Maastokuulumisia ja raporttia sekä kesä- että talvilaitumilta

Heippahei kaikille, 

Ja terveiset maastoreissun keskeltä Lemmenjoelta. Olen täällä samoilemassa koivikoissa suurilta osin puhelimeni kuuluvuuden ulottumattomissa. Ihmeellisistä kyllä, tänään maltan viettää vapaa päivää, ja sen kunniaksi pistän kirjoittamaan. Vapaan oikeutetuksi keksin kauppareissun ja sen ettei puolikasta päivää kannata tehdä, kun koealoille siirtymiseen kuluu vähintään neljä tuntia (eilen kului kahdeksan).

Alalla makoilua à la Sari, syystäkin sääskihuppariin verhoutuneena

Kairattu maanäyte

Olemme täällä tekemässä ohjaajani vanhan aineiston uudelleen inventointia, jossa on tutkittu maaperän ominaisuuksia joko kesä- tai talvilaidunnetuilta aloilta. Otamme sekä maa- että kasvinäytteitä, yrittäen selvittää, kuinka lämpimämpi ilmasto muuttaa vallitsevaa kasvillisuutta ja edelleen maaperään sitoutunutta hiiltä. Tutkimusta suoritamme kahden paliskunnan, Muddusjärven ja Sallivaaran, alueilla. Muddusjärvi sijaitsee Inarista Pohjoiseen lähellä Kaamasen kylää ja Sallivaara on taas osittain Lemmenjoen kansallispuiston alueella. Molemmat paliskunnat ovat jakaneet laidunmaansa erikseen kesällä ja talvella laidunnettaviin alueisiin. Meitä kiinnostaa kuinka nämä erilaisen maankäytön alueet tulevat muuttumaan, ja onko muutos paikasta sidonnaista vai löytyykö molemmissa paliskunnissa samoja muutoksen suuntia. Suuremmalla kaavalla tehtynä tämänlainen tutkimus voisi myös tuottaa tietoa ja keinoja vaikuttaa paikalliseen hiilinieluun muokkaamalla maankäyttöä.

Jäkäläkangasta Muddusjärven talvilaitumella

Porojen liikuttaminen maisemassa vuoden ajan mukaan on erittäin tyypillistä poronhoidolle. 1600-luvulla porolliset perheet siirtyivät porojen mukana Norjan rannikkoniityille kesän ajaksi vaeltaen tunturikoivikkojen kautta havumetsien jäkäläkankaille vasta lumien saavuttua. Suomen ja Norjan välisen rajan suljettua 1852, poronhoitoa täytyi kehittää paikalliseksi. Poroja pidettiin vuoden ympäri maisemallisesti yhteneväisellä alueella, vaikka poromiehet ja naiset saattoivat johdattaa tokkiaan kuhunkin vuoden aikaan parhaimmille laidunaloille. Kuitenkin poronhoidon paikallistumisen myötä talvilaitumien jäkäläkangas kärsi tallauksesta ja nykypäivänäkin harvassa paikassa jäkälikkö riittää tarjoamaan riittävästi ravintoa poroille koko talven ajaksi (lisäruokinnasta ehkä sitten joku toinen kerta…). 

Sallivaaran laidunkiertoaidan tuntumassa

Jäkäläkankaiden suojelemiseksi osa Pohjois-Suomen paliskunnista jakoi laidunmaansa erikseen talvi- kesälaidunnettaviin aloihin 1970 tai 1980-luvulla. Talvilaitumille tyypillistä olivat jäkälänummet ja luppoisat mäntymetsät – kesälaitumiksi päätyivät rehevät niityt, heinikot sekä suot ja muut avarat alueet, joille porot pääsivät metsien räkkää karkuun. Osalla paliskunnista kesä- ja talvilaitumien välinen jako on pienipiirteistä ja poroja johdatetaan liikkumaan kasvillisuustyyppien välillä vuodenajan mukaan. Toiset paliskunnat ovat taas erottaneet kesä- talvilaitumet jakamalla koko laidunalueen aidan avulla kahtia. Vaikka aiemmat kasvillisuustutkimukset ovat todistaneet, että talvipuolien jäkälikkö on kesäpuolta runsaampi, ei jako ole täysin onnistunut elvyttämään jäkäläkankaita, jotka ovat varsin kitukasvuisia. 

Pohjoisen savannia

Kesälaitumien kenttäkasvillisuus voi olla myös karua

Laidunkierto näkyy myös maallikon silmillä paikallisessa kasvilajistossa, erityisesti tarkkailemalla tunturikoivuja. Kesäaikaan koivut ovat porojen suosimaa ravintoa, ja näiden lehdet menestyvätkin vasta kasvettuaan porojen laidunkorkeuden yli. Kesälaitumilla harva taimi selviytyy aikuiseksi puuyksilöksi asti, ja maisemassa puut levittävät lehvästönsä korkealle selkeän paksun rungon kannattelemana – ikään kuin savannilla oltaisiin.

Myös kenttäkerroksen kasvillisuus sekä maaperän ominaisuudet muuttuvat laidunnuksen ajoituksen myötä: kesälaitumella on vähemmän vaivaiskoivua, kanervaa ja juolukkaa, kun taas heinät, kukkakasvit, mustikka ja puolukka pärjäävät jopa paremmin kesälaidunnetulla alalla. Poron pissasta johtuen kesälaitumen maaperästä löytyy enemmän typpeä, ja koska myös karike on nopeammin hajotettavaa, maaperän mikrobien aktiivisuus on suurempaa.

Talvilaidunta Mieraslompolon lähellä

Kesälaidunta Iivaarassa

Suomalaisen laidunkierron aloilla ei tietääkseni ole tehty tutkimusta, missä seurattaisiin kuinka nämä eri tyyppiset alueet reagoivat ilmaston lämpenemiseen. Vaivaiskoivun voisi kuvitella runsastuvan erityisesti talvilaitumilla, sillä sen siirtymistä yhä pohjoisemmaksi on havaittu sekä Euraasiassa ja Pohjois-Amerikassa. Tämä saattaisi lisätä karikkeen tuotantoa ja pidättää talvisin enemmän lunta allaan, mahdollisesti nopeuttaen maaperämikrobien aktiivisuutta ja jopa vapauttaen maaperän hiilivarastoja ilmakehään. Kesälaitumilla taas nopeasti kasvavat heinät saattavat yleistyä, mikä sekin nopeuttaisi ravinteiden kiertoa. Mutta mikäli maaperän mikrobit ovat jo sopeutuneet ravinteikkaampaan ympäristöön, niin muutos ei välttämättä näkyisi pitkän ajan hiilivarastoissa..? 

Mustikkainen talvilaidun Iivaarassa

Tämänkin tutkimuksen tulokset olisivat vielä haalea liituviiva tyhjässä taulussa, sillä kokeeseen ei sisälly varsinaista lämmityskäsittelyä, vaan seuraamme muutosta ajassa, nimittäin viimeisen 15 vuoden ajalta. Ajalliset seurannat ovat aina varsin riskialttiita tutkimuksia, sillä voi olla, että a) ajanjakso on liian lyhyt (aivan todennäköistä tässäkin, jossa kuitenkin seurataan satojen tuhansien vuosien aikana kerrostunutta maata), b) muutos selittyy jollain muulla kuin lämpötilan muutoksella (vaikkapa eri laidunpaineella tai vuosien välisellä luonnollisella vaihtelulla), tai että c) eri näytteenottaja vaikuttaa tulosten suuntaan. Riskipeliä siis, mutta tätä me nyt ohjaajani Sarin kanssa kootaan enemmänkin ”harrastusmielessä”. Aikomuksena ei ole saada tutkimusta valmiiksi väitöskirjaan mennessä, vaan tässä keräillään puuhaa väitöksen jälkeiselle elämälle (fun:)!).

Koivikkokuvien myötä, terveiset Lemmenjoelta!

-henni

Luonnonsuojelubiologiaa, osa II

Kirjoittelin taannoin pitkät pätkät luonnonsuojeluyksiköistä ja siitä, millä perusteilla populaatioita tulisi niputtaa (tai olla niputtamatta) omiksi ESU:ikseen (evolutionarily significant unit) tai MU:ikseen (management unit). Tsekkaa juttu täältä. Jatkan nyt aiheesta keskittyen tämän vuosituhannen puolella kekattuihin juttuihin.

2000-luvulla luonnonsuojeluhommat edistyivät (mutkistuivat?), kun Keith Crandall ynnä muut (2000; Considering evolutionary processes in conservation biology) toivat esille evolutiivisia lisänäkökulmia suojeluyksiköihin, populaatioiden geneettiseen ja ekologiseen omaleimaisuuteen. He esittävät suojeluyksiköiden määrittämiseen termiä vaihdettavuus (exchangeability), jossa populaatioiden väliset geneettiset, ja elinympäristöjen väliset ekologiset erot ovat joko vaihdettavissa keskenään (jos populaatiot ovat geneettisesti ja ekologisesti samanlaisia), tai eivät vaihdettavissa (vaihdettavuus hylätään, jos populaatiot eroavat geneettisesti tai ekologisesti).

Selitän tarkemmin. Crandallin esittämissä suojelutoimissa painopiste on siis populaation paikallisilla adaptiivisilla ominaisuuksilla (siis semmoisilla, joilla on merkitystä sopeutumisen kannalta). Jos tietyssä ympäristössä pärjäävä populaatio tulee todennäköisesti toimeen myös muualla lajin levinneisyysalueen elinympäristössä, ei populaatiota tarvitse pitää omana suojeluyksikkönään (populaatiot voisivat siis "vaihtaa paikkaa" elinkyvyn kärsimättä). Jos taas on todennäköistä, että populaatio kohtaisi toisessa elinympäristössä erilaisia valintapaineita ja sillä olisi täten heikommat mahdollisuudet selvitä siellä, tulee populaatiota pitää omanlaisenaan ja suojella sitä sen mukaan ("paikanvaihto" johtaisi populaation elinkyvyn heikkenemiseen). He pyrkivät siis ottamaan huomioon sekä ekologisen että geneettisen vaihdettavuuden, ja kritisoivat Moritzia liian suppeasta, pelkästään geneettisestä näkökulmasta (Moritzin jutusta lisää tuolla ensimmäisessä kappaleessa olevan linkin takana).

Suojelutoimet pohjautuvatkin monesti neutraaleihin geneettisiin eroihin - varmasti pitkälti, koska neutraalia muuntelua on helpohko tutkia. Neutraali muuntelu tarkoittaa sitä, että luonnonvalinnan ei oleteta siihen vaikuttavan. Tämmöiset DNA:n alueet eivät siis koodaa proteiineja vaan muuntelevat "omin päinensä" ja usein nopeammin kuin geenit (proteiineja tai eri RNA-molekyylejä koodaavat DNA-alueet). Esimerkiksi mikrosatelliitit ja mitokondrio-DNA:n kontrollialue ovat oivia neutraalin muuntelun tutkimusvälineitä (kirjoittelen parhaillaan pientä infopakettia niistä ja muista geneettisistä markkereista; julkaissen sen tässä syksyn mittaan).

Neutraalit markkerit saattavat kuitenkin kuvastaa myös adaptiivisia eroja, ainakin jossain määrin, minkä vuoksi ne ovat käteviä myös luonnonsuojelun kannalta. Jos populaatiot eroavat toisistaan paljon neutraalien DNA-alueiden suhteen, niiden välillä on todennäköisesti vähän geenivirtaa (lisääntymään asti pääseviä immigrantteja eli muualta tulleita yksilöitä). Tällöin voisi kenties olettaa, että populaatiot ovat omia toiminnallisia yksiköitään, ja niissä saattaa täten olla myös adaptiivisia eroja. Näin ei kuitenkaan välttämättä ole: jos kahden toisistaan eristyksissä olevan populaation elinympäristöt ovat hyvin samankaltaisia, valintapaine saattaa pitää populaatiot adaptiivisilta ominaisuuksiltaan samanlaisina, vaikaa populaatiot eroaisivatkin neutraalin muuntelun suhteen. Tarpeeksi pitkän ajan kuluessa, jos geenivirtaa on todella vähän, eroja syntyy kuitenkin varmasti, vaikka periaatteessa yksikin lisääntymään asti pääsevä (ja siinä onnistuva) immigrantti riittää estämään populaatioiden eriytymisen. Pienet, uhanalaiset populaatiot ovatkin sitten toinen juttu; niissä sattuma saattaa vaikuttaa geneettiseen koostumukseen jopa enemmän kuin valinta, ja geenivirta on tällöin erittäin tärkeää populaation elinkyvyn kannalta. Mutta nyt eksyn vähän aiheesta.. Pointti on siis se, että vaikka neutraalit markkerit ovat hyviä tutkimusvälineitä, ei pidä unohtaa muita, adaptiivisia ja ekologisia, ominaisuuksia.

Luonnonsuojeluun liittyen on 2000-luvulla tehty lukuisia tarkentavia määritelmiä ja kirjallisuuskatsauksia aiempien töiden pohjalta (esimerkiksi Fraser ja Bernatchez, 2001, Adaptive evolutionary conservation: towards a unified concept of defining conservation units; de Guia ja Saitoh, 2007, The gap between the concept and definitions in the Evolutionarily Significant Unit: the need to integrate neutral genetic variation and adaptive variation; Funk ym., 2012, Harnessing genomics for delineating conservation units). Niissäkin painottuu edellisessä kappaleessa mainitsemani seikka, eli luonnonsuojelussa on tärkeää ottaa huomioon mahdollisimman moni asia, jolla voi olla vaikutusta populaation omaleimaisuuteen ja mahdolliseen luonnonsuojeluyksikköstatukseen.

Populaatiot voivat esimerkiksi erota toisistaan vaikkapa pesinnän aloitusajankohdan, ruokavalion tai alueella liikkuvien petojen suhteen. Tämmöiset ekologiset tekijät saattavat luoda populaatioille erilaisen valintapaineen ja vaikuttaa täten myös niiden adaptiivisiin geneettisiin eroihin. Myös esimerkiksi yksilöiden paikkauskollisuudella voi olla vaikutusta populaatioiden erilaistumiseen: jos yksilöt palaavat aina takaisin synnyin- ja pesimäpaikoilleen pesimään, populaatiot saattavat olla demografisesti "omavaraisia" (niiden yksilömäärä saattaa riippua enemmän paikallisesta syntyvyydestä ja kuolleisuudesta kuin tulo- ja lähtömuutosta). Vaikka geenejä itsessään ei siis olisikaan tutkittu, erot käyttäytymisessä ja ekologiassa voivat antaa viitteitä myös adaptiivisista eroista.

Luonnonsuojelugenetiikka on tieteenala, joka pyrkii säilyttämään geneettistä muuntelua. Siksi geneettisesti erilaisten populaatioiden suojeleminen on tärkeää: se pitää yllä evolutiivista potentiaalia (kykyä sopeutua) koko lajin mittakaavassa. Ekologia (ja genetiikkakin..) on kuitenkin monimutkaista koska kaikki tuntuu vaikuttavan kaikkeen. Aina voisi tutkia jotain lisää ja ottaa huomioon enempi asioita, jotka voivat vaikuttaa omiin tutkimustuloksiin, ja silti jotain oleellista saatta jäädä huomaamatta. Onneksi sen takia on olemassa tutkimusryhmät, artikkelien vertaisarviointi ja väikkärin ohjaajat - ei tätä kaikkea pystyisi millään yksin tekemään.

Siinäpä taas purtavaa vähäksi aikaa! Kuulisin mielelläni kommentteja, jos jokin juttu on jäänyt epäselväksi tai olen puhunut puuta heinää. Yritän kirjoittaa yleistajuisesti, mutta välillä epäilen, onnistunko siinä tarpeeksi hyvin.

Ensi kertaan,

Nelli