Itä-Suomen yliopisto , 3 op Dendrologian perusteet (ja luonnonmetsät eri kasvillisuusvyöhykkeillä)

Transkriptio

1 Itä-Suomen yliopisto , 3 op Dendrologian perusteet (ja luonnonmetsät eri kasvillisuusvyöhykkeillä) ja Luennoitsija: Leo Junikka, LUOMUS, Helsingin yliopisto

2 Tiedoksi luentokalvojen käyttäjille! Huom! Vaaleansinisellä merkittyä osaa ei vaadita tentissä (harmaana mustavalko- tulosteessa). Eri kasvillisuusvyöhykkeiden esiintymiskartat ja ilmastodiagrammit löydät parhaiten kirjasta: Walter, H. 1985: Vegetation of the Earth and ecological systems of the geo- biosphere. Springer Vertlag, Berlin.

3 1. Kasvimaantien ja dendrologian käsitteitä Kasvimaantiede tutkii - - kasvilajien ym. taksonien levinneisyyttä - - kasvillisuuden paikallisia ja alueellisia eroja - - ekologisten tekijöiden vaikutusta kasvillisuuseroihin - - kasvillisuuden ja kasviston historiaa kasvillisuus = vegetaatio (kasvipeite joka rakentuu kasviyhdyskunnista) kasvisto = floora (tietyn alueen kasvilajit, esim. Suomen kasvisto) kasviekologia - "tarkastelee kasvien riippuvuutta ilmasto, maaperä- ym ympäristötekijöistä sekä sopeutuneisuutta niihin" (Kalliola 1973) ekosysteemi - eliöiden ja niiden elinympäristön muodostama kokonaisuus - koko vaihtelee tarpeen mukaan kasviyhdyskunta l. kasvusto - fysiognomialtaan ja lajikoostumukseltaan samanlainen alue (yksittäinen mustikkatyypin metsikkö, suo), - teoriassa ainutkertainen - voidaan ryhmitellä KASVUSTOTYYPEIKSI kasvillisuusalue (=lohko) - suurilmastollisesti yhtenäinen alue, jonka piirissä vallitsevat samat yhdistymätyypit - mereisyys / mantereisuus kasvillisuusvyöhyke - kasvillisuusvyöhykkeitä jotka kiertävät maapalloa: pohjoinen havumetsävyöhyke (boreaalinen vyöhyke l. taiga); lehtimetsävyöhyke (temperaattinen vyöhyke); meridionaalinen vyöhyke (johon kuuluvat talvivihannat metsät (talvisateet) ja kesävihannat metsät (kesäsateet)); subtrooppinen vyöhyke (kausivihannat metsät, erilaiset savannityypit); trooppinen vyöhyke (aina- jaosavihannat metsät) - vaikuttaa a) lpt, b) kosteus (lohko)

4 korkeusvyöhykkeet - kasvillisuusvyöhykkeitä, joita tavataan vuoristoissa - kasvillisuus- ja korkeusvyöhykkeet sulautuvat sirkumpolaarisilla alueilla formaatio - floristista sukulaisuuden, sekä vallitsevien kasvu- ja elomuotojen perusteella samankaltaiset alueet (fysiognomia) (esim havumetsäformaatio) - kirjallisuudessa usein esiintyvä, mutta usein erilaisissa merkityksissä käytetty ekotoni - kapea tai leveä rajavyöhyke, jossa eri luonteiset ekosysteemit rajoittuvat toisiinsa, voi olla kummanakin rajanaapurin piirteitä uutena yhdistelmänä ekstrazonaalinen - oman vyöhykkeensä ulkopuolella esiintyvä kasviyhdyskunta, esim. lehdot meillä azonaalinen - kasviyhdyskunan kasvuolot maaperällisesti tai pienilmastollisesti poikkeavia, esim. suo, kallio, ranta anti(borealinen, - temperaattinen, jne.) - etuliite anti- kuvaa eteläisellä pallonpuoliskolla esiintyvää kasvillisuusvyöhykkeiden jakoa oro(boreaalinen, - temperaattinen, jne.) - vuoristoissa esiintyvä kasvillisuusvyöhykkeiden jako maannos - maan pintaosiin syntynyt kerroksellisuus (horisontit) ja sitä säätelevät ulkoiset tekijät, ensijaisesti ilmasto, mutta myös kasvillisuus, pinnanmuodostus ja maa- aineksen geologinen ikä; - kosteailmastoisilla seuduilla nähtävät kerrokset: O- horisontti (humuskerros), A- horisontti (raudan, alumiinin, emästen ja saviainesten voimakas huuhtoutuminen), B- horisontti (A- horisontista kulkeutuneiden aineiden rikastuminen), C- horisontti (muuttumaton kivennäismaa) pleistoseenikausi - 2,5 milj. v ekr - lukuisia jääkausia, jotka vaikuttivat kasviston, kasvillisuuden leviämiseen ja merien laajuuteen maapallolla kosmopoliittiset lajit - laajalti yli useiden mantereiden levinneet lajit

5 endeemiset eli kotoperäiset lajit - laji, joka esiintyy vain tietyllä alueella eikä missään muualla ekotyyppi - laji, jolla on ekologialtaan erilaisia rotuja alkuperä (ent. provenienssi) - kasvin luontaisella levinneisyyssalueella oleva paikkakunta, josta on kerätty lisäysmateriaalia (pistokkaita, siemeniä) lisäyslähde - ko. lajin viljelypaikka, josta on kerätty lisäysmateriaalia taksoni - mikä tahansa kasvikunnan hierarkkisen systeemin osa, josta puhutaan, esim. alalaji, laji, suku

6 2. Kasvillisuuden ja dendrologian perusteista 2.1. Kasvillisuuden määräytyminen - ekosysteemin luonteeseen vaikuttavat - - abioottiset tekijät (ilmasto ja maaperä) - - bioottiset tekijät (kasvillisuus ja eläimistö) SUURILMASTO PIENILMASTO MAAPERÄ KASVILLISUUS KASVISTO KALLIOPERÄ - suurilmasto => maapallo kasvillisuusvyöhykkeisiin - kasvillisuus rakentuu - - kasvien runsaudesta (sulkeutunut /avoin, harva) - - levinneisyydestä (yleiset, harvinaiset) - - kerroksellisuudesta (erityisesti metsissä) - - periodisuudesta (itäminen, kasvu, kukkiminen) - historialliset tekijät - - maakasvit ilm. siluuri- - - devonik. välillä, n. 400 milj v sitten - - mannerlaattojen liikunta -- pleistoseenikauden jäätiköt 2.2. Ilmastotekijöistä A) Ilmavirtaukset ja sateet: - auringon säteilyn teho 1360 W/m² - suurin säteily päiväntasajalla lämmin ilma ylöspäin - - pasaatituulet (koillinen / kaakko) - - vastapasaati 30 leveysasteelta alas kuivaa aavikot - 60 leveysasteella länsituulet tuovat sadetta - napa- alueilla polaarinen ilmamassa (korkeapaine) -- itätuulet (Kuva: roskasaitti.wordpress.com)

7 B) Monsuunisateet: - vaihtuvat vuodenajoittain - meri ja maa lämpiävät eri nopeudella

8 - - kesällä tulee mereltä sadekausi - - esiintyy Kaakkois- Aasiassa, USA:n kaakkois- rannikolla, Brasiliassa C) Korkokuva: 4 C 2000 mpy 10 C 1000 mpy 20 C - ilma noustessaan kylmenee => sade - - sateet runsaimmillan m korkeudella - - kasvillisuuden muutoskorrelaatti (Hopkinsin laki): etelä pohjoinen = nousu vuoristossa100 m 100 km D) Merivirrat: - kylmät merivirrat rannikon läheisyydessä kuivuus (esim. Benguelan virta => Namibian aavikot) E) Mereisyys / mantereisuus: - pienet lämpötilaerot (kesä/talvi; päivä/yö) / suuret lpt erot - kevät ja syksy pitkiä / lyhyitä - talvisade > kesäsade / kesäsade > talvisade

9 - lunta runsaasti / vähän - ilman suht. kosteus suuri / pieni, mutta maasta haihtuminen suuri

10 2.3. Kasvillisuusvyöhykkeiden (ja -lohkojen) erotusperusteet A) Ilmasto: 1) vuotuinen keskilämpötila 2) termisen kasvukauden pituus (> +5C) (KS FIG 11) 3) potentiaalinen evapotranspiraatio (PE) (Thornthwaite 1948) 4) biotemperatuuri (Holdridge 1967) => life zones 5) tehollinen lämpösumma (W = E [t - +5C]) - ilmastoasemat harvassa - mittaussarjat lyhyitä B) Maannos: - maannos indikoi lohkoja - alkuperäisen kasvillisuuden päättely C) Floristiikka: - kasvien levinneisyysalueet (esim. tammivyöhyke = hemiboreaalinen) D) Perustuotanto: 2.4. Oppia puista ja niiden taksonomiasta - dendrologia on tiede, joka tutkii puita, pensaista ja muita puuvartisia kasveja - sana dendrologia: dendron, puu ja logos, tiede - tieteenalaan kuuluu kasvilajien määrityksen, kuvauksen ja - luokituksen lisäksi niiden biologisten ominaisuuksien tutkimus. Dendrologian seura (noin 1500 jäsentä), - - Sorbifolia - - Hämet- Ahti, L. ym. 1992: Suomen puu- ja pensaskasvio Taksonomian periaatteet

11 - tiede joka tutkii luokittelua - taksonomian päätarkoitus on järjestää kasvikunnan kasvit (taksonit) parhaalla mahdollisella tavalla HUOM!!!! taksoni = mikä tahansa kasvikunnan hierarkkisen systeemin osa, josta puhutaan, esim. alalaji, laji, suku Taksonomian osatekijät ovat: 1) luokittelu - perustuu rakenteelliseen samankaltaisuuteen (phenetic) tai evolutiiviseen sukulaisuussuhteeseen (phylogenetic) - hierarkkisuus => esim. siemenkasvit => paljassiemeniset (ks. kuva) => havupuut (Pinophyta) => männyt (Pinaceae) => metsämänty 2) tunnistaminen l. identifiointi - tieto, mistä puhutaan - tutkimuskaavat

12 3) kuvaus - taksonin kuvaus yksiselitteisesti (latina + englanti), jotta se voidaan tunnistaa 4) nimistö - - yksinkertainen yleismaailmallinen järjestelmä, joka myös osoittaa taksonin hierarkisen aseman kasvikunnan järjestelmässä - - hierarkia. muoto (f.) => muunnos (var.) => alalaji (subsp.) => laji (yksikkö: sp.; monikko: spp.) => suku => heimo (pääte: - aceae) => lahko (pääte: - ales) => luokka (pääte: - opsida) => kaari (pääte: - ophyta) - - Linneen Species Plantarum (1753) lähtökohta - - tieteellistä kommunikointia varten - - pyritään yhden nimen käyttöön Tieteellinen nimi - binominaalijärjestelmä (Linne 1753), joka koostuu sukunimestä l. sukuepiteetistä, esim. Picea ja lajinimestä l. lajiepiteetistä, esim. abies - - sukunimi aloitetaan aina isolla kirjaimella, - alalaji tai muunnos, esim. subsp. obovata - tieteellisessä nimessä on lisäksi auktori - - alkuperäinen auktori => se henkilö, joka ensimmäisenä julkaisi täydellisen kuvauksen ko. taksonista, esim Betula pendula Roth - synonyymi (syn.) on hylätty nimi joko väärinkäytön tai taksonomisen käsityksen muutoksen vuoksi, - - esim. Picea excelsa Link on synonyymi Picea abies (L.) Karsten subsp. abiekselle - risteymät merkitään x:llä sukuja lajiepiteetin välissä - - esim. Larix x marschilensis Coaz (L. decidua x kaempferii) - - sukuristeymissä x sijoitetaan suvun eteen (xcupressocyparis leylandii)

13 - puutarhaviljelyssä erotetaan myös viljelylajikkeita (cultivar), joka on tavallisesti yhtä ainoaa kloonia - - lajikenimi kirjoitetaan isolla kirjaimella ja erotetaan yläpilkuilla (' ') Juniperus communis L. 'Suecica' Lajikäsitteestä - taksonominen laji - - pienin ryhmä, joka on selvästi erottuva ja erotettavissa toisista ryhmistä => voidaan erottaa tavallisin keinoin esim. suurennuslasin avulla (putkilokasvit) - - käytetään pääasiassa rakenteellisia tuntomerkkejä - biologinen laji - - on ryhmä populaatioita, joissa tapahtuu geeniaineksen vaihtoa ja jotka ovat lisääntymiseltään eristäytyneitä muista populaatioista - "pikkulaji" - - yhteisen emoryhmän omaavat populaatiot, jotka ovat morfologisesti hieman eriytyneet, esim. eri kloonit kasvullisessa lisäyksessä (Sequoia), suvuttomasti siemeniä tuottavat kasvit (agamospermia, Taraxacum officinale) - lajikäsite ei siis ole yhtenäinen => on hyvä tietää mistä puhuu - kenttäkasvioissa "eritasoisia lajeja

14 2.5. Kasvikunnan pääryhmittelyt Kaari Magnoliophyta (Spermatophyta), siemenkasvit Alakaari Pinophytina (Gymnospermae), paljassiemeniset Luokka Pinopsida, havupuut (+ muita luokkia) Lahko Pinales (n. 614 lajia) Heimo Pinaceae, mäntykasvit (+ 6 muuta heimoa) Lahko Taxales Heimo Taxaceae, marjakuusikasvit Alakaari Magnoliophytina (Angiospermae), koppisiemeniset (n lajia) Luokka Magnoliopsida (Dicotyledoneae), kaksisirkkaiset Lahko Fagales (+ 63 muuta lahkoa) Heimo Betulaceae, koivukasvit Luokka Liliopsida (Monocotyledoneae), yksisirkkaiset Lahko Arecales (+ 18 muuta lahkoa) Heimo Arecaceae (Palmae), palmukasvit Luokka Pinopsida, havupuut - havupuut ovat nykymaailman komeimpia ja levinneimpiä paljassiemenisiä - ensimmäiset ilm. ylähiilikaudella - pohjoisella sekä eteläisellä (vähemmän) pallonpuoliskolla - Pilger (1926) ryhmitteli havupuut 7 heimoon => laajasti aiemmin hyväksytty nykyään yhdistetty heimot Cupressaceae ja Taxodiaceae (= Cupressaceae) ja erotettu uusi heimo Sciadopityaceae - - nykykäsityksen mukaan sukuja yli 60, lajeja 614 (Gymnosperm Database) - Cupressaceae - heimo on mielenkiintoinen - - maailman korkein puu (punapuu) - - tilavuudeltaan suurin puu (mammuttipetäjä) nk. 'Wollemi- pine' => elävä fossiili Jura- kaudelta => kuvattu nimellä Wollemia nobilis (Araucariaceae) - Pinaceae heimossa suurin suku on Pinus => 114 lajia - runsas diversiteetti - - esim. Kiinassa n. 30%, kaikista kaikista havuppulajeista - - USA:ssa n. 113 havupuulajia - - erityisesti havu- ja lehtimetsävyöhykkeen lajeja - suurin osa taloudellisesti tärkeitä - laajoja yhden - muutaman lajin metsiköitä - - 1/3 maailman metsistä (kliimaksi- vaihe) Morfologiaa: - suorarunkoisia, vähäoksaisia - kasvaa jatkuvasti latvasilmustaan (vrt. lehtipuut us. hankasilmusta) - lehdet neulasmaisia tai suomumaisia - neulaset monivuotisia => kesävihantia vain muutama suku - yleensä yksittäiset neulaset varisevat, mutta männyillä, punapuilla ja parilla muulla, kokonaiset versot irtoavat

15 - muutamalla suvuilla lehtiä sekä pitkähaaroissa että lyhythaaroissa - - esim. männyillä lehdet yksittäin- - - viisittäin lyhythaaroissa - havupuut tuottavat siemenensä nk. kävyissä (cone) - - poikkeuksena marjakuuset => mehevä siemenvaippa l. arillus - havupuut ovat tuulipölytteisiä - hede- ja emikävyt ovat erillään - puuaines putkisoluja (98%) => rakenne tasainen - kuori us. paksu, - mantopuu (140% vettä), sydänpuu (33% vettä + aineita jotka estävät lahoamista) - useat lajit ovat hyvin pitkäikäisiä - - jättiläispunapuu => 2000 v - - Pinus longaeva => 5060 vuotta ('Methuselah' => 4845 v) - - vrt. kuusi (Ruotsissa Old Tjikkon juurakko vuotta), mänty v, lehtipuista koivu v, tammi v, temppeliviikuna 2300 vuotta, banianviikuna mahd vuotta Alakaari Magnoliophytina, koppisiemeniset, luokka Magnoliopsida, kaksisirkkaiset - kaksisirkkaiset luetaan koppisiemenisiin yhdessä yksisirkkaisten kanssa - siemenkasvien kehittynein ja runsaslajisin ryhmä - lajeja n lajia (Kew Plant List: hyväksyttyä nimeä) Species names (date: 14 September 2015) The status of the 1,064,035 species names for the The Plant List recorded in The Plant List, are as follows: Status Total Accepted 350, % Synonym 470, % Unplaced % Unassessed 242, % - viihtyvät lähes kaikialla maapallolla => monet eliöryhmät ovat niistä täysin riippuvaisia (huom! Ihmiskunta) 2.6. Puiden viljelystä Euroopassa - puiden viljeleminenvanhaa => suoja, koriste, siemenet, hedelmät, lääkeaineet, puutavara Suomi:

16 luvun hyödyn aikakausi Raivola (Uudellakirkolla): Larix sibirica - Pietari Suuren käskystä => Kronstadin laivanveistämö tarvitsi laivanrakennuspuuta - keisarinna Annan aikaan istutettiin lisää - - saksalainen metsänhoitaja Fockel => 1738 Arkangelin kylvö => 1739 ja 1774 siemenen alkuperää ei tiedetä => 1812 E- Ural (Ufan alue n. 50 N)? - - yht. 18,4 ha (jopa m³/ha) - Raivolan 'uudelleenlöytö' innoitti uusiin yrityksiin Nils Ludvig Arppe (laivanvarustaja ja tehtailija) - Kiteelle perustettiin 13 ha : siperianlehtikuusi (Larix sibirica), 4/5 euroopanlehtikuusi (Larix decidua) => siperianlehtikuusen siemen Raivolasta Blomqvist (Evon metsäopisto) Kruunun metsänhoitolaitoksen ohjesääntö 1859 ("ulkomaan puulajien kohdistuttamista maahamme") Elimäki valtioneuvos A.F. Tigerstedt - - alkuperä - - metsikköjen perustaminen Metsäntutkimuslaitos (aluksi Metsätieteellinen koelaitos) - - Solböle (hemiboreaalinen), Ruotsinkylä, Punkaharju Yliopistojen kasvitieteelliset puutarhat (erit. Helsinki) siemenkeruuretkia 1993 (Hokkaido), 1994 (P- Kiina), 1995 (Brittiläinen Kolumbia) alueet valittu bioklimaattisesti Suomea vastaavilta alueilta (Kuva: Suomea vastaavat bioklimaattiset alueet pohjoisella pallonpuoliskolla (Koponen 2002))

17 Kuva: Boreaaliset alavyöhykkeet Suomessa ja Japanin vuoristossa. Vastaavudet on arvioitu sammallajien esiintymisen perusteella Ruotsi: luvun loppu => Lounais-Ruotsiin euroopaanlehtikuusta - siperianlehtikuusta luvulla => sopii P. Ruotsiin - kontortamänty (P. contorta) hyvin laajamittaisesti (n ha) - E.- Ruotsissa sitkankuusta (Picea sitchensis) Keski-Eurooppa ja Tanska: - jättipihta (Abies grandis) ja nordmanninpihta (A. nordmanniana) => vuot. kasvu 25 m³, - euroopanlehtikuusta ja jonkin verran japaninlehtikuusta - douglaskuusta eniten - merellisillä alueilla sitkankuusi - K- Euroopassa yleensä harvoja eksootteja viljelyksessä (valeakasia; douglaskuusi) - - nykyään 60-70% metsistä pääosin Alpeilta kotoisin olevia havupuita - Espanjassa => eukalyptus ja montereynmänty (Pinus radiata) => paperi ja selluloosa Iso-Britannia ja Irlanti: - sitkankuusi ja kontortamänty todettu tuottavimmiksi kuivatuilla turv la % istutuksista havupuita Viro ja Venäjän Karjala: - Virossa kokemusta parin vuosisadan ajan - - lehtikuusia, douglaskuusia jo viime vuosisadalla - - kontortamänty hyvin pakkasta ja tauteja kestävä -- sitkankuusi täysikokoiseksi puuksi - Karjalassa mantereisempi ilmasto => siperianpihta, douglaskuusi, valkokuusi, euroopanlehtikuusi (Valamo), strobusmänty - sembramänty viihtyy hyvin => kestävä saasteita vastaan, pähkinät Mihin ulkomaisia puulajeja tarvitaan? - Euroopan puufloora on luontaisesti köyhä:

18 lajeja Eurooppa P- Amerikka Itä- Aasia havupuita lehtipuita Yht tarve uusista koristekasveista ja viherrakentaminen Koristekasvien menestymisvyöhykkeet Suomessa ja Ruotsissa. Huomaa Suomenselän ja Ruotsin Smålannin ylängön vaikutus (Kuva: puutarha.net) - joulukuuset ja koristehavut - metsätalous - - puuttomat alueet - - taloudellisesti alkuper. lajia edullisempi Ongelmia: - taudit, tuholaiset siirtyvät uusille alueille ja uusiin lajeihin