Uusia tuloksia tunturimaiden hiilestä

Heipsanhei,

Ensi-alkuun muiden kuulumisia: Nelli väitteli super-mainiosti tämän kuun alussa, ja Netta kokosi yhteen nuorten tutkijoiden julkaisupaineita Acatiimi-lehdessä, täällä: http://www.acatiimi.fi/3_2016/03_16_16.php.  Tuo Acatiimi on professorien, tieteentekijöiden ja yliopistojen opetusalan lehti, ja verrattuna vaikka tämä blokin aiheisiin, tarjoaa se hieman varttuneemman ja byrokraattisemman koosteeksi yliopistojen tämän päivän elosta. Seuraan sitä itsekin välillä, sillä sieltä pääsee kurkistelemaan että millainen ”oikeiden” tutkijoiden maailma on Suomessa. En siis kirjoittanut heittomerkkejä ironisesti väheksymismielessä, vaan lähinnä siksi, että välillä oma tutkimus tuntuu pienillä resursseilla puuhastelulta, ja tutkimustyö olisi varmaan ihan erilaista, jos olisi oma tutkimusryhmä – ja samaan aikaan siihen päälle kaikenlaiset yliopistovelvoitteet. 

Minunkin viime kirjoituksesta on toista kuukautta aikaa. Syynä on lähinnä aikaansaamattomuus istahtaa blokin äärelle, vaikka koneella on taas tullut vietettyä aikaa… Kirjoitan nyt pohdintaa tulevaan artikkeliin, ja vaikka syyskuussa tulkitsin tuloksista aivan jotain muuta, niin nyt tuloksista on muodostunut jo aivan toinen tarina kuin aiemmin ajattelin. Koska vasta pidetyssä viestintä- ja vaikuttamiskoulutuksessa kerrottiin, että jos tutkija ei itse kerro tutkimuksensa ajankohtaisuudesta (tai ylipäätänsä tutkimuksestaan), ei kukaan muukaan sitä tee. Seuraa siis tietoisku valmisteilla olevan tutkimuksemme jännittävistä löydöksistä:

Tämänkin tutkimuksemme aiheena oli kartoittaa, muokkaako porojen laidunnus tunturipaljakan kasvillisuuteen ja maaperään varastoituneen hiilen määrää. Globaalisti tiedetään että laidunnus vähentää kasvillisuuteen sitoutuneen hiilen massaa (Tanenzap & Coomes 2012), mutta laidunnus-malleihin ei olla onnistuttu sisällyttämään sitä, miten laidunnus vaikuttaa maaperän hiilivarastoihin. Samalla maaperävaikutukset voivat olla erittäin merkittävät, sillä globaalisesti tundran maaperään on varastoitunut jopa kaksi kertaa sen verran hiiltä kuin mitä ilmakehässä tällä hetkellä on, ja hiilen määrä on paljon suurempi kuin viereisillä tunturikoivikoilla (Hartley ym. 2012).

Hiilivarastot tundralla ja koivumetsässä (Lähde: Hartley ym. 2012; muokattu)

Samalla myös laiduntajia esiintyy lähes kaikkialla missä on tundraakin. Vaikka tundran hiilen vapautumisen suurimpia seurauksia odotetaan ikirouta-alueilta, niin pienemmässä mittakaavassa myös Pohjois-Lapin tunturimailta alueilta saattaa vapautua hiiltä ilmaston lämmetessä. Hiilenkierron vasteissa lämpenemiseen riittää vielä runsaasti epävarmuustekijöitä, kuten kasvillisuusmuutokset tai laiduntajien merkitys näiden takana. Meidän tutkimuksen pointtina, on kysyä, selittääkö alueen laidunnuskäyttö sekä sen historia eroja hiilen kerrostumisessa maahan, ja voisiko näin laidunnushistorian mukaan ottaminen parantaa ilmastomallien ennusteita. Pienemmässä mittakaavassa tulokset voisivat olla siinäkin mielessä mielekkäitä, että metsien kasvattamisen tavoin laidunpainetta muokkaamalla voisi kompensoida alueellisia hiilipäästöjä.

Niin, itse tähän tutkimukseen (mulla aina lähtee perehdytys käsistä): Me siis seurattiin vuonna 2014 hiilenvarastoja maassa ja kasvillisuudessa kahden norjalaisen laidunkiertoaidan molemmin puolin. Toisella puolella aitaa on voimakas kesäaikainen laidunnuspaine ennen loppukesän erotusta, kun taas toisella puolella laidunnuspaine on kesäaikaan lähes olematon. Kauempana aidasta sijaitsi näiden laidunpaineiden välimuoto. Molemmilla aloilla laidunnus oli muokannut lähtökohdiltaan varsin erilaiset varpupeitteiset kankaat heinävaltaisiksi niityiksi. Ja kuten odotettiin, mekin havaitsimme, että laidunnuksen kasvaessa kasvillisuuteen sitoutuneen hiilen määrä laski. Jännittävästi, toisella alueella laidunnus ei vaikuttanut maanalaisen hiilen määrään, mutta toisella puolella voimakkaasti laidunnetulla heinävaltaisella alalla oli runsaasti enemmän hiiltä kuin laiduntamattomalla vaivaiskoivu-kankaalla. Meidän teorian mukaan alueiden väliset erot laidunnusvasteessa selittyy laiduntamattoman alueen kasvillisuudella ja siihen miten näiden valtalajit vaikuttavat hiilenkiertoon.

Maan hiilivarastot ja vaivaiskoivu (Lähde: Parker ym. 2015; muokattu)

Tuloksissa havaitsimme että kahdella koealueellamme, laiduntamattomattomien puoliskojen maan hiilivarastot olivat huomattavasti erisuuruisia. Ja myös näiden valtalajit erosivat toisistaan: Cearrolla kasvillisuuden muodosti yksinomaan vaivaiskoivu, kun taas Reisalla esiintyi kirjo eri ikivihreitä ja kesävihantia varpulajeja, joiden joukossa variksenmarja oli noussut valtalajiksi viime vuosina.  Juuri sopivasti viime joulukuussa brittiryhmä julkaisi artikkelin, jossa löydettiin suuria eroja maan hiilivarastoissa variksenmarjakankaiden sekä vaivaiskoivu-pusikoiden välillä (Parker ym. 2015). Artikkelissa todettiin, että Pohjois-Ruotsin tunturikoivikoissa ja vaivaiskoivukankailla oli suhteellisen samansuuruiset hiilen varastot maan alla, kun taas ikivihreällä variksenmarjakankaalla hiilen varastot maaperässä olivat runsaasti suuremmat. Kasvillisuustyyppien eroja selitettiin näihin liittyvien mykorritsasienten toiminnalla. Variksenmarjaan liitetään erikoidimykorritsa, jonka alla hiilen kierto on hidasta, ja boreaalisessa aluskasvillisuudessa sen on ehdotettu selittävän hiilen kertymistä maaperään (Clemmensen ym. 2015). Sen sijaan tunturikoivikon ja vaivaiskoivujen juurilla on symbioosi ektomykorritsa-sienten kanssa ja nämä yhdistetään nopeaan hiilenkiertoon ja korkeaan mikrobiaktiivisuuteen maaperässä.   

Mykorritsasienten vaikutus hiilenkiertoon metsässä (Lähde: Clemmensen ym. 2015; muokattu)

Meidän tutkimus asettaa laidunnuksen muuntamat heinävaltaiset niityt samaan maaperähiilen jatkumoon. Aiemmin kasvien ominaisuuksiin perustuvat mallit (plant trait models, de Deyn ym. 2008) ovat ennustaneet, että heinäkasvillisuus voi lisätä hiilen varastoitumista maaperään, sillä heinät tuottavat enemmän juurikariketta, joka on mikrobeille vaikeasti hajotettavissa. Heinien juurten tuotannon on lisäksi havaittu lisääntyvän laidunnuksen myötä (Chen ym. 2015). Tuloksiemme perusteella näyttääkin, että heinät kerryttävät enemmän hiiltä maaperään kuin vaivaiskoivukankaat, mutta maaperän hiilen kertyminen on samansuuruista kuin Reisan kaltaisella sekakankaalla.  Samalla tulos antaa viitteitä sille, että laidunnuspaineen lisääminen vaivaiskoivukankaille voisi lisätä alueellista hiilen kertymistä maaperään, ja näin laidunnusta muokkaamalla voisi olla mahdollisuus maksimoida alueen hiilinielua.

Laidunnuksen vaikutus hiilivarastoihin kahdella eri alueella (julkaisematon tulos).

Mun mielestä meidän tulokset on äärimmäisen jännittäviä, ja on ollut kiva kirjoittaa niitä. Noo, aineistossa on kuitenkin muttia: kahden alueen perusteella ei ole kannattavaa vetää toimenpidesuosituksia tai muodostaa uusia ilmastomalleja. Silti olisi jännittävää, jos tämän tutkimuksen ennustuksen mukaisesti laidunnuksen aikaansaamia kasvillisuusmuutoksia alettaisiin tarkkailemaan muuallakin. Siihen on kuitenkin vielä pitkä matka, koska käsikirjoitus on yhä edelleen työpöydälläni ja odottaa vielä lehteen lähettämistä, ja senkin jälkeen on vielä pitkät odotusajat edessä, ennen kun se tulee julkisesti saataville. Mutta pikkuhiljaa...:)

Mukavaa kevättä! 

-henni

Mainitut lähteet:

Chen, W. ym. (2015) Improved grazing management may increase soil carbon sequestration in temperate steppe. Scientific Reports, 5, 10892.

Clemmensen, K. ym. (2013) Roots and associated fungi drive long-term carbon sequestration in boreal forest. Science, 339, 1615–1618.

Clemmensen, K. ym. (2015) Carbon sequestration is related to mycorrhizal fungal community shifts during long-term succession in boreal forests. New Phytologist, 205, 1525–1536.

De Deyn, G.B. ym. (2008) Plant functional traits and soil carbon sequestration in contrasting biomes. Ecology Letters, 11, 516–531. 

Hartley, I.P. ym. (2012) A potential loss of carbon associated with greater plant growth in the European Arctic. Nature Climate Change, 2, 875–879.

Parker, T.C. ym. (2016) Rapid carbon turnover beneath shrub and tree vegetation is associated with low soil carbon stocks at a subarctic treeline. Global Change Biology, 21, 2070–2081

Tanenzap, A.J. & Coomes, D.A. (2012) Carbon storage in terrestrial ecosystems: do browsing and grazing herbivores matter? Biological Reviews, 87, 72–95.