Heating the heath: How 23 years of experimental warming changes an alpine biodiversity hotspot
Abstract
Arktisk-alpine område blir varmare som følge av klimaendringane. Dette kan endra plantesamfunn ogføra til tap av artsmangfald. Reinroseheier, dominert av dvergbusken reinrose (Dryas octopetala) erblant dei mest artsrike plantesamfunna som finst i skandinaviske fjell. For å studera effekten avhøgare temperatur på reinroseheier blei det i 2000 sett i gang eit forsøk med oppvarmingskammer(open top chambers, OTC) på Sanddalsnuten (1554 moh.) på Finse. I 2023 undersøkte eglangtidseffekten av oppvarming på dette plantesamfunnet gjennom ein vegetasjonsanalyse med høgtaksonomisk oppløysing for karplanter, mose og lav. I tillegg gjorde eg målingar av plantehøgde,jordfukt, vegetasjonsindeksen NDVI og blomsterrikdom.Langtidsoppvarming førte til lågare dekning og artsrikdom av lav og mose. Mangfaldet ogjamleiken i plantesamfunnet var lågare med oppvarming, og artssamansetning var annleis.Oppvarming ga høgare dekning av plantestrø og daud reinrose, men førte ikkje til endringar idekninga av funksjonelle karplantegrupper eller artsrikdomen til karplantene. Vegetasjonen generelt,og reinrosa spesielt, var høgare med oppvarming. Saman med meir plantestrø kan det ha gitt meirskugge som førte til at lav- og moseartane gjekk tilbake. Eit tørrare miljø kan ha bidratt til dette, då egfann ein ikkje-signifikant tendens mot tørrare jord med oppvarming. Auken i strø og daud reinrosekan skuldast at ekstremvær, som heitebølger og tørke, har blitt forsterka av eksperimentelloppvarming. At karplantene elles reagerte lite på høgare temperatur kan vera fordi dei er begrensa avvatn og næringsstoff, sidan dei veks på ein tørr rabb med tynt jordsmonn. Det kan òg skuldast atArktisk-alpine planteartar er sakteveksande og langlevde, eller at reinrosa har ein sterk dominans iplantesamfunnet som gir lite plass til at andre artar kan auka i omfang. Høgt mangfald iplantesamfunnet kan òg ha bidratt til stabilitet og gjort det motstandsdyktig mot endringar. Reinrosaviste ein ikkje-signifikant tendens mot større blomsterrikdom med oppvarming, som kan tyda på athøgare temperatur kan gi større reproduksjonsevne.Studien min viser at lav og mose blei mest påverka av langtidsoppvarming i reinroseheia. Deter derfor er viktig å inkludera desse artsgruppene i studiar av klimaendringar då dei utgjer ein viktigdel av artsmangfaldet og økosystemfunksjonane i Arktisk-alpine plantesamfunn. Lågproduktive ogtørre reinroseheier kan moglegens vera meir motstandsdyktige mot høgare temperaturar enn andreArktis-alpine naturtypar, men desse artsrike samfunna kan likevel bli fattigare med oppvarming overlengre tid. Sidan desse plantesamfunna endrar seg sakte er det viktig å oppretthalda langtidsforsøk forå forstå kva slags konsekvensar framtidige temperaturstigningar kan ha for artsmangfaldet deira. Climate change is increasing the temperature of Arctic and alpine areas, which can alter plantcommunities and lead to loss of biodiversity. One of the most species-rich plant communities inScandinavian mountains are Dryas heaths, named after the dominant dwarf shrub Dryas octopetala.In 2000, an experiment with open top chambers (OTCs) was started to study the effects of highertemperatures on Dryas heaths at Mt. Sanddalsnuten (1554 m asl.) in Finse, southwest Norway. In2023, I studied the effects of long-term warming on the plant community by performing a vegetationanalysis with high taxonomic resolution for vascular plants, lichens, and bryophytes. I also measuredvegetation height, soil moisture, normalized difference vegetation index (NDVI), and flowerabundance.Long-term warming led to a decrease in the cover and richness of lichens and bryophytes, adecline in community diversity and evenness, and altered species composition. The cover of litter anddead Dryas increased with warming, but the cover of vascular plant functional groups and vascularplant richness was not affected. Warmed plots had taller vegetation and Dryas canopies. Shading fromtaller vascular plant and their litter may have caused the decline in lichens and bryophytes. A drierenvironment could have contributed to this, as I found a non-significant trend of decreasing soilmoisture in warmed plots. Increased cover of litter and dead Dryas could be due to extreme events,such as heatwaves or droughts, being amplified by experimental warming. The small response ofvascular plants to warming could be a result of water and nutrient limitations, as the heath is situatedon a dry ridge with shallow soil. It could also be because of the slow growth and longevity of Arctic-alpine plants, or because the dominance of Dryas leaves little room for other species in thecommunity to increase. In addition, the existing high diversity in the Dryas heath could have providedstability and resistance to environmental changes. There was a non-significant trend of increasingflower abundance in Dryas in warmed plots, which could indicate a higher reproductive effort withincreased temperatures.My study shows that lichens and bryophytes responded most strongly to long-term warmingin the Dryas heath. Given their importance for biodiversity and ecosystem functions in Arctic-alpineplant communities, lichens and bryophytes are important to include in studies of climate change. Dryand low-productive Dryas heaths may be more resistant to higher temperatures than other Arctic-alpine habitats, but long-term warming could eventually impoverish these diversity hotspots. Giventhe slow changes in these communities, long-term experiments are necessary to understand whateffects higher temperatures can have on their biodiversity in the future.