Identifying drivers of calving in Svalbard Reindeer

Abstract

I sesongbaserte miljøer har viktigheten av å sammenfalle kalving med vårstart og plantevekstsesongens oppstart ført til at store planteetere kalver svært synkront. Tidspunkt for kalving påvirker kroppskondisjon og fremtidig reproduktivt potensiale hos både mor om avkom. Drektighetslengden kan i liten grad endres, og parring foregår når det ikke foreligger informasjon om vårens forhold. Klimaendringer har medført tidligere vårstart. Dersom planteetere i nordlige strøk ikke klarer å endre kalvingstidpunkt i takt med tidligere vårstart, kan det oppstå et misforhold mellom næringsbehov og ressurstilgjengelighet.

I denne oppgaven ønsket jeg å undersøke tidspunktet for kalving hos Svalbardrein, en art som utviser svært synkron kalving og som befinner seg i en «hot-spot» for klimaendringer. Jeg brukte data fra GPS-merkede simler i årene 2009-2022 for å indentifisere faktorer og trender på kalvingstidspunkt og synkronitet. I tillegg brukte jeg median kalvingsdato fra årene 1979-1981 og 1996-1998 for å avdekke eventuelle trender i et lengre tidsrom. Jeg predikerte at tidligere vårstart ville føre til tidligere kalving, og at lengre plantevekstsesong ville føre til mindre synkron kalving. På individnivå predikerte jeg at å ikke ha reprodusert året før, høyrer kroppsvekt, optimal alder og gunstige høst, vinter- og vårforhold ville føre til tidligere kalving.

Bruk av median kalvingsdato avdekket ingen trend for kalvingstidspunkt mellom 1979 og 2022. Ved bruk av individuelle kalvingsdatoer mellom 2009-2022 ble det funnet en trend mot senere kalving. Årlig inntraff kalving 0.31 dager senere, og forårsaket en 4 dagers forsinket kalving i perioden. Det var ingen trend for endret synkronitet, som viste seg å være drevet av innenårsvariasjon i mødres kroppsvekt og tidspunkt for vårstart foregående år. Mors kroppsvekt på senvinteren var enste faktor som påvirket individuelt tidspunkt for kalving (-0.37 dager/kg). Denne effekten skyldtes i like stor grad mellomårvariasjon i gjennomsnittlig kroppsvekt og individuell innenårsvariasjon. I tillegg ble det identifisert at reproduksjon førte til 1,7 dagers senere kalving i påfølgende år. Ingen av værvariablene påvirket kalvingstidspunktet.

Bestanden av Svalbardrein i studieområdet har nesten tredoblet seg mellom 2009-2022. Tetthetsavhengige faktorer kan derfor være med på å forårsake forsinket kalving og forhindre økt kroppsvekt, tross et mildere klima. Mors kroppsvekt påvirker både enkeltindividers tidspunkt for kalving og synkronitet. Hvorvidt dette skjer ved å avgjøre tidspunkt for eggløsning eller drektighetslengden, er usikkert. Uteblivende respons på inkluderte værvariabler indikerer at tidspunkt for kalving er mindre sensitivt ovenfor været enn hva reproduksjonsraten er. Kostnaden ved å reprodusere tydeliggjør avveiningen som knyttes til reproduksjon, og skyldes muligens at investering i avkom forsinker akkumulering av fettreserver på sensommeren, og medfører senere eggløsning. Så vidt jeg vet, er dette første studie som har identifisert en trend mot senere kalving hos noen underart reinsdyr. Dette roper varsku om en potensielt inntreffende trofisk mismatch. For planteetere som er utsatt for hurtige klimaendringer vil det være viktig å opprettholde kjennskapen til kalvingstidspunkt og synkronitet også i fremtiden.

In seasonal environments, the importance of a well-timed calving that matches spring start and onset of plant growth has resulted in a highly synchronous calving season in large herbivores. Timing is important because it determines both neonatal and parental resource allocation and future reproductive potential. Gestation length is relatively fixed, and mating takes place when no reliable cues about spring conditions are available. Climate change has resulted in earlier spring start. A valid concern is that norther herbivores are not able to follow suit by calving earlier, resulting in an increasing mismatch with annual green up of plants. There is a need for studies investigating environmental and individual drivers of timing of calving.

In this thesis I aimed to investigate the calving phenology of the Svalbard reindeer, a species with a highly synchronized calving season inhabiting a climate change hot spot. I used data from GPS-marked females between 2009-2022 to identify drivers and temporal trends of calving and associated synchrony (i.e. length of calving season). In addition, I added median calving dates from population censuses in the period 1979-1981 and 1996-1998 to identify longer-term temporal trends in calving. I predicted that an advanced spring start would lead to a trend towards earlier calving, and a longer plant growth season would lead to a less synchronous calving season. At the individual level higher body mass, prime age, no cost of reproduction last year and favorable autumn, winter and spring conditions were predicted to cause earlier calving.

Analysis of temporal trends using median calving dates revealed no significant trend for the period 1979-2022. However, when using individual calving dates between 2009-2022 a trend towards delayed calving was identified, despite advancing spring. For every year annual calving happened on average 0.31 days later, causing in total a 4-day delay in the period. There was identified no significant trend for synchrony, which turned out to be driven by annual variation in body mass and spring onset previous year. Late winter maternal body mass was found to be the only individual variable driving timing of calving (-0.37 days/kg). This effect was equally split between interannual differences in mean body mass and individual variation in body mass within years. There was a significant cost of reproduction which led to a 1.7 days delayed calving in the following year. None of the weather variables explained significant variation in calving date.

The population in the study area has seen a threefold increase between 2009-2022. Hence, density dependent factors could be the underlying cause to delayed calving and absence of increased maternal body mass, despite more benign climatic conditions. Maternal body mass is an important driver of both timing of individual calving and calving synchrony, but whether it works through facilitating earlier conception or shortening gestation remains unknown. A lack of response to weather variables suggests that date of calving is less sensitive to weather events than calving loss. A cost of reproduction highlights the trade-of related to reproduction, probably caused by offspring investment delaying ovulation due to delayed buildup of reserves in late summer. To my knowledge this study is the first to report delayed calving for any reindeer subspecies, warning of a potential occurring trophic mismatch. The timing and synchrony of calving is an important metric to continue monitoring for large herbivores subjected to rapid climate change.