SLU-nyhet

Globalisering och klimatförändringar banar väg för invasion och massdöd

Publicerad: 11 januari 2017

Rapporterna avlöser varandra om hur trädarter som funnits i miljontals år drabbas av mystiska åkommor och dukar under i skrämmande fart. Detta orsakas av globaliseringen och klimatförändringarna; två faktorer skapade av människan. I en ny litteraturstudie från SLU illustreras hur bristen på samevolution mellan värdträd och miljö, lika väl som den mer omtalade mellan värdträd och patogen, möjliggör dessa utbrott.

Alla skogar angrips av skadegörare, av vilka lejonparten utgörs av svampar. Omfattningen och utkomsten av sådana angrepp avgörs av naturen på interaktionen mellan angriparen och värden. Den mellan en inhemsk angripare och värdväxten är i regel balanserad. Dessa har utvecklats tillsammans, sannolikt under miljoner år, och värden har därför ett visst försvar mot patogenen, medan patogenen har en viss virulens mot värdväxten. En mindre andel av de angripna värdarna går varje år förlorad, även om denna andel kan variera mellan säsonger beroende på bland annat hur växlande väderförhållanden gynnar eller missgynnar endera part i interaktionen. I regel förskjuts dock inte balansen, och inhemska patogener utgör därför sällan ett existentiellt hot mot inhemska värdar. Därmed inte sagt att de inte kan vara betydande; rotticka, Heterobasidion annosum, är en inhemsk patogen i viss balans med värdträden gran och tall, men den andel avverkade träd som varje år befinns vara otjänligt som timmer är likväl så stort att det kostar skogsindustrin runt en miljard SEK årligen.

Invasiva och framväxande arter

I kontrast mot den balanserade interaktionen står den mellan en främmande, eller invasiv, art och värden. Dessa arter har inte utvecklats tillsammans, varför värden inte har något specifikt skydd. Tvärtom kan de bära på en extrem överkänslighet som aldrig utsatts för något evolutionärt tryck, men som visar sig vara en akilleshäl så sårbar att hela artens existens hotas när den invasiva arten plötsligt introduceras. Denna introduktion sker till den allt överskuggande delen via människans transporter av växtmaterial. Askskottsjukan i Europa är ett exempel på resultatet av en sådan invasion. Svampen som orsakar sjukdomen kommer från Kina, där den lever i bladen hos manchurisk ask utan att skada trädet; troligen för att livnära sig på bladen sedan träden fällt dem. De europeiska askarna har dock visat sig vara extremt känsliga mot detta beteende, trots att svampen alltså aldrig utvecklats som en sjukdomsalstrande parasit. Sådana effekter beror på att det av ren slump finns vissa genotyper bland mikroorganismer som råkar vara våldsamt skadliga mot vissa genotyper bland växter. Det är fullt möjligt att i princip alla existerande växter eller djur har en sådan akilleshäl, en slumpmässig känslighet, mot någon gen i någon existerande mikroorganism, någonstans i världen. Så länge de hålls åtskilda är detta inget problem, men globaliseringen och dess extrema ökning av transporter av människor och varor har gjort det oändligt mycket mer sannolikt att sådana genotyper någon gång råkar mötas. Mikroorganismen kan då plötsligt få rollen som aggressiv patogen och växten blir överkänslig värd, med extrem massdöd som följd.

Alla sorters dramatiska sjukdomsutbrott kan dock inte förklaras med denna avsaknad av samevolution. Exempelvis har Sverige ännu inte drabbats av några allvarliga angrepp av svampen Dothistroma septosporum, som orsakar rödbandsjuka på tall, trots att enskilda symptom har påträffats i Sverige och att den tidigare orsakat förödande utbrott i många andra länder. Detta beror på att sjukdomen regleras av väderförhållanden, som antingen stressar värden och gör den mer mottaglig, eller gynnar patogenen och gör den mer aggressiv. Slumpvisa väderväxlingar har alltid gjort att vissa år blir mer eller mindre fördelaktiga, men de pågående klimatförändringarna kan förvandla tillfälliga extremförhållanden till permanenta tillstånd. Skulle exempelvis vår och försommar i Sverige bli blötare, skulle förutsättningarna för rödbandsjukan bli dramatiskt mycket mer gynnsamma. Riskerna i detta hänseende kretsar alltså kring att vissa inhemska arter i balans med sin värdväxt, eller vissa invasiva arter som hittills inte orsakat någon större förödelse, kan bli betydligt mer livskraftiga, reproducerande eller aktiva om yttre faktorer som fuktighet, temperatur, ljus eller vind ändras. Detta kan exempelvis möjliggöra en högre produktion av inokulum (smittämne) genom att de optimala väderförhållanden då svampen kan bilda fruktkroppar och producera sporer infaller oftare och i längre perioder, men kan även ge angriparen möjlighet att fullfölja fler livscykler under en växtsäsong, eller fler sporer möjlighet att övervintra till nästa. Dessutom kan förstås nya klimatförhållanden öppna upp nya områden för många sjukdomar, som tidigare varit begränsade av för kalla vintrar eller torra somrar.  Förvisso gäller även det motsatta; en patogen som endast kan infektera ett skott från ett träd när det är som allra yngst och skörast har anpassats till att själv producera så mycket inokulum som möjligt vid just denna tidpunkt. Om klimatförändringar skulle tidigarelägga en sådan skottskjutning, skulle patogenen berövas sitt substrat.

Modell för riskbedömning

För den som vill förstå hur, när och varför en invasiv eller inhemsk art får stor inverkan på en viss växt är alltså dessa faktorer högst väsentliga att ha i åtanke. Detta diskuteras i en ny litteraturstudie från institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi vid Sveriges lantbruksuniversitet. Professor Jan Stenlid är en av artikelns författare.

”Det finns i princip två yttre faktorer som driver de många sjukdomsutbrott orsakade av invasiva eller plötsligt aggressiva inhemska arter som vi ser nu", säger Jan Stenlid. "Båda dessa är skapade av människan. Den ena är globaliseringen och de ständigt ökade transporter den för med sig. Dessa gör att nya arter hela tiden introduceras överallt i världen, och effekterna av detta, eller vilka potentiella värdväxter som drabbas, är omöjligt att förutspå. Ena året är det Europas askar, nästa är det Mexicos avocadoodlingar; det enda vi säkert vet är att riskerna ökar linjärt med transporterna. Den andra faktorn är den globala uppvärmningen, som hela tiden gör nya områden mottagliga för invasioner av arter som tidigare inte kunnat etablera sig i dem."

Jan Stenlid och hans medförfattare Jonàs Oliva har konstruerat en teoretisk modell för att belysa hur dessa olika faktorer styr hur omfattande ett angrepp blir. De senaste åren har avsaknaden av samevolution mellan värd och patogen oftast lyfts fram som den viktigaste orsaken till stora sjukdomsutbrott, men modellen bakar även in avsaknaden av evolution med mellan värd och miljö.

Gremmeniella abietina som fallstudie

Ett bra exempel på hur effekten av en invasion påverkas av värdens brist på anpassning till ett nytt klimat, är en barrträdssjukdom som orsakas av svampen Gremmeniella abietina. Den attackerar första- och andraårsskotten på vår vanliga tall.

”Om tallen planteras på bördigare mark blir den mer känsliga för Gremmeniella-angreppen”, säger Jan Stenlid. ”Anledningen till det är oklar, men en teori är att eftersom träd på bördigare mark producerar färre barrårgångar, kommer en större andel av dem att sitta på första- eller andraårsskott när sjukdomen slår till. Vi vet också att när tallar av sydlig härkomst planterats i nordligare miljöer, har skadorna till följd av Gremmeniella blivit allvarligare. Detta tros bero på att individer som anpassats till ett sydländskt klimat invintrar senare, det vill säga försätter sig i en sorts köld- och torkresistent dvala för att överleva vintermånaderna. Därför får de frostskador i den tidiga nordliga vintern, vilket sänker motståndskraften mot Gremmeniella.”

"Missanpassat beteende, som en sen invintring, är ganska vanligt när en produktionsväxt introduceras till en ny miljö,”, säger Jan. ”Den kan visserligen bli långt mer produktiv än den någonsin varit i sitt ursprungliga habitat, bland annat för att den tas ifrån sina naturliga parasiter och hamnar i ett ekosystem där ingen art utvecklats till att kunna leva som patogen på den. Men ofta har denna effekt en baksida, i det att trädet inte utvecklats för den lokala miljön och därmed inte allokerar sina resurser på ett sätt som skyddar den i längden.”

Gremmeniella är också ett bra exempel på en sjukdom som kan komma att påverkas drastiskt av klimatförändringarna. Sjukdomen är i vanliga fall lågintensiv, men kan under vissa speciella betingelser vandra från barren till grenarna och döda träden. Detta händer bara när mängden inokulum är tillräckligt stor, vilket vanligtvis bara sker i ovanliga treårscykler där ett gynnsamt år med kalla och regniga somrar och varma och blöta vintrar tre år senare följs av ett lika gynnsamt år. Sådana vintrar och somrar spås öka markant med de pågående klimatförändringarna. Just dessa betingelser är för övrigt också gynnsamma för en hel rad andra patogener.

"Vetenskapligt grundade riskbedömningar och estimeringar av skador är essentiella för att vi ska till fullo förstå vilken effekt globaliseringens transporter och de pågående klimatförändringarna har på jordens ekosystem", avslutar Jan Stenlid. "Fallstudier liknande den för Gremmeniella kommer att vara viktiga komponenter i det arbetet."


Kontaktinformation

jan.stenlid@slu.se, 018-671807

Sidansvarig: marten.lind@slu.se