Ville Korhonen

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu muuttaa merkittävästi puiden vesitaloutta, ilmenee tuoreesta Nature Climate Change -lehdessä julkaistusta tutkimuksesta. Kansainvälinen tutkijaryhmä osoitti, että 1900-luvun aikana tapahtunut ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu on saanut puut käyttämän vettä noin 20 prosenttia tehokkaammin. Kasvillisuusmallit kuitenkin paljastavat, ettei tästä seuraa veden säästöä.

Suomesta tutkimukseen ja Water-use efficiency and transpiration across European forests during the Anthropocene -artikkelin kirjoittamiseen osallistui tutkijoita Luonnontieteellisestä keskusmuseosta Luomuksesta, Helsingin yliopiston metsätieteiden laitoksesta ja Suomen ympäristökeskuksesta Sykestä.

Tutkimuksessa yhdistettiin puiden vuosilustojen eli vuosirenkaiden hiilen isotooppimittauksista ja dynaamisista kasvillisuusmalleista saatu tieto. Tämän pohjalta selvitettiin, miten puut ja metsät reagoivat ilmaston muutokseen ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousuun. Laajan kansainvälisen tutkimusyhteistyön ansiosta artikkelin kirjoittajien käytössä oli puulustonäytteitä Marokosta aina Suomen Lappiin asti.

­– Puiden vuosilustot tallentavat tietoa siitä, miten puut ovat pitkän ajan kuluessa sopeutuneet ympäristön ja ilmaston muutokseen, sanoo professori Högne Jungner ikiä ja isotooppisuhteita määrittävän Luomuksen ajoituslaboratoriosta.

Puulustoista mitattu hiilen pysyvien isotooppien suhde kertoo puiden vedenkäytön tehokkuudesta. Suhde paljastaa, kuinka paljon vettä puiden lehdistä haihtuu ilmarakojen kautta verrattuna siihen, minkä verran ne saavat ilmakehästä hiilidioksidia yhteyttämistä varten.

Puut voivat säädellä kaasujen vaihtumista eli veden haihtumista ja hiilidioksidin diffuusiota lehteen ilmarakoja avaamalla ja sulkemalla.

– Koska hiilidioksidi ja vesihöyry kulkevat samaa reittiä kasviin, suurempi hiilen saatavuus yhteytyksessä merkitsee myös suurempaa veden hukkaa. Säätelemällä ilmarakojen aukioloa kasvit maksimoivat veden käytön tehokkuutta, sanoo yliopistonlehtori Frank Berninger metsätieteiden laitoksesta.

– Samalla kun puu säätelee kaasujen vaihtoa, tapahtuu myös muutoksia puun käyttämän hiilen isotooppien ¹²C ja ¹³C suhteessa, sillä nämä prosessit suosivat kevyempää ¹²C isotooppia, jatkaa erikoistutkija Eloni Sonninen Luomuksen ajoituslaboratoriosta.

Tilastomatematiikkaa ja mallisimulaatioita hyödyntäen tutkijat arvioivat kuinka paljon kaksi erillistä tekijää, ilmaston muutos ja hiilidioksidipitoisuuden nousu, ovat vaikuttaneet hiilen isotooppiarvoihin ja siten veden käytön tehokkuuteen. Tulosten perusteella lehtipuiden veden käytön tehokkuus on kasvanut 14 ja havupuiden 22 prosenttia 1900-luvun aikana. Tästä voi päätellä, että kasvit pitävät pitkällä aikavälillä solun sisäisen ja ilmakehän hiilidioksidin suhteen vakiona.

Yksi ilmastonmuutostutkimuksen avainkysymyksistä on, miten hyvin hiilenkiertoa kuvaavat mallit vastaavat todellisuutta. Tutkimuksessa puulustoista saatu informaatio ja kasvillisuusmallien ennusteet olivat yhdenmukaisia. Tulokset tukevatkin näkemystä, että mallien avulla todella pystytään ennustamaan ekosysteemitason muutoksia.

Toimiviksi todettujen kasvillisuusmallien avulla selvitettiin myös puiden tehostuneen vedenkäytön vaikutusta vesitasapainoon tietyllä maantieteellisellä alueella. Tutkitulla alueella haihdunta ei vähentynyt, vaan kasvukauden pituus, lehtien pinta-alan lisääntyminen ja ilmaston lämpenemisestä johtuva puiden lisääntynyt haihdunta lisäsivät kasvien veden hukkaa ja tasoittivat vedenkäytön tehokkuudesta saadun hyödyn. Näin ollen on epätodennäköistä, että kasvien reaktio ilmakehän kohonneeseen hiilidioksidipitoisuuteen vähentäisi kasvihuonekaasunakin toimivan vesihöyryn haihtumista ilmakehään ja lisäisi näin maaperän kosteutta ja jokien valumaa.

– Tulokset osoittavat kuinka tärkeää on pienen mittakaavan prosessien, kuten kasvien ilmarakojen toiminnan skaalaaminen ekosysteemitasolle osaksi isompaa kokonaisuutta. Tähän tarvitaan usean tieteenalan osaamista sekä kokeellista tutkimusta että matemaattista mallinnusta, painottaa Emmi Hilasvuori, SYKEn tutkijatohtori ja yksi artikkelin kirjoittajista.

LUOMUS on panostanut viime vuosina ilmastonmuutoksen tutkimukseen. Marraskuussa Luonnontieteellisessä museossa avautuu alan tutkimusta esittelevä  Muutosta ilmassa -näyttely.

Yhteystiedot:

Högne Jungner
Luonnontieteellinen keskusmuseo LUOMUS  Ajoituslaboratorio
hogne.jungner@helsinki.fi

Eloni Sonninen
Luonnontieteellinen keskusmuseo LUOMUS Ajoituslaboratorio
eloni.sonninen@helsinki.fi

Frank Berninger
Helsingin yliopiston metsätieteiden laitos
frank.berninger@helsinki.fi
02941 58360

Emmi Hilasvuori
Suomen Ympäristokeskus SYKE Luontoympäristökeskus
emmi.hilasvuori@ymparisto.fi
0295 251 172

UutisetLajitieto