Lämpenevä tundrakasvillisuus vaikuttaa ilmakehän koostumukseen



Ilmaston lämpeneminen on nopeinta ja voimakkainta arktisilla alueilla. Kasveista vapautuu haihtuvia hiiliperäisiä aineita (VOC-yhdisteet, volatile organic compound) ilmakehään. Nämä VOC-yhdisteet reagoivat ilmakehässä jo ennestään olevien yhdisteiden ja hiukkasten kanssa. Tämä voi joko lisätä tai hillitä ilmaston lämpenemistä monin eri tavoin. Arktisten kasvien VOC-päästöihin vaikuttavia tekijöitä ei vielä tunneta.

Kolme Itä-Suomen yliopiston ympäristötieteen koulutusohjelmasta valmistunutta naistutkijaa ovat tutkineet ilmastonmuutoksen vaikutuksia tundrakasvillisuuden VOC-päästöihin Ruotsin Lapissa ja Grönlannissa.

– Olemme tehneet kenttäkokeita Pohjois-Ruotsissa sekä Grönlannissa jo 25 vuoden ajan käyttäen pieniä päältä avoimia kasvihuoneita, jotka lämmittävät ilmastoa paikallisesti pari astetta. Nämä kenttäkokeet ovat tarjonneet ainutlaatuisen mahdollisuuden tutkia miten arktinen luonto reagoi kohoavaan lämpötilaan. Meille on ollut melkoinen yllätys huomata, että VOC päästöt jopa viisinkertaistuivat vain kahden asteen lämmityksen seurauksena, kertoo apulaisprofessori Riikka Rinnan Kööpenhaminan yliopiston Biologian laitokselta.

Tutkimusryhmään kuuluvat myös muun muassa dosentti Minna Kivimäenpää Itä-Suomen yliopiston ympäristö- ja biotieteiden laitokselta, sekä Kööpenhaminan yliopistosta loppuvuodesta 2015 väitellyt tohtori Hanna Valolahti.

Tutkimusryhmä on havainnut, että syynä tähän poikkeuksellisen suureen vasteeseen on kasvillisuuden muuttuminen. Reilun kymmenen vuoden lämmityksen jälkeen kasvillisuuspeite oli tiheämpi ja erityisesti varpukasvien määrä oli kasvanut. VOC-päästöt kohosivat siis sekä lämpötilan nousun että yhdisteitä päästävien kasvien määrän lisääntymisen vaikutuksesta.

Lehtikarikkeen määrän kasvaminen lisää VOC-päästöjä entisestään

Tundran kasvit ovat pieniä, ja kylmyys ja lyhyt kasvukausi rajoittavat niiden menestymistä. Aiemmin tutkijat ovat olettaneet, että tundrakasvien ilmakehään vapauttamien VOC-yhdisteiden määrät ovat mitättömiä. Ilmaston lämpeneminen muuttaa kasvuolosuhteita suotuisimmiksi, edesauttaen kasvien menestymistä ja mahdollistaen uusien lajien leviämisen alueelle, lisäten kasvipeitteen kokonaismäärää ja näinollen VOC-päästöjä. Kasvipeitteen ja erityisesti lehtensä pudottavien lajien lisääntyminen merkitsee myös lehtikarikkeen määrän kasvua.

Tutkimusryhmä on ensimmäisenä maailmassa havainnut, että kun lehtikariketta lisätään jäljitellen tulevaisuuden kasvillisuusmuutoksia, tämä johtaa entistäkin korkeampiin VOC-päästöihin karikkeesta tulevien ravinteiden vuoksi. Näitä tutkimustuloksia on julkaistu muun muassa kansainvälisesti korkealle arvostetussa Global Change Biology -lehdessä.

Osa VOC-yhdisteistä on hajuttomia, osan taas voi tunnistaa vaikkapa kukille ominaisina tuoksuina. Osa yhdisteistä houkuttelee pölyttäjiä, osa taas toimii puolustuksena kasveja syöviä eläimiä tai hyönteisiä vastaan. Tämän lisäksi VOC-yhdisteillä on merkitystä ilmakehän koostumukselle, koska ne reagoivat herkästi ilmakehän muiden kaasujen ja hiukkasten kanssa.

Näin muuttunut ilmakehän koostumus voi pidentää tärkeän kasvihuonekaasun, metaanin, elinikää ilmakehässä. Koska metaani on 25 kertaa hiilidioksidia voimakkaampi kasvihuonekaasu, voi kasvien tuottamilla VOC-päästöillä olla ilmastoa epäsuorasti lämmittävä vaikutus. Toisaalta osa VOC-yhdisteistä voi reagoida muiden ilmakehän hiukkasten kanssa lisäten auringon säteilyä heijastavien hiukkasten sekä pilvien muodostumista, mitkä vastaavasti toimivat ilmastoa viilentävinä tekijöinä.

Tutkijaryhmä on myös selvittänyt ilmastonmuutoksen myötä lisääntyvän pilvisyyden vaikutuksia yksittäisten kasvien VOC-päästöihin. Pilvisyyden osoitettiin lisäävän joidenkin kasvilajien VOC-päästöjä tai muuttavan niiden koostumusta, mihin osaselityksenä oli lehden rakenteen sopeutuminen pilvisyyteen. VOC-yhdisteet voivat torjua ilmaston lämpenemistä paikallisesti arktisella alueella, jossa ilma on saasteetonta.

Julkaisut:
Valolahti H., Kivimäenpää M., Faubert P., Michelsen A., Rinnan R. (2015) Climate change-induced vegetation change as a driver of increased subarctic biogenic volatile organic compound emissions. Global Change Biology 21 (9): 3478-3488.  DOI: 10.1111/gcb.12953

Schollert M., Kivimäenpää M., Valolahti H. Rinnan R. (2015) Climate change alters leaf anatomy but has no effects on volatile emissions from arctic plants. Plant, Cell & Environment 38 (10): 2048-2060. DOI: 10.1111/pce.12530

Lähde: UEF
Kuva tundra: Hans Kylberg / Wikipedia (CC BY 2.0
Julkaissut: Kalle

0 kommenttia:

Lähetä kommentti