Artikkelit jotka sisältää sanan 'ennallistaminen'

Metsäiset suot ovat maailmanlaajuisesti merkittäviä hiilivarastoja, mutta ne ovat myös tärkeitä metsän ja muun biotuotannon alueita. Suometsien hoidolla on osin ristiriitaisia tavoitteita, kuten taloudellinen hyöty, ilmastonmuutoksen hillitseminen ja siihen sopeutuminen, sekä vesiensuojelu. Tasapainottaminen näiden tavoitteiden välillä edellyttää ekosysteemiprosessien perusteellista ymmärtämistä sekä mallinnustyökaluja, jotka pystyvät kuvaamaan käsittelyvaihtoehtojen monimutkaiset vaikutukset ekosysteemiin. Tässä työssä esitellään kolme prosessipohjaista ekosysteemimallia, ja niiden sovelluksia ojitettujen turvemaiden konkreettisiin käsittelyskenaarioihin.

Kaikki kolme artikkelia rakentuvat yhteiselle hydrologiselle mallille. Kahdessa tutkimuksessa käsitellään patojen vaikutusta pohjaveden suoveden pinnan korkeuteen ja hiilidioksidipäästöihin trooppisilla soilla. Ensimmäinen tutkimusartikkeli osoittaa, että optimointialgoritmien käyttö ennallistettavan suoalueen patojen sijoittelussa parantaa merkittävästi suon uudelleen vettämistä. Toisessa tutkimusartikkelissa analysoidaan patojen vaikutusta trooppisten suon vedenpinnan korkeuteen ja arvioidaan patojen toimintaa erilaisissa sääolosuhteissa ja erilaisilla turpeen ominaisuuksilla. Kolmannessa tutkimusartikkelissa esitellään ekosysteemimalli, joka keskittyy kuivatuksen vaikutukseen ravinnedynamiikkaan ja metsän kasvuun boreaalisilla soilla. Yhdistämällä hydrologiset ja biogeokemialliset prosessit tämä ekosysteemimalli mahdollistaa toisiinsa liittyvien ilmiöiden, kuten puuston kasvua rajoittavan tekijän tunnistamisen sekä tyypillisten ojaverkoston hoitotoimenpiteiden vaikutuksen ravinnetaseeseen ja metsän tuottavuuteen.

• Urzainki, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-9079-1269 Sähköposti: iurzainki@gmail.com

Kaakkois-Aasian trooppiset suot ovat merkittäviä hiilen varastoja ja luonnon monimuotoisuuden keskittymiä. Pääasiallinen turvetta muodostava ja varastoiva ekosysteemi Kaakkois-Aasiassa on paksuturpeinen trooppinen suosademetsä. Hakkuut ja maankäytön muutos plantaaseiksi ja maanviljelyyn on aiheuttanut laaja-alaista suosademetsien tuhoa, ja samalla niiden suojelu ja ennallistaminen on tullut ajankohtaiseksi. Tämä väitöskirja keskittyy ensin luonnontilaisen suosademetsän pintaturpeen ominaisuuksiin, metsän pohjan pinnanmuotojen mikrotopografiaan ja kasvillisuuden esiintymiseen suhteessa pinnanmuotoihin. Näitä tietoja on käytetty hyväksi väitöskirjan toisen osan muodostavissa palaneiden ja kuivatettujen entisten suosademetsäalueiden ennallistamiskokeissa.

Tutkitussa luonnontilaisessa suosademetsätyypissä metsän pohjaa voidaan kuvata pinta-alaltaan vähäisempien mättäiden ja laajempien matalammalla sijaitsevien välipintojen jatkumoksi, jossa suurin osa maanpinnasta on pohjavedenpinnantason yläpuolella suurimman osan vuodesta. Toisin kuin boreaalisilla ja temperaattisilla soilla, metsän pohjan mikrotopografialla ei havaittu selkeää suuntautuneisuutta tai järjestäytyneisyyttä. Pintaturpeen rakenne ja kemia vaihtelivat suhteessa turpeen mikrotopografiseen sijaintiin niin, että useimpien kasviravinteiden pitoisuudet olivat korkeampia korkeammilla pinnoilla. Myös puut ja suuremmat puun taimet olivat keskittyneet korkeammille pinnoille, kun taas pienempiä taimia esiintyi kaikilla maanpinnantasoilla.

Ensimmäisessä taimi-istutuskokeessa testasimme 21 paikallisen puulajin soveltuvuutta palaneiden ja kuivatettujen alueiden uudelleenmetsittämiseen. Kokeen tuloksena saimme tietoa eri lajien taimien tulvan- ja kuivuudensiedosta, lajien soveltuvuudesta erilaisille alueille ja taimien sopivasta istutuskoosta. Toisessa taimi-istutuskokeessa kokeilimme pintakasvillisuuden perkauksen, lannoituksen ja mätästyksen vaikutusta taimien menestykseen viidellä jo aiemmissa ennallistusprojekteissa käytetyllä lajilla. Selvitimme myös alueella kaksi vuotta istutuksen jälkeen riehuneiden maastopalojen vaikutusta taimien selviämiseen.

Luonnontilaisesta suosademetsästä ja taimikokeista saamiemme tulosten avulla pystyimme lisäämään tietoa useiden lajien soveltuvuudesta suosademetsän ennallistamiseen.

• Lampela, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: maija.lampela@helsinki.fi

Pohjoiset suot ovat tärkeitä hiilen nieluja sitoessaan sitä hitaasti kertyviin turvekerroksiin. Samalla ne vapauttavat kasvihuonekaasu metaania (CH₄), jota syntyy kasvimateriaalin hajotessa hapettomissa oloissa. Näiden soiden yleisin kasvi, rahkasammal (Sphagnum), on oleellinen paitsi turpeen kertymiselle, myös metaanipäästöjen torjunnalle: Se tarjoaa asuinympäristön metaania hapettaville bakteereille, metanotrofeille, jotka suodattavat osan metaanista rajoittaen sen vapautumista ilmakehään. Samalla metaanin hapetuksessa syntyvä hiilidioksidi (CO₂) siirtyy rahkasammalen käyttöön. Rahkasammalien ja metanotrofien muodostama ”metaanisuodin” on havaittu useammassa tutkimuksessa, mutta muun muassa sen herkkyys ympäristön muutoksille tunnetaan huonosti.

Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin rahkasammalien ja niissä elävien metanotrofien vuorovaikutuksen tarkempaa luonnetta. Metanotrofien yhteisörakennetta ja aktiivisuutta tarkasteltiin suhteessa suoekosysteemissä tapahtuviin muutoksiin. Vertailun vuoksi tutkittiin myös sammalten alapuolisten turvekerrosten metaaninhapetusta. Metanotrofien molekyylibiologisessa analysoinnissa hyödynnettiin erityisesti metaaninhapetuksen mahdollistavaa pmoA-geeniä sekä siihen perustuvaa koetinsirutekniikkaa.

Ensimmäisessä osatyössä metanotrofien ja niiden hapetusaktiivisuuden osoitettiin leviävän rahkasammalesta toiseen veden välityksellä. Työn perusteella nämä metanotrofit kykenevät elämään myös sammalien ulkopuolella eli niiden välillä näyttäisi olevan ns. fakultatiivinen symbioosi. Kahdessa muussa osatyössä rahkasammalten metanotrofien dynamiikan havaittiin olevan hyvin samankaltaista kahdella erilaisella suon kehitysgradientilla: sekä luonnontilaisilla soistuvilla aloilla, että eri-ikäisillä, uudelleen kasvittuneilla turvetuotantoaloilla. Metanotrofien yhteisöt olivat monimuotoisia kaikissa kehitysvaiheissa, mutta niiden valtaryhmät erosivat nuorten, vedenpinnaltaan epävakaiden alojen ja vanhojen, täysin sammalpeitteisten alojen välillä. Huolimatta yhteisöjen eroista metaaninhapetusaktiivisuus ei eronnut merkitsevästi eri kehitysvaiheissa, lukuun ottamatta aivan vanhimpien alojen heikompaa aktiivisuutta. Tämä viittaa ns. toiminnalliseen päällekkäisyyteen, jossa tietystä toiminnosta vastaa useampi, eri olosuhteisiin erikoistunut eliöryhmä. Toisin kuin elävässä sammalkerroksessa, sen alapuolisessa turpeessa hapetuspotentiaali kasvoi turpeentuotantoalojen kasvipeitteen kehityksen mukana.

Kyky levitä veden välityksellä sekä toiminnallinen päällekkäisyys viittaavat rahkasammalten metanotrofien pystyvän sekä sopeutumaan erilaisiin olosuhteisiin, että palautumaan suoekosysteemiä kohtaavista häiriöistä, kuten ilmastonmuutoksen mukana mahdollisesti lisääntyvistä kuivista jaksoista. Rahkasammalkerroksessa jo nuorimmalla turvetuotantoalalla havaittu metaaninhapetuspotentiaali tulisi huomioida näitä aloja ennallistettaessa: rahkasammal-istutusten avulla näyttäisi olevan mahdollista paitsi käynnistää hiilensidonta turpeeksi, myös torjua samanaikaisesti lisääntyviä metaanipäästöjä.

• Putkinen, University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences Sähköposti: anuliina.putkinen@helsinki.fi

Luonnontilaisten ekosysteemien heikentyminen ja häviäminen ovat maailmanlaajuisesti merkittävimpiä syitä biologisen monimuotoisuuden heikkenemiselle. Koska suuri osa luonnon monimuotoisuudesta esiintyy metsäekosysteemeissä, on niiden ennallistamisesta tullut yksi tärkeimmistä keinoista hillitä maailmanlaajuista lajien häviämistä. Ennallistamisella tarkoitetaan yleisesti toimenpiteitä, joilla pyritään nopeuttamaan ekosysteemien palautumista lähemmäs niiden arvioitua luonnontilaa.

Tässä väitöskirjassa selvitettiin metsien ennallistamisen ekologisia vaikutuksia boreaalisissa metsissä. Käytetyt ennallistamismenetelmät (ennallistamispoltto, pienten latvusaukkojen tekeminen ja lahopuun lisäys) pyrkivät palauttamaan luonnonmetsien tyypillisiä rakennepiirteitä aikaisemmin talouskäytössä olleisiin metsiin. Ennallistamisen vaikutuksia tutkittiin suhteessa metsän ikärakenteen ja puulajisuhteiden muutoksiin sekä lahopuun määrään ja laatuun. Työssä selvitettiin myös muutoksia tutkittujen kohteiden lahottajasienilajistossa, erityisesti kääpäyhteisöissä. Tarkoituksena oli selvittää, voidaanko ennallistamisella parantaa myös harvinaisten ja uhanalaisten lajien asemaa metsissä.

Arvioiduista menetelmistä metsien ennallistamispoltto yhdistettynä pienten latvusaukkojen tekoon vaikutti lupaavimmalta menetelmältä kohteiden taimettumisen parantamiseksi sekä puulajiston monipuolistamisen kannalta. Lahopuun ennallistaminen - tuottamalla pysty- ja maalahopuuta - lisäsi kohteilla olleiden lahottajasienten määrää verrattuna ennallistamattomiin metsiin, mutta lahottajalajisto koostui pääosin tavanomaisista kääpälajeista. Syy lajiston yksipuolisuudelle arvioidaan olevan lahopuun laadussa, koska tuotetut lahopuut olivat vielä lahoamissukkessionsa alkuvaiheessa - suuri osa uhanalaisista kääpälajeista kykenee hyödyntämään ainoastaan pidemmälle lahonneiden puiden runkoja. Tulosten mukaan lahopuuta on syytä tuottaa tekemällä sekä pysty- että maalahopuita, koska niillä elää osin eri lahottajalajistoa.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että monia luonnonmetsille tyypillisiä rakennepiirteitä, kuten lahopuun määrää, voidaan palauttaa talouskäytön seurauksena yksipuolistuneisiin metsiin. Lahopuun ennallistaminen lisää myös useiden lahottajasienten elinmahdollisuuksia ennallistetuissa metsissä. Lyhyellä aikavälillä toimenpiteet eivät kuitenkin näytä hyödyttävän harvinaisia ja uhanlaisia kääpälajeja. Tulosten perusteella näyttää, että metsien kaikkien rakennepiirteiden palauttamiseen menee huomattavasti tässä työssä käytettyä aikaväliä (5-10 vuotta toimenpiteistä) pidempi aika johtuen pohjoisten havumetsien suhteellisen hitaasta kasvusta ja puiden lahoamisesta. Tämä työ pyrkii antamaan lisätietoa metsien ennallistamisen lyhyen aikavälin vaikutuksista, mutta kokonaisvaltainen kuva ennallistamisen vaikutusten ymmärtämiseksi edellyttää huomattavasti pidemmän aikavälin seurantatutkimuksia.

• Pasanen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: hpasanen@live.com

Tutkimuksessa selvitettiin metsäojitettujen soiden ennallistamisen vaikutuksia ravinteiden ja orgaanisen hiilen huuhtoutumiseen ja metaanidynamiikkaan. Työ koostuu neljästä alitutkimuksesta. Kahdessa alitutkimuksessa selvitettiin vaikutuksia veden laatuun ja aineiden huuhtoutumiseen, ja ne toteutettiin valuma-aluetasolla. Yksi alitutkimus oli laboratoriokoe, jossa selvitettiin aineiden liukenemista turpeesta anaerobisessa muhituksessa, jolla jäljiteltiin hakkuuta tai ennallistamista seuraavaa nousevaa vedenpintaa. Neljäs tutkimus oli jälleen maastotutkimus, ja siinä selvitettiin luonnontilaisten, ojitettujen ja ennallistettujen korpien metaanipäästöjen eroavaisuuksia. Kaikkiaan tutkimuksessa käsiteltiin 24:ää eri suota, joista yksi oli mukana kahdessa eri alitutkimuksessa.

Tulokset viittaavat siihen, että ennallistamisella voi olla huomattavia vaikutuksia etenkin ravinnerikkaiden kuusivaltaisten soiden tapauksessa. Niissä havaittiin suurimmat liuenneen orgaanisen hiilen ja ravinteiden kuormitus ennallistamisen jälkeen valuma-aluetason tutkimuksissa. Niiltä havaittiin ennallistamisen jälkeen myös huomattavia metaanipäästöjä, suurempia kuin luonnontilaisilta tai ojitetuilta kohteilta. Tulosten perusteella tulisi edelleen tutkia ennallistamisen menetelmiä ja niitä prosesseja, jotka vaikuttavat havaittujen vaikutusten taustalla.

• Koskinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: markku.koskinen@helsinki.fi

• Lilja, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: saara.lilja@helsinki.fi