Artikkelit jotka sisältää sanan 'otsoni'

Metsähaapa ja hybridihaapa muuttuvassa ympäristössä – Lehtiominaisuudet, kasvu ja karikkeenhajotus Yksi tämän hetken keskeisimmistä tutkimustavoitteista on ymmärtää, miten eri lajit ja ekosysteemit reagoivat useisiin ihmisen aiheuttamiin ympäristömuutoksiin. Tässä väitöskirjassa tutkittiin, miten tietyt ympäristötekijät, jotka liittyvät globaaliin ympäristömuutokseen, vaikuttavat haavan kasvuun ja lehtien rakenteeseen, jolla on tärkeä merkitys kasvin sopeutumisessa elinympäristöönsä. Tutkittavat haapalajit olivat metsähaapa, yksi pohjoisen havumetsävyöhykkeen avainlajeista, sekä hybridihaapa, jota hyödynnetään metsäteollisuudessa. Lisäksi työssä selvitettiin, miten nämä ympäristötekijät vaikuttavat haavan lehtikarikkeen laatuun ja hajoamisnopeuteen. Työ koostuu kahdesta kokeesta, joissa tutkittiin joko vahingollisen ilmansaasteen (otsoni) tai kasveille välttämättömien resurssien (vesi ja typpi) saatavuuden vaikutusta haavan taimiin, sekä kahdesta kenttätutkimuksesta, joissa aikuiset puut kasvoivat useita stressitekijöitä sisältävissä ympäristöissä (tienvarsi- ja kaupunkiympäristöt). Metsä- ja hybridihaavan lehtiin kehittyneet näkyvät otsonivauriot osoittivat lajit herkäksi otsonille. Kohotettu otsonipitoisuus johti myös juuribiomassan pienenemiseen suhteessa verson biomassaan sekä kiihdytti lehtien vanhenemista, mitkä seikat voivat heikentää kasvua otsonialtistuksen jatkuessa useampia vuosia. Veden ja typen saatavuus vaikutti haavan kylmänkestävyyteen: Runsas typpilannoitus, etenkin kuivuuteen yhdistettynä, viivytti kylmänkestävyyden kehittymistä, mikä taas voi altistaa puut aikaisille syyspakkasille. Kenttätutkimuksissa havaittiin aikuisen haavan sopeutuvan tienvarsi- ja kaupunkiympäristöihin tuottamalla rakenteeltaan kseromorfisempia, paremmin kuivuutta kestäviä lehtiä. Lehtien rakenne muunteli myös vuosien välisen ilmastollisen vaihtelun mukaan, kuvastaen edelleen haavan kykyä muuttaa ilmiasuaan ympäristöolosuhteiden muuttuessa. Useissa mitatuissa muuttujissa havaittiin lajinsisäistä vaihtelua, mutta lajinsisäiset erot reagoinnissa tutkittuihin ympäristötekijöihin olivat pieniä. Joitain kloonien välisiä eroja kuitenkin havaittiin otsoniherkkyydessä ja vasteessa tienvarsiympäristöön. Luonnonvarainen metsähaapa osoittautui hybridihaapaa alttiimmaksi erilaisille stressitekijöille (otsoni, ruostesieni-infektio, aikaiset syyspakkaset), mikä tukee hybridihaavan käyttöä kaupallisilla viljelmillä. Haavan karikkeen hajoaminen hidastui tienvarsiympäristössä, mutta vain hetkellisesti. Sitä vastoin kaupunkiympäristössä karikkeen hajoaminen oli nopeampaa kuin tausta-alueena käytetyssä maaseutuympäristössä. Kaupunkimetsissä tuotettu karike sisälsi enemmän typpeä ja vähemmän vaikeasti hajotettavia ligniini- ja fenoliyhdisteitä, mikä todennäköisesti edisti hajotusta yhdessä kaupunkiympäristön korkeamman lämpötilan, typpilaskeuman ja humuksen pH:n kanssa. Lajinsisäinen vaihtelu yhdistettynä kykyyn muuttaa ilmiasua ympäristöolosuhteiden mukaan viittaa haavan potentiaaliin kestää ympäristömuutoksia, vaikkakin jotkut globaalimuutoksen osatekijät, kuten kohoava alailmakehän otsonipitoisuus, voivat heikentää sen menestymistä. Tulokset viittaavat myös siihen, että kaupunkialueilla tapahtuvat useat samanaikaiset ympäristömuutokset – jotka vastaavat läheisesti globaalimuutoksen keskeisimpiä osatekijöitä – voivat muuttaa ekosysteemien toimintaa karikkeen hajotusta edistämällä.

• Nikula, University of Helsinki, Department of Biosciences Sähköposti: suvi.nikula@helsinki.fi

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ilmastonmuutoksen vaikutuksia rauduskoivun (Betula pendula Roth), amerikanhaavan (Populus tremuloides Michx.), paperikoivun (Betula papyrifera Marsh.), sokerivaahteran (Acer saccharum Marsh.) ja kuusen (Picea abies (L.) Karst.) läpimitan kasvuun sekä puuaineen rakenteeseen ja kemiaan. Tutkimuksen aineistot kerättiin Suomessa, Yhdysvalloissa ja Ruotsissa toteutetuista ilmastonmuutoskokeista. Kohotettu CO₂- ja O₃-pitoisuus sekä lämpötila vaikuttivat metsäpuiden puuaineen ominaisuuksiin. Rauduskoivulla kohotettu CO₂ lisäsi luston leveyttä ja uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta, kun taas selluloosan ja gravimetrisen ligniinin pitoisuus laski. Vasteet kohotetulle otsonille riippuivat kloonista: putkilo-osuus ja typpipitoisuus laskivat, kun taas soluseinäosuus nousi yhdellä kloonilla. Kohotettu CO₂ kompensoi otsonin vaikutuksesta tapahtuvaa putkilo-osuuden pienenemistä. Vasteet kohotetulle CO₂- ja O₃-pitoisuudelle erosivat 3- ja 5-vuotiaalla haavalla ja paperikoivulla. Kolmevuotiailla haapaklooneilla ja paperikoivulla ligniinipitoisuus lisääntyi kohotetussa O₃-pitoisuudessa. Kohotettu CO₂ kuitenkin kompensoi tätä vaikutusta eikä ligniinivastetta enää havaittu 5-vuotiailla puilla. Kohotettu CO₂ vähensi haavalla uronihappojen pitoisuutta ja lisäsi kloonista riippuen uuteaineiden ja tärkkelyksen pitoisuutta. Kohotettu O₃ vähensi haavalla rungon läpimitan kasvua ja putkiloiden soluontelon läpimittaa, mutta lisäsi soluseinän paksuutta. Viisivuotiaalla paperikoivulla kohotettu CO₂ lisäsi uuteaineita ja vähensi tärkkelystä, kun taas kohotettu O₃ lisäsi molempien pitoisuutta. Kolmivuotias vaahtera reagoi puulajeista vähiten niin kohotettuun CO₂- kuin O₃-pitoisuuteen. Kohotettu CO₂ vähensi 40-vuotiaalla kuusella typpipitoisuutta, kevätpuun soluseinän paksuutta ja kuitujen soluontelon läpimittaa, kun taas luston leveys lannoittamattomilla puilla ja kesäpuukuidun soluontelon läpimitta kasvoivat. Kohotettu lämpötila vähensi uuteaineiden ja liukoisten sokereiden pitoisuutta, ja lisäsi soluseinän paksuutta ja puun tiheyttä. Altistuskokeiden tulokset osoittavat, että puuaineen ominaisuudet voivat muuttua ilmastonmuutoksen seurauksena, mutta vasteet kohoaville CO₂- ja O₃-pitoisuuksille sekä kohoavalle lämpötilalle voivat riippua puulajista ja puun iästä. Puiden pitkäikäisyyden takia lisätietoa pitkäaikaisista tutkimuksista tarvitaan, ennen kuin puuaineen ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia eri lopputuotteissa voidaan ennustaa tulevaisuuden ilmastossa.

• Kostiainen, University of Oulu, Department of Biology Sähköposti: katri.kostiainen@metla.fi

Väitöskirjassa tarkastellaan otsonin kulkeutumismekanismien säätelyä kasvin ja ilmakehän välillä. Kulkeutumisprosessien ymmärtäminen hyödyttää sekä O³ laskeuman että otsonin aiheuttamien kasvillisuusvaikutusten ennustamisessa. Tutkimus perustuu otsonivuomittauksiin ja useiden vuosien pituisten aikasarjojen analyyseihin mäntymetsässä (Pinus sylvestris L.). Analyyseissä käytettiin hyväksi kaasujenvaihtomittauksiin tarkoitettuja oksakammioita, joilla tehtiin yhtäaikaisia O³, CO² ja H²O –vaihtomittauksia. Lisäksi mitattiin latvustason O³-, CO²- ja H²O -vuota, lehvästön pinnan kosteutta ja useita ympäristömuuttujia. Aineisto kerättiin SMEAR II mittausasemalta Etelä-Suomesta. Oksakammioilla tehtäviä kaasujenvaihtomittauksia voidaan soveltaa tarkasteltaessa lehvästön läheisten otsonipitoisuuksien vaihtelua kenttäoloissa, kun huomioidaan virheet jotka aiheutuvat O³ reaktiivisuudesta ja sen alhaisista pitoisuuksista. Otsonin hävikki oksakammion seinämiin voitiin korjata samanaikaisilla mittaustuloksilla tyhjästä mittauskammiosta, ja tätä korjausta käytettiin hyväksi laskettaessa O³ pitoisuuden massatasapainoa oksakammion sisällä. Männynoksaan kohdistuva otsonivuo jakautui kahteen yhtäsuureen osaan; ilmaraon kontrolloimiin ja pintaprosesseihin. Kokonaisvuon ajallinen vaihtelu ajoittui yhteen männyn muun biologisen aktiivisuuden kanssa. Lisäksi ympäristön kosteus oli merkittävä tekijä otsonivuon vaihtelussa. Ilmaraon kautta neulasen sisälle kulkeutuvan otsonin määrää arvioitiin ilmaraon toiminnallisten mallien avulla, jonka jälkeen kokonaisvuosta ylijäävää osuutta tarkasteltiin erikseen. Ilman kosteuden havaittiin lisäävän otsonin laskeumaa neulaspinnoille muodostuvan ohuen, nestemäisen vesikalvon vuoksi. Otsonin diffuusiota neulassolukkoon tarkasteltiin teoreettisesti yhden ilmaraon mittakaavassa, jolloin havaittiin että otsonihävikki juuri ilmaraon yläpuolella tai sen läheisellä pinnalla voi kokonaan estää tai merkittävästi vähentää otsonin kulkeutumista yhteyttävän solukon sisälle. Väitöskirjassa pohditaan otsonivuon mittauksen metodologiaa, eri tekijöiden merkitystä otsonivuon suuruuden määräytymisessä, vuon jakautumista eri komponentteihin ja mahdollisia mekanismeja joilla otsoni tuhoutuu ennen joutumistaan ilmarakoon ja solukkoon.

• Altimir, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: nuria.altimir@helsinki.fi