Rapid environmental changes in the Arctic tundra are driving shifts in herbivore populations, distribution, and phenology, affecting the structure of herbivore community. These changes will have consequences to ecosystem structure and function through the direct effects of herbivores on vegetation biomass and biogeochemical cycles. Yet, the effects of herbivores on ecosystem functions, particularly within a multispecies context, are still poorly understood. Addressing these knowledge gaps in tundra rangelands, which are grazed by both wild and domestic herbivores, is an urgent task to ensure the development of sustainable management practices.
Using Icelandic rangelands as a case study, I investigated how changes in herbivore communities affect tundra ecosystem functions across various spatial and temporal scales, with a focus on nutrient recycling. Specifically, I aimed to: 1) track changes in herbivore community composition through time, 2) assess the impact of herbivore on vegetation biomass, 3) measure the faecal nutrient contributions of different herbivores species, and 4) evaluate the role of herbivores on nutrient distribution. I analysed long-term data to assess shifts in herbivore populations and their impacts on vegetation at a regional scale. Additionally, through extensive fieldwork in 2022, I examined herbivore effects on vegetation, faecal nutrient deposition, and nutrient transport at landscape and local scales in high-elevation rangelands. Specifically, I measured rates of aboveground biomass consumption, faecal nutrient content and faecal deposition rates of pink-footed goose, sheep and reindeer, and forage quality at 21 sampling sites throughout the growing season. Near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) models were calibrated to estimate faecal nutrient content.
Results from the thesis indicate rapid changes in the Icelandic herbivore community: over the past 40 years, the dominant herbivores shifted from domestic (mainly sheep) to wild herbivores, led by the large increase in pinkfooted goose. Overall, herbivores consumed a small percentage (4%) of total plant biomass, but this reached up to 30% in localised areas in the Eastern Highlands toward the end of the growing season. Although the goose population consumed less biomass than the sheep population, geese contributed significantly more to faecal nutrient deposition, especially early in the growing season when nutrient content in their faeces was highest. There was no clear connection between forage quality and herbivore consumption, but areas with low-quality forage showed more nutrient deposition through faeces. These findings highlight the potential of herbivores to redistribute nutrient across the landscape and provide insights into the role of herbivores in shaping tundra ecosystems through their effects on nutrient cycling, particularly in the context of strong and rapid ongoing herbivore community changes.
Hraðar umhverfisbreytingar á norðurslóðum hafa í för með sér breytingar á stofnstærð, útbreiðslu og atferli grasbíta, sem hefur áhrif á samfélagsgerð þeirra. Þær breytingar munu síðan hafa afleiðingar fyrir byggingu og virkni vistkerfa, einkum vegna beinna áhrifa grasbíta á lífmassa gróðurs og hringrásir næringarefna. Þrátt fyrir það eru áhrif grasbíta á virkni vistkerfa enn illa þekkt, sérstaklega þegar um er að ræða samspil margra tegunda grasbíta. Mikilvægt er að bæta þekkingu á þessum áhrifum í túndruvistkerfum sem nýtt eru af mismunandi grasbítum, bæði villtum grasbítum og búfé, til að tryggja þróun sjálfbærrar landnýtingar.
Ég rannsakaði hvernig breytingar á samfélögum grasbíta hafa áhrif á virkni íslenskra túndruvistkerfa á mismunandi kvörðum í tíma og rúmi, með áherslu á hringrásir næringarefna. Markmið rannsóknarinnar voru einkum að: 1) fylgjast með breytingum í samsetningu samfélaga grasbíta yfir tíma, 2) meta áhrif grasbíta á lífmassa gróðurs, 3) mæla næringarefnainnihald í skít mismunandi grasbítategunda og 4) meta hlutverk grasbíta við dreifingu næringarefna. Ég greindi langtímagögn til að meta breytingar á stofnum grasbíta og áhrif þeirra á gróður á stærri svæðum. Að auki kannaði ég staðbundin áhrif og landlagsáhrif grasbíta á gróður, næringarefnainnihald í skít þeirra og flutning næringarefna í hálendisvistkerfum með umfangsmikilli vettvangsvinnu árið 2022. Í því fólst að mæla neyslu á ofanjarðarlífmassa gróðurs, magn og næringarefnainnihald í skít heiðagæsa, kinda og hreindýra, ásamt fóðurgæðum á 21 sýnatökustað yfir vaxtartímabilið. Nær-innrauð endurkastsgreining (NIRS) var notuð til að meta næringarefnainnihald í skít þessara tegunda.
Niðurstöður ritgerðarinnar sýna hraðar breytingar í íslenska grasbítasamfélaginu síðustu 40 árin. Hlutfall búfjár (aðallega kindur) sem var ríkjandi áður hefur dregist saman og hlutfall villtra grasbíta hefur aukist, einkum vegna mikillar fjölgunar heiðagæsa. Grasbítar neyttu að jafnaði lítils hlutfalls (4%) af heildarlífmassa gróðurs, en staðbundin neysla náði allt að 30% sums staðar á Austurhálendinu undir lok vaxtartímabilsins. Þrátt fyrir að gæsastofninn neyti minna lífmassa en kindur, lögðu gæsir verulega meira til af næringarefnum í skít, sérstaklega snemma á vaxtartímabilinu þegar næringarefnainnihald skítsins var hæst. Ekki fannst skýr tenging milli fóðurgæða og neyslu grasbíta, en á svæðum með lág fóðurgæði lagðist hlutfallslega meira til af næringarefnum með skít en á svæðum með hærri fóðurgæði. Þessar niðurstöður varpa ljósi á getu grasbíta til að dreifa næringarefnum um landslag og sýna fram á hlutverk þeirra í mótun túndruvistkerfa í gegnum áhrif þeirra á hringrásir næringarefna, einkum með hliðsjón af þeim hröðum breytingum sem eru að verða á grasbítasamfélaginu.
