnostamalla korkealaatuisia elinympäristöjä voidaan lieventää ilmastomuutoksen aiheuttamia levinneisyysalue- ja yhteisömuutoksia. Nykyinen suojelutoimien laajuus on osoittautunut riittämättömäksi tavoitteessa ehkäistä elinkirjon väheneminen. Siksi tämän tavoitteen saavuttamiseksi tarvitaan laajoja ja nopeita toimia suojelualueverkoston kattavuuden ja kytkeytyneisyyden kasvattamiseksi. Väitöskirjani tulokset tukevat näitä toimia sekä niiden mukanaan tuomia hyötyjä elonkirjon säilyttämiseksi seuraaville sukupolville
