Forslag til nasjonal insektovervåking. Erfaringer fra et pilotforsøk samt en nytte-kostnadsanalyse

Åström, J., Birkemoe, Dahle, S., T., Davey, M., Ekrem, T., Endrestøl, A., Fossøy, F., Nystad Handberg, Ø., Hanssen, O., Magnussen, K., Majaneva, M.A.M., Navrud, S., Staverløkk, A., Sverdrup-Thygeson, A., Ødegaard, F. 2020. Forslag til nasjonal insektovervåking - Erfaringer fra et pilotforsøk samt en nytte-kostnadsanalyse. NINA rapport 1725. Norsk institutt for naturforskning. Bakgrunn og oppdrag Insekter dominerer dyrelivet i mange terrestriske økosystemer, både i mangfold, antall og til og med i biomasse (Bar-On m.fl. 2018). De spiller en essensiell rolle både som nedbrytere, plantespisere og som føde for andre dyr og utfører viktige økosystemtjenester som for eksempel pollinering og skadedyrsregulering. Insekter er derfor grunnleggende for økosystemenes funksjon og deres betydning er vanskelig å overvurdere. Det er likevel krevende å identifisere, kartlegge og overvåke insekter gitt deres store variasjon i mengde, forekomst og antall arter. Grunnleggende kunnskap om forekomst, utbredelse og individantall er derfor fortsatt ganske sporadisk, - ikke minst i Norge (Åström m.fl. 2019). I forhold til andre organismegrupper vet vi relativt lite om insekter. Internasjonalt har insekter fått økt fokus etter en lang rekke urovekkende funn for pollinerende insekter (se f.eks. Potts m.fl. 2016), og i det siste årene har dette omfattet rapporter om nedgang hos insekter generelt. Flere aktuelle og bemerkelsesverdige studier viser kraftige nedganger hos insekter (Hallman m.fl. 2017, Selbold m.fl. 2019, Lister & Garcia 2018, Brower m.fl. 2018), og tonen i den vitenskapelige rapporteringen har til tider vært dramatisk (Sánchez-Bayo & Wyckhuys 2019). Selv om vi sannsynligvis ikke risikerer å miste alle insektene slik den sistnevnte rapporten beskriver, tyder det likevel på at vi nå kan oppleve en alvorlig reduksjon av både mangfold og mengden insekter i terrestriske miljøer. Dessverre gjør det manglende omfanget av data at vi ofte står med flere spørsmål enn svar. Vi mangler tidsserier for å dokumentere eventuelle forandringer i norsk insektfauna, med unntak av en brøkdel av artene som tilfeldigvis har blitt studert av enkelte forskere eller kortere prosjekter med snevrere artsfokus. Per i dag savner vi fortsatt en regulær og generell overvåking av insekter i Norge, og det er nødvendig med en målretta innsats for å øke kunnskapen om utviklingen i insektfaunaen. Det bør derfor etableres en generell og kontinuerlig nasjonal insektovervåking. Denne rapporten sammenfatter resultatene fra en pilotstudie i 2019 der vi testet ut diverse praktiske metoder som et ledd i å etablere en generell insektovervåking i Norge. Arbeidet er gjort på oppdrag fra Miljødirektoratet, og bygger på et tidligere prosjekt fra 2018 som sammenfattet kunnskapsgrunnlaget til insekters utvikling i Norge og behovet for økt nasjonal insektovervåking (Åström m.fl 2019). Leseren henvises til den rapporten for en mer utførlig diskusjon omkring statusen for insekter, overvåking generelt, samt spesifikke metoder knyttet til insektovervåking. Grunnpilaren i det foreslåtte opplegget er et fast nettverk av overvåkingsruter der insekter samles inn ved bruk av Malaisefeller og identifiseres ved hjelp av DNA-metastrekkoding og kvalitetssikres ved morfologisk identifisering. Innsamlingen komplementeres med vindusfeller i skogshabitater, der biller er en spesielt viktig insektgruppe som i mindre grad fanges i Malaisefeller. Metodene samler bredt innen insektsamfunnet, men dekker ikke alle databehovene for alle insektgrupper. Vi forventer derfor ikke at dette opplegget vil erstatte pågående eller planlagt overvåking av spesifikke insektgrupper. Vår pilotstudie i 2019 ble gjennomført med formål om å svare på følgende praktiske spørsmål: • Hvordan bør fellene driftes gjennom en sesong, med tanke på type, fabrikat, konserveringsvæske og tømmingsintervall? • Hvordan kan fellefangstene prosesseres på en realistisk måte, både gjennom morfologisk identifisering og DNA-metastrekkoding? • Hvor effektive er fellene for å kartlegge lokale og regionale insektsamfunn? • Kan innsamlingslokalitetene samlokaliseres med en planlagt arealrepresentativ naturovervåking (ANO) eller andre landsdekkende prosjekt? I tillegg til disse spørsmålene og flere aspekter rundt metodikk for måling av tilstanden for insekter, inneholder denne rapporten også en kost-nytte analyse av en fremtidig generell nasjonal insektovervåking, som har blitt utført av Menon Economics. Omfang av datainnsamling Naturlige variasjoner av værforhold og insektenes egen utvikling, både innen og mellom år, gjør det nødvendig å overvåke insektene gjennom hele den aktive sesongen. Statusmålinger ved kun et fåtall korte innsamlinger er vanskelige å sammenligne på tvers av år og risikerer å bli ubrukbare fordi man ikke klarer å vurdere endringer i utviklingstrender ved å kompensere for tilfeldige effekter statistisk. Vi foreslår derfor at man gjennomfører en kontinuerlig innsamling av insekter gjennom hele den aktive sesongen. Den aktive sesongen strekker seg fra rundt midten av april til midten av oktober, men kan være kortere i høylendt og nordlige strøk. Hvis man tømmer fellene annenhver uke slik det kan være nødvendig for å avdekke variasjon i arter og mengder, betyr dette i praksis mellom 10 og 15 datainnsamlinger per lokalitet hvert år. Insekter er en så stor og variert organismegruppe, og Norge er et så variert land, at det er praktisk umulig å overvåke alle arter i alle regioner og økosystemer. Noen prioriteringer må gjøres. Vi foreslår derfor at man deler inn de terrestriske økosystemene i noen få hovedtyper som skiller seg såpass mye i artssammensetning og menneskelig påvirkning at de krever en separat overvåking. Vi anbefaler å starte med hovedtypene «Jordbruksområder» og «Skog», og deretter «Fjell» ved en eventuell utvidelse. Urbane områder kan inkluderes med en begrenset ekstra kostnad ved å samarbeide med andre overvåkingsprogrammer dersom de blir finansiert, for eksempel prosjektet «Tidlig varsling av fremmede arter». Vi understreker at dette forslaget er en prioritering og ikke dekker alle økosystemer. For hver slik hovedtype vurderer vi at man trenger å besøke omtrent 200 lokaliteter fordelt over hele landet to ganger over en tidsperiode på 8-10 år for å kunne oppdage 1-5% av årlige bestandsforandringer. Tallene baseres på tidligere modelleringer av internasjonale data (Lebuhn m.fl. 2012), og bør revideres etter noen års erfaringer i et nasjonalt program. Man kan øke kostnadseffektiviteten ved at lokalitetene besøkes i et forskjøvet skjema, dvs. at man besøker en fjerde- eller femtedel av lokalitetene hvert år. Ved overvåking av to øko-systemer kan man dermed besøke 100 lokaliteter totalt på landsbasis hvert år (50 + 50). Presisjon for datainnsamling Erfaringene fra pilotforsøket bekreftet våre forhåndsvurderinger om at manuell identifisering av taksonomiske eksperter ikke er praktisk gjennomførbart for de prøvemengder som kreves i en slik overvåking. Det er rett og slett for tids- og arbeidskrevende. Identifisering av insektene ved hjelp av DNA-metastrekkoding fremstår derfor som den eneste mulige kostnadseffektive løsningen til informasjon på artsnivå. Med denne teknologien analyserer man arvestoffet for alle arter i en felle samtidig, og man får et estimat på den relative mengden DNA for hver identifiserte art. Uten DNA-teknologi må man velge alternative opplegg som for eksempel registrering av en total biomasse for alle arter. Vi vurderer dette som et for grovt mål for å kunne gi et godt nok kunnskapsgrunnlag, særlig hvis man vil kunne forklare trendene og identifisere mulige tiltak. DNA-metastrekkoding utvikler seg raskt som metode, og vi kan nå samtidig kartlegge og over-våke innen-artsvariasjon, noe som muliggjør populasjonsgenetiske analyser for enkeltarter. Vårt pilotforsøk viste at den antatt mest økonomiske metoden for DNA-metastrekkoding, ikke fungerer godt nok for å kunne anbefales. Denne metodikken omfattet å analysere den filtrerte etanolen fra insektfellene, men vi fant betydelig færre arter sammenlignet med en tradisjonell morfologisk kontrollidentifisering av biller og et utvalg av veps. Dette var ikke kjent ved planleggingen av pilotforsøket, men bekreftes av en nylig publisert studie fra Sverige (Marquina m.fl. 2019). Vi har derfor testet alternative teknologier for ekstraksjon av DNA fra insektene. Både knusing og ikke-destruktiv lysering (tilsetting av en lyseringsbuffer) av insektene økte deteksjons-evnen betydelig, og vi fant omtrent dobbelt så mange arter sammenlignet med metastrekkoding av den filtrerte etanolen. Ikke-destriktiv lysering har fordelen av at den både er billigere og raskere og at den til stor grad bevarer insektene for en senere morfologisk kontrollidentifisering eller for langtidslagring. Selv om denne teknikken i dag ikke er perfekt, i og med at den ikke klarer å identifisere samtlige arter, anbefaler vi likevel lysering og DNA-metastrekkoding som hovedmetode i en løpende overvåking. Vi ønsker å understreke at det i dette pilotstudiet i ett enkelt om-råde på ca. 7 km over en kort tidsperiode ble påvist ca. 3000 arter av insekter, noe som utgjør ca. 15% av det antatt totale antallet av insekter i Norge. Dette inkluderer alle taksonomiske grupper, som f.eks. tovinger som tradisjonelt er svært vanskelig å bestemme med morfologiske metoder. Vi anser derfor at den planlagte metodikken for nasjonal overvåking har et stort potensiale for å generere nye og viktige data som tidligere ikke har vært mulig. Samfunnsanalyser av variasjonen i artsmangfold viser en klar strukturering mellom lokaliteter og tidspunkter innen området på kun 7 km og en relativt liten effekt av felletype, konserveringsvæske og ikke-destriktiv lysering eller knusing av insektene. Dette betyr at en overvåking av samfunnsendringer vil kunne gjennomføres med de fleste metodene vi har testet i denne pilotstudien. Våre resultater indikerer at forekomsten av ulike arter kan skille seg betydelig mellom lokaliteter, også i nærliggende lignende miljøer. Videre forekommer mange arter ganske tilfeldig i en gitt felle på en lokalitet. Da selve fellene ikke fanger alle insektarter (hele diversiteten) på en lokalitet, klarer man altså ikke å observere hele mangfoldet på lokaliteten. Man ville hatt den samme utfordringen selv om man hadde en perfekt identifiseringsmetode (der hvert eneste individ i en felle kan bestemmes til art). Resursene anbefales derfor heller å brukes mer effektivt ved å øke antall felleprøver fremfor å finne en perfekt identifiseringsmetode av innsamlede prøver. Mer generelt viser våre resultater at det er svært utfordrende å observere alle arter for en så stor artsgruppe som insekter, selv i et relativt lite område. Dette tydeliggjør forskjellen mellom kartlegging på den ene siden, der man prøver å beskrive hele artsmangfoldet, og en overvåking på den andre siden, der man prøver å følge med på utviklingstrendene på et høyere taksonomisk eller en grovere geografisk skala. I et realistisk overvåkingsprogram må man akseptere at man ikke klarer å kartlegge hele diversiteten i hvert enkelt område. I stedet må man overvåke tilstand og trender over større arealer. På denne måten skiller overvåking av insekter seg fra overvåking av flere andre organismegrupper, der det lokale artsmangfoldet er mer begrenset. Organisasjon og samlokalisering En samlokalisering av innsamlingslokalitetene med andre overvåkingsprogram kan by både på effektiviseringer og synergier da man kan kombinere kostnader ved innsamling og tolkning av data på tvers av flere prosjektene. Dette kan gi bedre statistiske analyser enn hva prosjektene ville klart hver for seg. En samlokalisering med en planlagt landsdekkende arealrepresentativ naturovervåking (ANO) ser ut til å være praktisk gjennomførbar for lokaliteter i skogsområder og i fjellområder (hvis man ønsker å overvåke insekter der også), men vil ikke være mulig for jord-bruksområder. ANO sine tilfeldig plasserte ruter treffer helt enkelt ikke ofte nok på jordbruksområder i et land som Norge, der dyrkbar mark dekker en relativt liten andel. Lokaliteter i jordbruksmark kan velges ut på en statistisk robust måte i samsvar med metodikken til ANO, men kan ikke forventes å overlappe med en pågående eller annen planlagt overvåking. Disse lokalitetene vil dermed utøke det totale antallet ANO-ruter hvis en insektovervåking samtidig gjennomfører en ANO-kartlegging, noe vi anser å være gjennomførbart. En ANO-kartlegging vurderes å gi et godt og detaljert bilde over floraen ved overvåkingslokaliteten. Evnen til å tolke resultatene og identifisere årsakssammenhenger bak observerte endringer i insektforekomster er i stor grad avhengig av kvaliteten og oppløsningen på de forklaringsvariablene som kan analyseres sammen med funnene. Evnen til å ekstrapolere funnene og trendene til større arealer er i sin tur avhengig av hvilket geografisk omfang disse forklaringsvariablene er tilgengelige på. Mange insekter kan forflytte seg over relativt store arealer og de vil ofte påvirkes like mye av et helt landskap med noen kilometers radius, som av det lokale miljøet. Et overvåkingsprogram bør registrere relevante lokale forhold, men dette kan være krevende å gjennomføre på en større skala. Vi har også blitt spurt om å vurdere om dette prosjektet kan brukes for å samle inn data til Natur i Norge (NiN) og Landskogstakseringen. Begge disse oppgavene vurderes som gjennomførbare rent praktisk, men vil innebære en merkostnad for prosjektet. Dataene i seg selv kan være brukbare som forklaringsvariabler selv om de blir samlet inn på lokal skala (500x500m for NiN, sirkel med radius 8.92m for Landskogstakseringen). Slike data er sannsynligvis mer interessante hvis de blir samlet inn over et større område. Tilgjengeligheten av eksisterende data på en heldekkende nasjonal skala har stor verdi som forklaringsvariabler for en nasjonal insektovervåking. Dette gjelder også for eksempel data på tilstand og skjøtsel innen landbruket. Detaljerte data på arealbruk som f.eks. avlinger, antall beitedyr, bekjempnings-midler, grøftekanter, åkerholmer og tilstand for semi-naturlige gressmarker er verdifulle forklaringsvariabler for lokale insektforekomster, men er utfordrende å samle inn for et enkelt overvåkingsprosjekt. Tilgjengeligheten av høyoppløste nasjonale data på arealbruk er derfor viktige komponenter for en nasjonal insektovervåking, men som prosjektet ikke kan forventes å samle inn selv. Kostnader og nytteverdi Det anbefalte forslaget vil innebære et betydelig kunnskapsløft for å vurdere tilstanden for insekter i Norge og vil gjøre det mulig med tidlig oppdagelse av bestandsendringer og knytte dette til relevante påvirkningsfaktorer. Uten en slik satsing vil de store kunnskapshullene vi har i dag forbli tomme. Kostnaden for et slikt opplegg beregnes til omtrent 20 millioner kroner per år. Kostnadsberegningene er av nødvendighet foreløpige, men basert på våre erfaringer så langt. Det er trolig at DNA-teknologien på sikt kommer til å gå ned i pris. Dette vil kunne gi noen kostnadsbesparinger. Omtrent 60% av kostnaden er likevel knyttet til personalkostnader ved feltarbeidet relatert til drift av fellene, og det er mulig at innsamlingen kan effektiviseres ved at man tømmer fellene sjeldnere. Våre foreløpige resultater tilsier at felletømminger hver måned kan fungere, og at også propylenglykol bevarer DNA bedre enn tidligere antatt. Men en eventuell degradering av DNA fra propylenglykol bør undersøkes nærmere utover det vi har klart å gjøre i dette begrensete pilotprosjektet. En videre uttesting av dette kan med fordel gjøres i samarbeid med en pågående uttesting av insektovervåking i hule eiker i løpet av 2020. Der vil vindusfeller være en viktig fangstmetode, og propylenglykol kan være nødvendig for å unngå fordamping eller fortynning i disse feller. Det kan også være mulig å bruke frivillige eller offentlige organisasjoner til å drifte fellene, men vi vurderer den praktiske gjennomføringen og koordineringen av et stort nettverk som logistisk krevende. Det er derfor usikkert om bruk av frivillige vil gi kostnadsbesparelse sammenlignet med et mindre antall faste personer som drifter fellene. Hvis betydelige kostnadsbesparinger viser seg å være mulig, anbefaler vi å utvide antallet økosystemer som overvåkes til at også omfatte fjellområder. Lagring av DNA-materialet fra fellefangstene er gjennomførbart og bør prioriteres innenfor budsjettet for prosjektet. Langtidslagring av hele fellefangster kan i tillegg skape store verdier for taksonomer og sikre en god tidsserie som ikke er avhengig av utviklingen innen DNA-teknologi, men må sannsynligvis finansieres utenfor dette prosjektet da slike lagringsmuligheter per i dag ikke finnes. Vi har tatt høyde for en løpende kostnad for lagring i budsjettberegningene for programmet, men per i dag savnes det et lager som har kapasitet til å ta hand om de volumer som kreves etter mer enn 2-3 år. Vi understreker at vi ikke har tatt med eller vurdert kostnadene for å bygge et slikt lagerrom i dette prosjektet. Som et alternativ til en langtidslagring av alle prøver kan man bruke en rullerende korttidslagring. En korttidslagring på et par år er essensielt for at man skal kunne gå tilbake i prøvene og validere uventete funn fra DNA-metastrekkoding, eller plukke ut individer for å lage strekkoder (referansesekvenser) der disse mangler. En slik lagring er mulig å gjennomføre ved å bruke tilgengelig lagringskapasitet. Nytten av overvåkingstiltaket er først og fremst evnen til å oppdage større endringer i insektfaunaen over tid. Overvåking er viktig for at det overhodet skal være mulig å gjennomføre tiltak for å ivareta insektbestanden på et ønskelig nivå før det er «for sent». Det er mye som tyder på at det kan være samfunnsøkonomisk lønnsomt å innføre et insektovervåkingssystem. For å få full effekt av et slikt program må man imidlertid være sikker på at overvåkingen og informasjonen fra denne medfører at det gjennomføres tiltak tidligere enn det som ellers ville blitt gjort, slik at samfunnet faktisk oppnår den samfunnsøkonomiske nytten som tiltaket kan gi. Det er vurdert en rekke ulike ambisjonsnivåer for overvåkingsprogrammet, med ulike kostnader og potensielt ulike nyttevirkninger. Det er stor usikkerhet i tallmaterialet knyttet til hvor mye mer eller mindre av tidstrender og årsakssammenhenger som oppdages ved å øke eller minke ambisjons- og kostnadsnivået. Det er også usikkert til hvilken grad kunnskapsnivået påvirker de tiltak som vil bli gjennomført. Denne usikkerheten er såpass stor at det gir lite grunnlag for å si klart at ett ambisjonsnivå for overvåking er mer samfunnsøkonomisk lønnsomt enn de andre. Det er imidlertid klart at hvis omfanget/ ambisjonen av overvåkingen er for lav, vil det være vanskelig å peke på mulige tiltak før en eventuell bestandsnedgang har gått for langt. Nytten av å øke ambisjonsnivået til flere økosystemer, eller av å fortette datainnsamlingene slik at man er i stand til å estimere tidstrender for mindre områder, er avhengig av hvor forskjellig ulike habitater og påvirkninger er for insekter i de ulike økosystemene eller områdene. Det vil si at jo mer allmenngyldige funnene er, desto mindre er nytten av å gjennomføre flere undersøkelser, da man bare vil finne mer av det samme. Nivået på denne avveiingen er vanskelig å estimere i forkant, men grunnprinsippet er at nyttetilskuddet av flere områder synker etter hvert som de legges til. Ut fra dette ser det ut som at de mest kostnadseffektive overvåkingsprogrammene er de som identifiserer separate tidstrender i et fåtall habitatstyper eller økosystem (her skog og jordbruk) over hele landet, uten å skille mellom ulike fylker eller kommuner. Disse lar seg gjennomføre til en budsjettmessig kostnad på henholdsvis 10 og 20 millioner kroner per år, for en statistisk kraft på 60 respektive 80%. Også break-even-analysen og verdianslagene både for hva forvaltningstiltak kan koste, hvilke reduksjoner vi kan få i jord- og hagebruksproduksjonen og tidligere estimater for verdien av å bevare biodiversitet inkludert insekter, indikerer at nytten av et slikt ambisjonsnivå kan være større enn kostnadene – igjen gitt at det faktisk kan gjøres noe, og at det gjøres noe, for å hindre uønskede trender. Veien videre Det er ikke mulig på dette tidspunktet å bestemme alle aspekter av et fremtidig overvåkingsprogram. Et program med det omfanget og dybden som skisseres her, vil nødvendigvis påvirkes av de erfaringer man gjør underveis. Det vil også være praktisk utfordrende å starte en overvåking som dekker hele landet fra dag 1. Både felt- og labarbeidet er såpass krevende logistisk at alle tenkbare leverandører i Norge trenger tid for å bygge opp kapasiteten. Vi anbefaler derfor å starte overvåkingen i en mindre region, for eksempel i en landsdel, slik at man kan etablere en effektiv felt- og labrutine som er i stand til å håndtere prøvematerialet i et fullskala nasjonalt overvåkingsprosjekt. Det gir mening at man i oppstartsfasen bruker flere malaisefeller per lokalitet for å kunne teste konsekvensene av ulike tømmingsintervall parallelt. Vi anbefaler videre at overvåkingsprosjektet blir evaluert etter ca. 5 år, dvs. fase 1. Etter 5 år vil man ha et tilstrekkelig datagrunnlag til å estimere den statistiske utsagnskraften i overvåkingen og som kan gi grunnlag for å vurdere hvordan overvåkingen skal bli mest mulig effektiv med hensyn til å oppdage endringer i insektfaunaen og årsaker til dette. Det kan også bli aktuelt å justere overvåkingen i fase 1. Etter fase 1 bør programmet være modent for å gå over i en mer rutinemessig fase 2.