Lapin poro- ja kalapäivät 2017

1. 5.5.2017
Antti-Juhani Pekkarinen1,3, Jouko Kumpula1 ja Olli Tahvonen2,3
1Luonnonvarakeskus, Latokartanonkaari 9, Helsinki / Porotutkimusasema, Kaamanen
2Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos, Latokartanonkaari 9, Helsinki
3Economic-ecological optimization group
Mitkä tekijät ja mekanismit vaikuttavat laidunten tilaan,
poronhoidon tuottavuuteen ja kannattavuuteen?

2. Porotutkimus
Valtaosa biologiaa, ravintoa ja terveyttä (Pape and Löffler 2012):
 alle 5% käsittelee monitieteisesti systeeminä
 poronhoito taloudellis-ekologista toimintaa
 poronhoidon keskeiset kysymykset
o mm. kannattavuus ja laidunten kuluminen
edellyttävät monitieteistä tutkimusotetta
Monitieteisiä optimointimalleja poronhoidosta
 Virtala (1992, 1996) ja Moxnes ym. (2001)
o Poropopulaatio ja jäkälälaitumet biomassaa
Tarkastelusta on puuttunut:
 Ikä- ja sukupuoliluokkarakenne
 Lisäruokinta
 Luppolaidunten vaikutus
 Laidunkierron vaikutus
Optimaalinen teurastusstrategia
Optimaalinen lisäruokinta
Tarkempi analyysi (taloudellisesti) optimaalisesta jäkälälaidunten
kunnosta ja poropopulaation koosta/rakenteesta.

3. Tutkimuksessa kehitetty malli
Tahvonen, O, Kumpula, J and Pekkarinen A-J. 2014. Ecological Modelling 272: 348-361.
Optimal harvesting of an age-structured two sex herbivore-plant system.
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.
 Diskreettiaikainen deterministinen kuluttaja-resurssimalli
 Tilamuuttujat:
 Porojen määrä (naaraat 16 ja koiraat 12 ikäluokkaa)
 Jäkälän biomassa (kg/ha)
 Optimoitavat muuttujat:
 Teurasporojen määrä (naaraat 16 ja koiraat 12 ikäluokkaa)
 Annetun lisärehun määrä (kg/ha)
 Lisääntyminen: modified harmonic mean mating function
o koiraiden iästä ja naaras/koirassuhteesta riippuva pariutumisryhmän koko
 Ravinnon valinta (jäkälä, luppo, lisärehu): optimal foraging theory
 Empiirinen data mallin funktioihin ja parametreihin:
o Aikaisemmasta tutkimuksesta.
o LUKE:n keräämä data.
o Paliskuntain yhdistyksen keräämä data.

4. Tutkittavia kysymyksiä
 Optimaalinen poro- ja jäkälämäärä?
 Optimaalinen poropopulaation rakenne ja teurastusstrategia?
 Lisärehun käyttö eri tilanteissa?
 Poromäärän vähennysstrategia ylilaidunnustilanteessa?
 Tukien vaikutukset optimiratkaisuihin?
 Miten eri tekijät vaikuttavat poronhoidon taloudelliseen kannattavuuteen?
 …
Huom!
- Kaikki mallit yksinkertaistuksia todellisuudesta.
- Mallit eivät tuota uusia empiirisiä havaintoja, mutta auttavat
järjestämään/selkeyttämään/analysoimaan aikaisempia.
- Mallin rakenteen ymmärtäminen ensiarvoisen tärkeää.
- Tulosten soveltaminen käytäntöön vaatii lisäksi
toimintaympäristön ja kulttuurin ymmärrystä.

5. Mallin kuvaus

6. Alamallit ja niiden vuorovaikutukset
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

7. Weight decrease during winter t
(relative to the autumn weight)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Calves birth weight
(relative to ideal conditions)
0.2
0.4
0.6
0.8
Calves per female
(relative to ideal conditions)
0.2
0.4
0.6
0.8
Mortality
0.2
0.4
0.6
0.8
Populaatiomalli
Total energy intake Et
T
(relative to reguirement)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Weightdecreaseduringwintert
(relativetotheautumnweight)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Energian saannista riippuva painon putoaminen:
  i
ts
i
ts
i
ts
i
ts hMxx ,,,1,1 1 
  







 

 b
tts
n
s
f
ts
f
t
ii
t CCcxMux
f
2
,,0 1
,...1,0,1,...,0,,  tnsmfi i
Kuvaa ikä- ja sukupuoliluokkarakenteisen poropopulaation kehitystä
Kuolleisuus
Vasojen määrä
Syntymäpaino
Pariutumisfunktio (modified harmonic mean):
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

8. Lisärehun
saatavuus
kaivukaudella
cp
tv
Jäkälän biomassa
tz
Lisärehun
saatavuus
luppokaudella
bp
tv
Lupon biomassa
q
Optimaalinen ravinnonkäyttö
kaivukaudella (energiansaannin
nopeuden maksimointi)
Optimaalinen ravinnonkäyttö
luppokaudella (energiansaannin
nopeuden maksimointi)
Syöntinopeus
kaivukaudella
Syöntinopeus
luppokaudella
Laidunnusaika
luppokaudella
Päivittäinen
energiansaanti
luppokaudella
Luppokauden
pituus
Porojen määrä
Luppolaidunten
pinta-ala
Laidunnusaik
a
kaivukaudella
Kaivukauden
pituus
Päivittäinen
energiansaant
i
kaivukaudella
Keskimääräinen
päivittäinen
energiansaanti
talvella
cp
td
bp
td
T
tE
cp
tF
bp
tF
tX
cp
tI
bp
tI
cp cp
t tI F
bp bp
t tI F
QA
Lisärehun syöntinopeus
kaivukaudella (Iv=0.568)
Lisärehun syöntiin käytetty aika
kaivukaudella
Kaivetun ravinnon syöntinopeus
kaivukaudella
Kaivetun ravinnon syöntiin
käytetty aika kaivukaudella
Lisärehun syöntinopeus
luppokaudella (Iv=0.568)
Lisärehun syöntiin käytetty aika
luppokaudella
Kaivetun ravinnon syöntinopeus
luppokaudella
Kaivetun ravinnon syöntiin
käytetty aika luppokaudella
Lupon syöntinopeus
luppokaudella
Lupon syöntiin käytetty aika
luppojaksolla
Poropopulaation
ikä- ja sukupuoli-
luokkarakenne
xst
i
Energiansaantimalli
Populaation malli
-Painon pudotus
kuolleisuus
vasojen määrä
syntymäpaino
Kuvaa poron ravinnon valintaa ja energian saantia talviaikana
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

9. Lichen biomass, kg/ha zt
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
LichengrowhtGt
z
(kg/ha)/year 0
20
40
60
80
100
120
140
Jäkälämalli
Jäkälän kulutus vuodenaikana k:
Jäkälän kasvu:
Hukkakerroin
(l)
Jäkälän merkitys
ravintolähteenä
(emuunto)
Vuodenajan
pituus
(päivät)
Porojen
määrä
(x)
talvi 0.3 1 181 x
kevät 0.6 0.8 31 x-M
kesä 2 0.3 92 x-M
syksy 0.6 0.6 61 x-M+c
Kuvaa jäkälän kasvua ja kulutusta
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

10. q
t
t
t
tmfinshb
Y
ri
i
tst










0
,...}1,0,,,,..,0,,{ 1
1
max
,
Ahtxttb
n
s
m
ts
m
ts
n
s
f
ts
f
tsht CACHCXbpwhwhjpY
mf
***)()(*
0
,,
0
,, 





  
Paliskunta maksimoi hyötyä tulojen nettonykyarvosta:
Tulot
Teurastuki
(2€/kg)
Eloporo-
kustannukset
Ruokinta-
kustannukset
Lihan
hinta
Teuraskilot
Tavoitefunktio
Teurasporo-
kustannukset
Kiinteät
kustannukset
Eloporotuki
(28.5€/poro)
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

11. Tulokset

12. Esimerkki optimiratkaisusta
Jäkälänbiomassa,
kgha-1
400
600
800
1000
1200
Vuosi
0 10 20 30 40 50
Lisäruokinta,
kgpereloporo
20
40
60
80
ei lisäruokintaa
lisäruokintakustannukset 0.4€/kg
Eloporomäärä
per1000ha
jäkälälaidunta
100
200
300
Nettotulot,
€per1000ha
jäkälälaidunta
10000
20000
30000
40000
- Lisäruokinta sopeutumisen alkuvaiheessa
- Eloporomäärissä ja nettotuloissa voimakas pudotus
- Lopuksi optimaalinen tasapainotilaratkaisu
Vuosi
0 10 20 30 40 50
Lisäruokinta,
kgpereloporo
20
40
60
80
ei lisäruokintaa
lisäruokintakustannukset 0.4€/kg
Optimaalinen tasapainotila
z X Y v
0 1278 357 32200 0
1 1064 359 31900 0
3 850 360 30800 0
5 758 374 29900 0
0 1103 186 15000 0
1 926 189 14900 0
3 802 192 14500 0
5 738 200 14000 0
0 1215 241 20500 0
No arboreal lichen pastures
Pasture
rotation
Interest
rate (p.a.)
High lichen
growth rate
(all lichen
pastures in old or
mature pine
forests)
yes
no
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

13. z X Y v z X Y v
0 1278 357 32200 0 1209 381 34600 0
1 1064 359 31900 0 983 382 34200 0
3 850 360 30800 0 759 383 32900 0
5 758 374 29900 0 706 386 32400 0
0 1103 186 15000 0 870 202 16470 0
1 926 189 14900 0 729 205 16400 0
3 802 192 14500 0 650 209 16100 0
5 738 200 14000 0 603 211 15800 0
0 1215 241 20500 0 1108 265 23000 0
1 960 244 20300 0 820 268 22600 0
3 772 247 19400 0 665 273 21900 0
5 100* 306 10000 113 100* 324 13900 90
0 1075 125 8900 0 709 142 10500 0
1 858 128 8800 0 613 145 10300 0
3 755 134 7700 0 100* 173 5900 58
5 100* 168 3900 112 100* 173 5900 58
z = steady-state lichen biomass, kg ha-1
q = biomass of the available arboreal lichens, kg ha-1
X = steady-state population size, reindeer per 1000 ha A Q = area of arboreal lichen pastures, ha
Y= Annual net revenues, € per 1000 ha
v = total annual supplementary feeding, kg per reindeer * minumun biomass of lichen restricted to 100 kg ha-1
Low lichen
growth rate
(mixed-type
lichen pastures )
yes
no
No arboreal lichen pastures
High availability of arboreal lichens,
q =10, A Q =1000
Pasture
rotation
Interest
rate (p.a.)
High lichen
growth rate
(all lichen
pastures in old or
mature pine
forests)
yes
no
Optimaalisia tasapainotiloja eri tilanteissa
-Kaksi erityyppistä optimaalista tasapainoratkaisua:
1) Luonnonlaitumiin tukeutuminen
2) Voimakas lisäruokinta  ”ylilaidunnus”
Pekkarinen,A.-J, Kumpula J. and Tahvonen O. 2015. Ecological Modelling 312: 256-271.
Reindeer management and winter pastures in the presence of supplementary feeding and government subsidies.

14. Optimaalinen poropopulaation rakenne
-Voimakas vasateurastus
-Naaraat 9,5v ja koiraat 5,5v ikäisinä
Tahvonen, O, Kumpula, J and Pekkarinen A-J. 2014. Ecological Modelling 272: 348-361.
Optimal harvesting of an age-structured two sex herbivore-plant system.

15. Yhteenveto
Optimiratkaisut riippuvat taloudellisista ja ekologisista tekijöistä:
 Taloudelliset: hinnat, kustannukset, korko…
 Ekologiset: kasvunopeus, jäkälälaiduntyypit, luppolaitumet…
 Lisäksi: laidunkierto, tuet, teurastusstrategia
Teurastusstrategia tasapainotilassa:
 Vasateurastus
 Naaraat: ikäluokka 9, koiraat: ikäluokka 5
Lisäruokinta:
 Sopeutumisratkaisuissa laidunten ollessa heikot
 Tasapainotilassa kun korko on iso ja luonnonlaidunten tuottavuus heikko
Yksityiskohtainen ja toimiva bioekonominen systeemimalli:
 Hyvä data ja aikaisempi tutkimus
 Tulosten soveltaminen vaatii myös toimintaympäristön ja kulttuurin ymmärrystä
Jatkotutkimusaiheita:
 Jäkälän hukkaantumisen vaikutus (Pekkarinen ym. 2017, julkaisematon)
 Petoeläinten vaikutus (Kumpula ym. 2017)
 Mallin validointi ja sovittaminen (Pekkarinen ym. 2017, julkaisematon)
 Vaihtelevat talviolosuhteet
 Kesä- ja syyslaitumet
 ...