Impacts of agriculture on amphibians at multiple scales

Agriculture-mediated habitat loss and degradation together with climate change are among the greatest global threats to species, communities, and ecosystem functioning. During the last century, more than 50% of the world's wetlands have been lost and agricultural activities have subjected wetland species to increased isolation and decreased quality of habitats. Likewise, as a part of agricultural intensification, the use of pesticides has increased notably, and pesticide residues occur frequently in wetlands making the exposure of wetland organisms to pesticides highly probable. In this thesis, a set of ecotoxicological and landscape ecological studies were carried out to investigate pesticide-effects on tadpoles, and species-habitat relationships of amphibians in agricultural landscapes. The results show that the fitness of R. temporaria tadpoles can be negatively affected by sublethal pesticide concentrations, and that pesticides may increase the costs of response to natural environmental stressors. However, tadpoles may also be able to compensate for some of the negative effects of pesticides. The results further demonstrate that both historic and current-day agricultural land use can negatively impact amphibians, but that in some cases the costs of living in agricultural habitats may only become apparent when amphibians face other environmental stressors, such as drought. Habitat heterogeneity may, however, increase the persistence of amphibians in agricultural landscapes. Hence, the results suggest that amphibians are likely to be affected by agricultural processes that operate at several spatial and temporal scales, and that it is probable that various processes related to current-day agriculture will affect both larval and adult amphibians. The results imply that maintaining dense wetland patterns could enhance persistence of amphibian populations in agricultural habitats, and indicate that heterogeneous landscapes may lower the risk of regional amphibian population declines under extreme weather perturbations.

Maatalouden tehostuminen ja ilmastonmuutos ovat maailmanlaajuisia uhkia luonnon monimuotoisuudelle. Viime vuosisadan aikana yli puolet maailman kosteikoista on tuhoutunut paljolti maatalouden laajentumisen johdosta, ja maataloudessa käytettävien torjunta-aineiden määrä on moninkertaistunut. Elinympäristöjen tuhoutuminen ja kemikalisoituminen ovat merkittäviä riskejä sammakkoeläimille, joista lähes kolmasosa on nykyisin uhattuja. Henna Pihan väitöskirjatyössä tutkittiin nykymaatalouden, etenkin torjunta-aineiden ja maisemarakenteen, vaikutuksia sammakkoeläimiin. Tutkimuksessa selvitettiin torjunta-aineen, kilpailun ja saalistuksen yhdysvaikutuksia sammakon (Rana temporaria) nuijapäihin, sekä nykyisen ja historiallisen maisemarakenteen vaikutuksia sammakon, viitasammakon (Rana arvalis), rupikonnan (Bufo bufo) ja vesiliskon (Triturus vulgaris) esiintymiseen ja selviytyvyyteen Etelä-Suomen ja Gotlannin maatalousympäristöissä. Tutkimuksessa havaittiin, että alhaiset torjunta-ainepitoisuudet voivat heikentää nuijapäiden kelpoisuutta hidastamalla niiden kehitystä ja kasvua, ja altistaa nuijapäät saalistukselle estämällä niitä suojautumasta petoja vastaan tehokkaasti. Lisäksi tutkimuksessa osoitettiin, että sammakkoeläimiä esiintyy harvemmin intensiivisesti viljellyillä alueilla kuin sellaisissa maatalousympäristöissä, joissa kosteikkoja on runsaasti. Epämuodostumat olivat kuitenkin hyvin harvinaisia eteläsuomalaisten maatalousympäristöjen sammakoilla: niitä ei esiintynyt sen yleisemmin peltojen kuin metsien läheisyydessä kasvaneilla yksilöillä. Tutkimuksessa selvisi myös, että maiseman monimuotoisuus voi edesauttaa sammakoiden selviytymistä kuivista ajanjaksoista, ja että sammakkoeläimet ovat harvinaisempia alueilla, missä maataloutta on harjoitettu pitkään. Tulokset viittaavat siihen, että maataloudella voi olla useanlaisia kielteisiä vaikutuksia nuijapäihin ja aikuisiin sammakoihin. Monimuotoiset ja runsaasti kosteikkoja sisältävät maatalousmaisemat voivat kuitenkin edesauttaa sammakoiden esiintymistä maatalousympäristössä, minkä lisäksi monimuotoiset maatalousmaisemat saattavat tarjota sammakkoeläinpopulaatioille paremman mahdollisuuden selvitä äärimmäisistä sääolosuhteista, kuten kuivista ajanjaksoista, joiden on ennustettu runsastuvan ilmastonmuutoksen myötä.