Insektovervåking på Østlandet 2020 – Rapport fra første feltsesong

Abstract

Åström, J., Birkemoe, T., Davey, M., Ekrem, T., Fossøy, F., Hanssen, O., Laugsand, A., Sverdrup-Thygeson, A., Ødegaard, F. 2020. Insektovervåking på Østlandet 2020 – Rapport fra første feltsesong. NINA Rapport 1878. Norsk institutt for naturforskning. Denne rapporten beskriver arbeidet med en generell insektovervåking på Østlandet i 2020, og markerer starten på en langsiktig overvåking av insekter i Norge. Prosjektet er finansiert av Miljødirektoratet og er en oppfølging av metodeutvikling og et mindre pilotforsøk som ble gjennomført i Trøndelag i 2018 og 2019. Overvåkingen er per 2020 begrenset til Østlandet og til ho-vedøkosystemene skog og semi-naturlig mark/jordbruksmark. Prioriteringen av disse hovedøkosystemene er begrunnet i anbefalinger fra tidligere rapporter, men overvåkingen kan utvides til andre økosystem i fremtiden og til andre geografiske områder. Arbeidet med å prosessere prøvene er fortsatt i gang når dette skrives. Feltsesongen strakk seg inn i oktober 2020, og prøvene må igjennom en rekke behandlingstrinn etter at de er samlet inn, - fra manuell håndtering, genetiske analyser, bioinformatikk og statistiske analyser. Rapporten begrenser seg derfor til analyser og konklusjoner som er mulige å utføre i november 2020. Prosjektet bærer fortsatt et visst preg av metodeutvikling, der særlig metastrekkodingen av insekter fortsatt forbedres. En omfattende vurdering av hele overvåkingen kan gjennomføres etter et første omdrev på 5 år, og eventuelle forandringer i insektfaunaen forventes å kunne påvises etter 10-15 år. Denne rapporten inkluderer begrunnelser for en utarbeiding av indikatorer for insekter i ulike økosystemer. Slike indikatorer er vanskelige å operasjonalisere per i dag, da vi mangler grunnleggende data på forekomsten av insekter, men den anbefalte overvåkingsdesignet og innretningen er godt egnet til å samle inn de datasettene som trengs for å ferdigstille indikatorer i fremtiden. Det er imidlertid behov for å etablere overvåkingslokaliteter i referansetilstanden for å kunne vurdere hva som er god tilstand i insektfaunaen på sikt. I 2020 ble 10 lokaliteter i semi-naturlig mark og 10 lokaliteter i skog valgt ut for overvåking. Disse danner de første lokalitetene i et rullerende skjema, der man besøker 10 nye lokaliteter i hvert økosystem i årene 2020-2024, for så å vende tilbake igjen til de opprinnelige lokalitetene i 2025. På denne måten blir totalt 50 lokaliteter i semi-naturlig mark og 50 lokaliteter i skog besøkt på Østlandet i løpet av en 5-års periode. Overvåkingen kan utvides med tilsvarende antall i andre regioner. Overvåkingslokalitetene i de to hovedøkosystemene ble valgt ut ifra GIS-informasjon og tilgengelige flyfoto. Semi-naturlig mark er vanskelig å identifisere på denne måten, da det savnes dekkende, systematisk informasjon om hevd og den aktuelle tilstanden på de fleste gressmarker. Det er fortsatt et åpent spørsmål hvordan dette økosystemet skal operasjonaliseres og om overvåkingen skal utvides til å inkludere mer intensivt drevne arealer. Vi anbefaler en bredere overvåking i jordbrukslandskapet generelt, heller enn å prøve å begrense seg til en relativt sjelden habitattype, som for eksempel semi-naturlig eng, slik den er definert i Natur i Norge. Skog derimot, er enklere og kan identifiseres ut ifra tilgjengelig kartinformasjon slik at utvalget av overvåkingslokaliteter speiler mye av variasjonen i økosystemet. På hver overvåkingslokalitet ble det satt ut to malaisefeller. Disse fanger et bredt spektra av insekter, men særlig veps og fluer (Hymenoptera & Diptera). I 2020 testet vi to intervaller i tøm-mingene av fellene for å avklare hvor hyppig disse må være for å bevare kvaliteten i insektfangstene. Tømming ble gjennomført hver andre uke, parallelt med tømming hver fjerde uke. Vi kan derfor sammenligne de kumulative insektfangstene i de ulike tømmingsregimene. I tillegg til de to malaisefellene hadde skogslokalitetene i også fire vindusfeller, særskilt rettet mot å fange biller (Coleoptera). I disse ble det også testet ut to konserveringsvæsker, henholdsvis etanolblanding og propylenglykol + etanolblanding i en kryss-over design med testen av tømmingsintervall. Disse testene undersøker mulighetene for å minke antallet felletømminger for å spare kostnader. 2020 er et spesielt år på flere måter, der koronaepidemien har fått konsekvenser for vidt forskjel-lige aktiviteter. Prosjektet ble berørt gjennom at malaisefellene ikke kunne leveres på tid grunnet problemer i leveransekjeden til produsenten. Den sene leveransen fikk som konsekvens at lokalitetene ble startet opp enten i sluttet av mai, eller i slutten av juni, når aktiviteten til insektene på flere plasser allerede var godt i gang. Vi savner derfor data fra starten av insektsesongen på flere lokaliteter i 2020. Fellene ble tømt mellom 8 og 11 ganger på hver av de 20 lokalitetene for et totalt antall på over 500 prøver. De endelige resultatene er ikke tilgjengelige ennå, men vi har per i dag prosessert mer enn 1.9 kg insekter (tørrvekt) fordelt over mer enn 11 000 taksa (identifiserbare skilte arter). Fortsatt mangler vi artsidentifikasjon på ca. 59% av disse taksa, noe som først og fremst grunnes manglende strekkodebibliotek for alle norske arter. Vi mangler spesielt mange strekkoder for fluer og veps. Artsidentifiseringene av disse funnene vil stadig bli bedre da bioinformatikken kan gjentas i ettertid etter hvert som biblioteket bygges ut. I samarbeid med NTNU Vitenskapsmuseet bygger vi nå ut biblioteket med strekkoder for over 300 norske arter og komplementerer med strekkoder fra 30 arter som tidligere var dårlig representert i Barcode of Life Data Systems (BOLD). En kontinuerlig forbedring av strekkodebiblioteket er en viktig del av et løpende overvåkingsprogram for insekter. Til tross for at denne metodikken fortsatt ikke kan identifisere en stor del av individene til art, innebær metastrekkodingen at man kan prosessere og dermed identifisere langt større prøvemengder enn hva man hadde klart med tradisjonelle metoder. Som tidligere nevnt er resultatene fortsatt foreløpige, men per desember 2020 har vi ikke grunn til å anbefale en generell tømmingsfrekvens på fire uker. Det ser ut til at vi klarer å identifisere flere insekter fra feller som stått ute to uker en fire, slik at presisjonen i overvåkingen går ned med en mindre hyppig tømmingsfrekvens. Det dårligere resultatet med den lengste tømmings-frekvensen kan muligens forklares med lavere kvalitet på materialet ved at DNAet i insektene har begynt å brytes ned før analyse. Alternativt kan det forklares med problem knyttet til å analysere de større mengdene insekter som en lengre tømmingsfrekvens gir. Årsaken er noe vi fortsatt undersøker. Bortsett fra i et fåtall tilfeller virker fellene ikke ha blitt fulle i etter fire uker. Derfor kan et intervall på fire uker fortsatt være en mulighet i fremtiden hvis den suppleres med tømminger hver andre uke i varme lokaliteter i visse perioder. Hvis vi klarer å forbedre kvaliteten på metastrekkodingen, slik at vi finner en større del av innholdet også i de større prøvene, kan tømmingsintervallet revurderes. Den parallelle innsamlingen med vindusfeller og malaisefeller i skogsmark gjør det mulig å sam-menligne typene av funn som disse ulike fellene gir. Det er hovedsakelig innen biller som vindusfeller har sin styrke, og de foreløpige resultatene viser at vindusfellene øker mengden biller som blir fanget inn betydelig, i tillegg til de som blir fanget med malaisefellene. Vindusfellene fanger de billearter som ikke ofte går i malaisefeller, og i våre data stod de for en større del av fangstene av de arter som bare ble funnet kun ved et tilfelle. Dette tyder på at vindusfeller fanger mer av de sjeldne billeartene enn malaisefeller, og at de derfor gir verdifull informasjon om in-sektfaunaen i skog. Ut ifra disse foreløpige analysene anbefaler vi å fortsette med vindusfeller i skogsmark. Dataene fra undersøkelsene i 2020 inkluderer i tillegg til artsbestemmelse av insekter også en rekke miljøvariabler. Det har vært gjennomført ANO-kartlegging ved insektfellene, og i skog har også en forenklet landsskogstaksering blitt gjennomført. I tillegg har det blitt samlet inn data på temperatur og luftfuktighet ved fellene. Disse dataene vil bli offentlig tilgjengeliggjort så langt det går via GBIF, ved bruk av den såkalte «Event core-standarden» som muliggjør kobling av miljø-data og annen felles informasjon knyttet til enkelte artsfunn i en hierarkisk struktur. Disse dataene, som vil følge FAIR-prinsippet for forskningsdata vil gjøres tilgengelige så snart vi er klare med kvalitetssikringen av funnene. Kostnadene for overvåkingen ser ut å følge de tidligere estimatene relativt godt. Kostnadene knyttet til selve tømmingene har vist seg være mindre enn hva vi fryktet, mens miljøundersøkel-sene og oppstarten av feltarbeidet ble dyrere enn hva vi hadde regnet med. En del av arbeidetkan forventes å bli billigere etter hvert, da det bygges rutiner i et løpende opplegg, men vi forventer oss ikke store kostnadsbesparinger i fremtiden. Rapporteringsfristen i starten av desember bør forskyves til våren etterfølgende år, da dette vil gjøre det mulig å beskrive dataene fra hele året og gi større mulighet for analyse og refleksjon over årets resultater. Gitt lignende budsjettrammer i 2021, anbefaler vi å fortsette opplegget i 2020, med 20 nye lokaliteter fordelt i jordbrukslandskap og skog. Utvalget i jordbrukslandskapene bør ikke begrenses til ekstensivt brukte semi-naturlige marker, men gjenspeile en større variasjon i driftsformer. Ved en hypotetisk økning av midlene for kommende år, anbefaler vi i første omgang en geografisk utvidelse til andre landsdeler.

Åström, J., Birkemoe, T., Davey, M., Ekrem, T., Fossøy, F., Hanssen, O., Laugsand, A., Sverdrup-Thygeson, A., Ødegaard, F. 2020. Insect monitoring in Eastern Norway 2020 – Report from the first field season. NINA Report 1878. Norwegian institute for nature research. This report documents six months of general insect monitoring in Eastern Norway in 2020, which marks the start of a continuous insect monitoring scheme in Norway, financed by the Norwegian Evironmental Agency. The work follows previous methodological development and a brief pilot study in Trøndelag performed in 2018 and 2019. The scope of the monitoring program is currently limited to the region of Eastern Norway, and to the major ecosystems of forest and semi-natural land/agricultural land. This prioritization was based on recommendations in earlier reports, but the program and methodologies are extendable to other ecosystems in the future, as well as to other geographical regions. The processing of samples from 2020 is still ongoing at the time of writing, as the field season extends into October, and the samples must pass through several stages after collection, from manual processing and genetic analysis, to bioinformatics, and statistical analysis. The current report must limit itself to the analyses and conclusions possible within November 2020. The work is to an extent still characterized by methodological optimization, particularly for the metabarcoding stages of the process. A comprehensive evaluation of the monitoring scheme should be possible after a complete sampling cycle of 5 years, and evidence for potential changes in the insect fauna is expected to be detectable after about 10-15 years. This year’s report includes considerations for the development of indicators for insects in various ecosystems. Such indicators are currently difficult to operationalize without extensive data of insect occurrences, but the current project is well suited to gather the requisite information. In 2020, 10 sites in semi-natural grasslands, and 10 sites in forests were selected for monitoring. These will be the first locations in a staggered survey scheme, were 10 new locations will be visited each year in each ecosystem type during the 2020-2024 seasons, before circling back to revisit these original sites in 2025. With this set-up, a total of 50 sites will be visited in semi-natural grasslands and forest, respectively, throughout Eastern Norway during a period of 5 years. The monitoring can be extended to other geographical regions using a similar rotating sampling scheme. Monitoring sites of the two ecosystem types were randomly selected from the ecosystems identified in existing GIS-layers and aerial photographs. Semi-natural grasslands are difficult to identify with this method, since we lack a systematic mapping of land management and the current state of most grasslands in Norway. It is still an open question how to operationalize this ecosystem, and whether it should be extended to include agricultural land in a wider sense, including more intensively managed landscapes. We recommend a wider monitoring of the agricultural landscape in general, rather than limiting efforts to the relatively rare semi-natural meadow ecosystem as defined in a stricter botanical sense. In contrast, forests are less problematic to identify from existing GIS-layers and aerial photographs, and the randomly selected monitoring localities cover much of the available variation within the type. In each ecosystem type, two Malaise traps were set up, which collect a broad spectrum of insects, albeit with a focus on flies and wasps (Diptera & Hymenoptera). In 2020, we tested out different intervals for emptying the traps, by emptying the traps every two weeks in parallel with every four weeks. This is done by using identical traps over the same time periods, such that the cumulative catches of two 2-week samples can be directly compared to the catches in the single 4-week sample. Each location had two Malaise traps, set up in a column, which were emptied at different time intervals. The forest sites had, in addition, four window traps that specifically target beetles (Coleoptera). These traps also tested out different preservation liquids (ethanol vs. a propylene glycol + ethanol mixture), in a crossed design with the emptying intervals. These tests investigate the possibility to reduce the number of trap collections in order to reduce costs, while avoiding evaporation or dilution by rainwater, to which window traps are particularly susceptible. 2020 has been an unprecedented year in many respects, where the Corona epidemic has had consequences for a wide range of activities. This project was affected by a delayed delivery of the Malaise traps, due to interruptions in the supply chain of the producer. The late delivery caused the sites to be set up in either late May or late June, when the insect flight activity was well underway. We therefore lack monitoring data for the start of the season for several sites in 2020. The traps were emptied between 8 and 11 times per site throughout the season, for a total of over 500 individual samples. The final results are still pending, but to date we have processed more than 1.9 kg of insects (dry weight), spanning over 11 000 individual taxa (distinct species). We still lack an identification to the species level of approximately 59% of these taxa, which foremost is caused by a lack of barcodes for the complete Norwegian entomofauna. We especially lack barcodes for many flies and hymenopterans. The species identification will continue to improve in the future and can be rerun retroactively as the barcode libraries are successively filled. To that end, we have added over 300 Norwegian species to the barcode library, in cooperation with NTNU, and in addition added complimentary barcodes of species with limited representation in the Barcode of Life Data Systems (BOLD). A continuous improvement of the barcode libraries is an important component of a long-term monitoring program. Despite the current short-comings of this technology to identify a large portion of the insects, the metabarcoding methodology still enable us to process, and thereby to identify, vastly larger sample sizes than would have been possible with traditional identification methods. While the results from this year’s monitoring are still preliminary, we haven’t found support for switching to a 4-week sampling schedule. We appear to identify a higher diversity within the two 2-week samples compared to the single 4-week sample, i.e. the precision seems to decrease with a less frequent trap emptying schedule. This could be explained either by a lower sample quality, due to a partial decay of the insects, or by problems associated with the metabarcoding of larger samples. We are still analysing the underlying cause, and hope to improve the analysis techniques, so that we can identify a greater proportion of the larger samples in the future. Apart from a few cases, the traps themselves do not seem to fill up during the 4-week emptying periods. Therefore, 4-week samplings may still be a viable option, if it is combined with more frequent sampling in some locations during warmer periods and the quality of the metabarcoding can be increased for the longer sample periods. The parallel sampling of window and Malaise traps makes it possible to compare trap types to each other. The main strength of the window traps is with the collection of beetles, and the preliminary analyses indicate that these traps substantially increase the beetle catches. The window traps both compliment the species list of beetles found in Malaise traps and to a higher degree catch species with only one observation. This suggests that the window traps catch more of the rare beetle species, and that they thereby provide a valuable data source. Given these prelimi-nary findings, we recommend continuing with the use of window traps as a compliment to Malaise traps in forest ecosystems. The collected data in 2020 contains not only insect occurrences, but also a variety of environmental variables. Within the project, we performed ANO-surveys (spatially representative nature monitoring) of the flora within 250 m2 circles adjoining the insect traps, and in the forest sites an additional forestry inventory was performed within the same circles. In addition, we have collected temperature and humidity data at the sites throughout the season. The data will be made publicly available through the GBIF network as far as possible, using the «Event core standard», which makes it possible to attach environmental data and other companion data to insect obser-vations that have a hierarchical structure. The data will be published according to the principle of FAIR scientific data once it has passed a quality control regarding the species identifications. The cost of the insect monitoring scheme continues to follow earlier estimates. The costs associated with emptying of traps were lower than projected, but the floristic and forestry inventories were more expensive than anticipated. Some of the work is expected to become cheaper in coming years as routine tasks continue to develop, but we don’t expect major cost reductions in the future. The deadline for reporting should be extended to the spring of the following year, to make it possible to assess all data from a single biological year, and to facilitate a greater degree of reflection and analysis of the past year’s work. Given a similar budget in 2021, we recommend a continuation of the work along the lines of 2020, with 20 new locations within agricultural and forest landscapes in Eastern Norway. The selection of the agricultural lands should not be limited to only extensively managed semi-natural grasslands, but rather represent a wider variation of agricultural management and lands. Given a hypothetical extension of the budget the following years, we recommend a geographical up-scaling to other regions of the country.