Effects of climate change and simulated herbivory on growth responses and leaf characteristics of silver birch (Betula pendula) seedlings
Huttunen L. (2008). Effects of climate change and simulated herbivory on growth responses and leaf characteristics of silver birch (Betula pendula) seedlings. https://doi.org/10.14214/df.76
Tiivistelmä
Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin ilmastomuutoksen ja typpilannoituksen vaikutusta rauduskoivun taimien (Betula pendula) kykyyn toipua lehtibiomassan menetyksestä korvaavan- eli kompensaatiokasvun avulla. Työssä tarkasteltiin mekaanisesti vaurioitettujen taimien pituus- ja biomassan kasvua, sekä vaurioituksen jälkeen puhjenneiden lehtien rakenteellisten ja kemiallisten ominaisuuksien muutoksia (esim. kelpaavuutta aikuiselle idänlehtikuoriaiselle, Agelastica alni). Lisäksi tutkittiin muuttuvan ilmaston vaikutusta lehtikarikkeen ominaisuuksiin ja niistä johtuvaan hajoamisnopeuteen. Eri tavoin lannoitetut koivuntaimet altistettiin kohotetulle ilman hiilidioksidipitoisuudelle (CO2) ja lämpötilalle kahden kasvukauden ajan. Ensimmäisellä kasvukaudella taimien lehtiä vaurioitettiin (defoliaatio; tasot 0, 25, 50 tai 75 % kokonaislehtipinta-alasta), jolloin pyrittiin jäljittelemään metsäluonnossa esiintyvää hyönteisten aiheuttamaa lehvästötuhoa. Karikkeen hajoamisnopeuden määrittämiseksi eri ilmasto- ja lannoitekäsiteltyjen koivuntaimien lehtien annettiin maatua luonnonolosuhteissa neljän vuoden ajan. Tutkimuksessa havaittiin, että kohotetussa CO2-pitoisuudessa ja lämpötilassa kasvaneet yksivuotiaat rauduskoivun taimet toipuivat lievästä lehvästövauriosta nopeammin ja jopa ylikompensoivat pituus- ja biomassan kasvua verrattuna nykyisissä ilmasto-olosuhteissa kasvaneisiin kontrollitaimiin. Myös lehtien fenolisten yhdisteiden pitoisuudet olivat alhaisempia vaurioitetuissa taimissa kaikissa ilmastokäsittelyissä. Nämä yhdisteet eivät kuitenkaan vaikuttaneet lehtien kelpaavuuteen idänlehtikuoriaisille. Sen sijaan lehtien rakenteelliset ominaisuudet, kuten esimerkiksi matala vesi- ja korkea kuitupitoisuus, vähensivät idänlehtikuoriaisen syöntiä. Lehtien kelpaavuuden todettiin olevan alhaisin kohotetussa lämpötilassa kasvaneilla lannoitetuilla taimilla. Lehvästömenetystä seuraavan kasvukauden aikana lievimmin vaurioitetut rauduskoivun taimet eivät kyenneet samankaltaiseen vuotuiseen biomassan ja pituuskasvun lisäykseen kuin ensimmäisellä kasvukaudella. Sen sijaan edellisvuotena voimakkaimmin vaurioitettujen taimien pituuskasvun lisäys saattoi olla jopa kaksinkertainen edellisvuotiseen kasvuun verrattuna. Tämänkaltainen vuosikasvu oli havaittavissa etenkin kohotetussa lämpötilassa lannoitetuilla taimilla. Tutkimustulokset osoittivat myös, että kohotetulle lämpötilalle altistettujen rauduskoivun taimien lehdet hajosivat hitaammin kuin kontrollitaimien. Syy hitaampaan hajoamiseen voi olla korkeampi kuitupitoisuus tai lisääntynyt hiilipitoisten yhdisteiden (esim. ligniini) määrä lehtien soluseinämissä. Kohonnut ilmakehän CO2-pitoisuus ja lämpötila sekä lisääntynyt ravinteiden saatavuus näyttäisivät kiihdyttävän vaurioitettujen rauduskoivun taimien pituus- ja biomassan kasvua. Toisaalta lehtien rakenteellisissa ominaisuuksissa tapahtuva muutos näyttäisi heikentävän niiden kelpaavuutta hyönteisille ja toisaalta hidastavan niiden hajoamisnopeutta heikentäen ravinteiden saatavuutta ja kiertoa boreaalisissa lehtimetsissä tulevaisuudessa.
Avainsanat
Betula pendula;
kohotettu CO<sub>2</sub>-pitoisuus;
kohotettu lämpötila;
kasvun ylikompensaatio;
karikkeen maatuminen
-
Huttunen,
University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences
Sähköposti
liisa.huttunen@joensuu.fi
Julkaistu 9.12.2008
Katselukerrat 3725
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.76 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Huttunen, L., Niemelä, P., Peltola, H., Heiska, S., Rousi, M. & Kellomäki, S. 2007. Is a defoliated silver birch seedling able to overcompensate the growth under changing climate? Environmental and Experimental Botany 60: 227–238.
https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2006.10.010
Huttunen, L., Niemelä, P., Julkunen-Tiitto, R., Heiska, S., Tegelberg, R., Rousi, M. & Kellomäki. S. 2008. Does defoliation induce chemical and morphological defenses in the leaves of silver birch seedlings under changing climate? Chemoecology 18: 85–98.
https://doi.org/10.1007/s00049-007-0397-5
Huttunen, L., Ayres, M.P., Niemelä, P., Heiska, S., Tegelberg, R., Rousi, M. & Kellomäki S. 2013. Interactive effects of defoliation and climate change on compensatory growth of silver birch seedlings. Silva Fennica vol. 47 no. 3 article id 964.
https://doi.org/10.14214/sf.964
Huttunen, L., Aphalo,P.J., Lehto, T., Niemelä,P., Kuokkanen, K. & Kellomäki, S. 2009. Effects of elevated temperature, elevated CO2 and fertilization on quality and subsequent decomposition of silver birch leaf litter. Soil Biology & Biochemistry 41: 2414–2421.
