Suvi Nikula

European aspen and hybrid aspen under changing environment – Leaf traits, growth and litter decomposition

Nikula S. (2011). European aspen and hybrid aspen under changing environment – Leaf traits, growth and litter decomposition. https://doi.org/10.14214/df.116

Tiivistelmä

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.

Avainsanat
kaupunkiympäristö; kohonnut otsonipitoisuus; resurssien saatavuus; lehtimorfologia; lehtikarikkeen laatu; lajinsisäinen ja lajien välinen vaihtelu

Julkaistu 18.4.2011

Katselukerrat 4271

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.116 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Nikula, S., Percy, K., Oksanen, E., Holopainen, T. & Manninen, S. 2009. Effects of elevated ozone on growth and foliar traits of European and hybrid aspen. Boreal Environment Research 14 (suppl. A): 29–47.

http://www.borenv.net/BER/pdfs/ber14/ber14A-029.pdf

Nikula, S., Manninen, S. & Pulkkinen, P. Growth and frost hardening of European aspen and backcross hybrid aspen as influenced by water and nitrogen. Accepted to Annals of Forest Science.

http://www.springer.com/life+sciences/forestry/journal/13595

Nikula, S., Manninen, S., Vapaavuori, E. & Pulkkinen, P. Growth, leaf traits and litter decomposition of roadside hybrid aspen (Populus tremula L. × P. tremuloides Michx.) clones. Environmental Pollution. In press.

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.03.022

Nikula, S., Vapaavuori, E. & Manninen, S. 2010. Urbanization-related changes in European aspen (Populus tremula L.): Leaf traits and litter decomposition. Environmental Pollution 158: 2132–2142.

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.02.025

---