Talvitutkimuksen päivä - esitelmien tiivistelmät

Transkriptio

1 Talvitutkimuksen päivä - esitelmien tiivistelmät Muuttuva talvi-ilmasto Ari Venäläinen Ilmatieteen laitos PL 503 (Erik Palménin aukio 1), Helsinki ari.venalainen@fmi.fi Suomalaiseen vuodenkiertoon kuuluu olennaisesti luminen talvi. Lumipeitteestä on sekä hyötyä, että harmia. Lumipeite on tehokas lämmöneriste, joka suojaa kasveja ja eläimiä talven kylmyydeltä. Ilman lunta monet talveen liittyvät harrastukset, kuten hiihto ja laskettelu olisivat mahdottomia. Valkoinen lumi heijastaa keskitalven vähäistä valoa selvästi paremmin kuin sula maanpinta ja helpottaa kaamosmasennuksesta kärsivien elämää. Toisaalta lumipeite haittaa monia rakennustöitä ja vaikeuttaa liikennettä niin maanteillä, rautateillä kuin maastossakin. Lumipeitteen laajuus ja paksuus vaihtelevat talvesta toiseen. Esimerkiksi talvella ensilumi saatiin jo lokakuun lopulla mutta se oli ohimenevää, jo marraskuussa maa oli jälleen sula ja pysyvää lumipeitettä saatiin odottaa Etelä- Suomessa aina tammikuulle saakka. Toisaalta on talvia, kuten vuonna 2002, jolloin pysyvä lumipeite saadaan Etelä-Suomeenkin jo marraskuun alkupuolella. Etelä- Suomesta lumi sulaa keskimäärin huhtikuun puolivälissä, Keski-Suomesta huhtikuun lopulla ja Pohjois-Suomesta toukokuun loppupuolella. Keskimääräinen lumipeitepäivien lukumäärä vaihtelee siis Etelä- ja Lounais-Suomen noin sadasta Pohjois-Suomen runsaaseen kahteen sataan. Tarkasteltaessa lumipeitepäivien lukumäärää 10 vuoden jaksoissa talvesta 1960/61 talveen 2005/06 nähdään, että lumipeitepäivien lukumäärä on vaihdellut vuosikymmenestä toiseen. Vertailtaessa eri vuosikymmeniä ehkä selkein muutos on se, että Lounais-Suomessa lumipeitteen kesto on jonkin verran lyhentynyt. Viimeisimmällä tarkasteltavalla jaksolla talvesta 2000/01 talveen 2005/06 on myös Pohjois-Suomessa lumipäivien lukumäärä vähentynyt. Ilmastonmuutoksella on vaikutusta myös lumipeitteeseen. Talven 2006/2007 tyyppisten talvien, arvioidaan yleistyvän. Ilmastomalleihin pohjautuvien arvioiden mukaan tämän vuosisadan puolella lumipeitepäivien suhteellinen muutos Pohjois- Suomessa olisi noin 20% ja Etelä-Suomessa jopa noin 60%. Vajaan sadan vuoden kuluttua maamme eteläosassa lunta olisi keskimäärin vain runsaan kuukauden ajan. Lapissa lumipeiteaika lyheni lähes parilla kuukaudella.

2 Lumen fysiikka ja lumiekologia Sirpa Rasmus Plant Ecophysiology and Climate Change group, Bio- ja ympäristötieteiden laitos PL 65 (Viikinkaari 1), Helsingin yliopisto Lumi on määritelmän mukaan ilmakehän vesihöyrystä härmistyneitä jääkiteitä lumipeitteessä eli hangessa lumi on jääkiteiden, kostean ilman ja nestemäisen veden seos. Lumen määrä ja ominaisuudet ovat tärkeitä sekä Suomessa että maailmalla, koska lumipeitteen alueellinen laajuus on suuri ja moni paikoin lumipeitteinen aika vuosittain pitkä. Lumi peittää talvella noin 50% pohjoisen pallonpuoliskon maaalueesta; Suomessa vuosisadannasta on lunta 30-50% ja osassa maata lumi peittää maan jopa yli puolet vuodesta. Suomi voidaan jakaa lumen fysikaalisten ominaisuuksien perustella vähintään viiteen lumivyöhykkeeseen (lumen rajavyöhyke, leuto lumivyöhyke, preerialumen vyöhyke, taigalumen vyöhyke sekä tundralumen vyöhyke). Tuuliolot, paikalliset pinnanmuodot ja kasvillisuus vaikuttavat siihen, miten lumi asettuu maisemaan. Lumipeitteen kerrosrakenne syntyy peräkkäisten lumisateiden tuoman lumen kertyessä päällekkäin. Kaikissa kerroksissa on koko ajan käynnissä jokin muodonmuutosprosessi, metamorfoosi, joka muuttaa kiteiden kokoa, muotoa ja sidostuneisuutta. Metamorfooseja on kolmea tyyppiä: hajottavaa, rakentavaa (muodostaa syväkuuraa) ja sulamis-jäätymismetamorfoosia. Lumiekologia tutkii eliöiden ja lumen välisiä vuorovaikutussuhteita. Eläin voi olla lunta suosiva tai lunta välttävä ja elää lumen alla, lumen päällä tai sisällä. Lumessa voi liikkua kelluen, kahlaten tai kaivautuen. Lumi tarjoaa suojan saalistajilta ja lajista riippuen lumi haittaa tai auttaa ruoan hankkimisessa. Kasveilla lumi on tärkein yksittäinen pohjoisten alueiden kasvien talvehtimiseen vaikuttava tekijä. Lumi on huokoisena materiaalina tehokas lämmöneriste, eli sen alla lämpötila pysyy korkeana ja tasaisena ja roudan syvyys jää pienemmäksi. Myös ilman kosteus pysyy korkeana ja tasaisena. Lumi vaimentaa auringon säteilyä ja hiilidioksidipitoisuus voi olla lumen alla korkea. Lumipeitteestä vapautuu sulamiskaudella runsaasti vettä ja ravinteita juuri kasvukauden alkaessa. Lumi on elinympäristönä kuitenkin haastava, sillä vaihtelu lumen määrässä ja ominaisuuksissa on suurta sekä paikallisesti että ajallisesti. Mikäli ilmasto muuttuu ennusteiden mukaan, muutoksia on odotettavissa myös lumen ominaisuuksissa: lumi on tiheämpää, kiteet ovat suurempia ja lumi on lähempänä sulamislämpötilaa keskitalvellakin. Syväkuuran osuus hangesta vähenee, ja märän tai jäisen lumen osuus kasvaa.

3 Kulttuurien sopeutuminen lumeen ja kylmään Tuula Tuisku Thule-instituutti PL 7300, Oulun yliopisto Ihminen on trooppinen eläin, joka kuitenkin asuu myös alueilla, joilla suurin osa vuodesta on lumipeite ja lämpötila alle nollan. Ihmisillä on perustarpeita asuinpaikasta riippumatta. Ihminen tarvitsee ruokaa, vaatteita, asumuksen ja turvaa. Kylmä ja lumi ovat osa meidän pohjoisten ihmisten elämää, joita pidetään annettuina asioina. On vaikea hahmottaa miten kulttuurit sopeutuvat kylmään ja lumeen, koska tämä sopeutuminen on osa jokapäiväistä elämää. Keskityn tässä Euraasian pohjoisiin alueisiin, sillä eri alueiden vertaileminen auttaa ymmärtämään myös tämän oman kotikolkkamme asioita paremmin. Kylmä ympäristö vaatii asumukselta ja vaatteilta enemmän kuin lämpimimmillä alueilla. Mutta esi-isämme ovat onnistuneet löytämään materiaalit vaatteisiin ja asumuksiin ihan paikan päältä. Mielenkiintoista on, että nämä vaatteet ja asumukset toimivat parhaiten talvella ja kesävaatetuksen ja asumuksen kanssa on ollut enemmän ongelmia. Samoin on myös ravinnon suhteen. Talvella metsästys- ja pyyntikulttuureissa ruoka on säilynyt hyvin, mutta kesällä lämmin on pilannut lihat ja kalat pian. Liikkuminenkin on talvella helpompaa, sillä lumi kantaa. Talvi on pohjoisilla alueilla ollut sosiaalisen elämän aikaa. Silloin on pidetty juhlat, häät ja muut tapaamiset. Vähän myöhäisemmät esi-isät siirtyivät asumaan puista rakennettuihin taloihin ja omaksuivat myös karjanpidon ja viljanviljelyn. Nyt tuli aiheelliseksi ruuan säilöminen talven yli. Puutalot ja kangasvaatteet sopivat paremmin kesään kuin talveen. Suhde kylmäänkin muuttui.

4 Miten talven vaikutus ihmisen arkeen näkyy inarinsaamen kielessä? Anna Idström, Suomalais-ugrilainen laitos PL 25 (Franzéninkatu 13), Helsingin yliopisto Inarinsaamen kieltä käsittelevä esitelmä pyrkii valaisemaan kielen ja kulttuurin vuorovaikutusta eli sitä, miten kieli on osana kulttuuria sopeutunut puhujiensa ympäristöön. Inarinsaame on Inarijärveä ympäröivien maiden alkuperäisväestön äidinkieli. Nykyään sitä puhuu noin 300 ihmistä. Perinteistä inarinsaamelaista kulttuuria leimaa läheinen luontosuhde. Ulkona vietettiin paljon aikaa, usein siellä yövyttiinkin. Maastossa liikuttiin suksilla ja ahkioilla. Lapin karussa luonnossa täytyi tuntea olosuhteet optimoidakseen toimintansa tehokkaaksi. Inarinsaamessa on kymmenittäin ellei sadoittain erilaisia sääsanoja, joilla kuvataan eksaktisti keliä. Eläminen luonnossa vuoden kierron mukaisesti muodostaa vahvan skeeman, joka on taustalla myös sentyyppisissä ilmauksissa kuten ki âolmooš eli 'kevätihminen' tai ki oavjiáldu, 'kevätvatsavaadin'. Tällaisten sanojen merkityksen ymmärtäminen edellyttää kulttuurisen skeeman tuntemista. Saamelaisten perinteistä luontosuhdetta luonnehditaan usein holistiseksi. Saamelaiset ovat siis kokeneet olevansa osa luontoa, luonto ja ihminen ovat erottamattomat. Inarinsaamen luontoon liittyvissä ilmauksissa toistuu elollisen olennon metafora. Luonto on täynnä olentoja - osa mielikuvitusolentoja, osa todellisia. Talveen liittyy omat olentonsa. Aikana, jolloin ihmisen työnteon rytmiä ei Lapissa sanellut kello eikä yhteiskuntaa oltu vielä synkronoitu yhtenäiseen, teolliseen työelämän rytmiin kellosta riippuvaisine aikatauluineen, luonto määräsi ihmisen toiminnan rytmin. Talvella elämää rytmittivät toisenlaiset asiat kuin kesällä. Riekkoansat piti kokea ennen kilpailijoita - kettuja ja korppeja. Porojen paimennus vaati ottamaan toiminnan suunnittelussa huomioon niin säät kuin porojen ja laidunten kunnonkin - työn aikataulu määräytyi luonnon olosuhteiden mukaan. Kalastus oli tehokasta, jos tunsi kalojen elämänrytmin ja rytmitti oman toimintansa sen mukaiseksi. Motorisoituminen mullisti Lapin luontaiselinkeinot ja hävitti perinteisen inarinsaamelaisen kulttuurin olemassaolon edellytykset. Kansakoulu merkitsi lähes lopullista kuoliniskua inarinsaamen kielelle.

5 Roudan sulamisajankohdan vaikutus puiden kasvuun Tapani Repo Metsäntutkimuslaitos, Joensuun toimintayksikkö PL 68, JOENSUU Routaa esiintyy yleisesti pohjoisella pallonpuoliskolla. Vuosittain alueen maaalasta routaantuu noin 55%. Ikiroutaakin esiintyy laajasti. Esimerkiksi pääosa leveysasteiden 60 o ja 70 o välisestä maa-alasta kuuluu ikiroudan alueeseen. Roudalla on monenlaisia vaikutuksia metsäekosysteemin toimintaan. Roudan on muiden muassa arvioitu heikentävän merkittävästi puiden kasvua. Eräs mahdollinen selitys on, että roudan hidas sulaminen keväällä hidastuttaa elintoimintojen vilkastumista, vaikka olosuhteet muutoin olisivat kasvulle otolliset. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millaisia vaikutuksia roudan sulamisviive aiheuttaa mäntyihin ja kuusiin. Kokeet tehtiin kontrolloiduissa kammio-oloissa männyn taimilla ja maasto-oloissa varttuneilla kuusilla ( Kammiokokeet tehtiin Joensuun juuristolaboratoriossa, dasotroneissa. Maastokokeiden erilaiset routakäsittelyt saatiin aikaan poistamalla lumi talven aikana ja eristämällä osa käsittelyruuduista keväällä. Tulosten mukaan routa esti tehokkaasti juurten vedenoton ja juurten kasvun. Seurauksena oli häiriöitä fotosynteesikoneiston toiminnassa (neulasten klorofyllin fluoresenssi Fv/Fm, klorofylli a ja b pitoisuus). Neulasten tärkkelyspitoisuuden lisääntyminen keväällä viivästyi. Neulasten ionivuoto lisääntyi, neulaset vaurioituivat ja ääritapauksissa taimet kuolivat. Maastokokeessa varttuneiden kuusien paksuuskasvu heikkeni ja silmujen puhkeaminen viivästyi. Kammiokokeiden tulokset viittaavat myös siihen, että maan jäätymisellä sinänsä ja routajakson pituudella olisi vaikutusta juurten kasvuun. Yhteenvetona voidaan todeta, että roudan sulamisviive vaikutti puiden fysiologiaan ja kasvuun. Taimien vasteet olivat kammiokokeissa yllättävän voimakkaita, kun niitä verrattiin maastokokeissa havaittuihin varttuneiden puiden vasteisiin.

6 Kasvien talvinen ekofysiologia ja ilmastomuutoshaasteet Kari Taulavuori Biologian laitos PL 8000, Oulun yliopisto Kasvien ekofysiologia on tieteenala, joka pyrkii kuvaamaan ekologisten havaintojen taustalla olevia fysiologisia mekanismeja. Ekofysiologisen tutkimuksen skaala on laaja aina molekyylitasolta ekosysteemeihin. Ekofysiologia on työmenetelmiltään usein kokeellista tutkimusta, mutta myös mallinnusmenetelmät ovat usein käytettyjä ekofysiologisessa tutkimuksessa. Kasvit ovat kasvukaudella aktiivisia ja lepäävät talvella. Talveen valmistautuvassa kasvissa tapahtuu monia solutason muutoksia. Mm. vesipitoisuus laskee, mitä kasvisolussa kompensoi veden dipolirakennetta jäljittelevien liukoisten aineiden pitoisuuden lisääntyminen. Solukalvoissa tapahtuu monia muutoksia. Lisäksi solussa syntetisoidaan mm. suojaproteiineja ja antioksidantteja. Jälkimmäiset ovat tärkeitä puolustusaineita talvella kehittyvää hapettava stressiä vastaan. Esim. tripeptidi glutationin pitoisuudet ovat talvella korkeammat kuin kesällä. Ilmastomuutokseen liittyy monia uhkatekijöitä kasvien talvehtimisen näkökulmasta tarkasteltuna. Monet tekijät (mm. otsoni, UV-säteily) lisäävät jo sinällään hapettavaa stressitilaa. Ilmaston lämpeneminen vaikuttaa kasvien talvehtimiseen monella tapaa. (1) Lepotilan ajoittuminen vaarantuu, (2) suojaava lumikerros vähenee tai voi puuttua, (3) äärilämpötilojen vaihtelut lisäävät pakkasvaurioriskiä kuten myös (4) lisääntyvät jäätymissulamissyklit. (5) Lisäksi kasvillisuusvyöhykkeet siirtyvät pohjoisemmaksi, mikä tarkoittaa kasvien kannalta sopeutumista uudenlaiseen valoilmastoon. Talvilämmityskokeissamme havaitsimme 2-3 C keskilämpötilojen kohottamisen aikaistavan mustikan suveentumista merkittävästi. Myös eri alkuperää olevat tunturikoivut suveentuivat erittäin merkitsevästi 4 C keskilämpötilojen nostamisella. Keskitalven poikkeuksellisen lämpimien jaksojen vaikutuksia tutkivassa kokeessa havaittiin, että +10 C suveennutti oululaiset mustikat kohtalaisesti jo vrk aikana, ja täysin 24 vrk aikana. Sekä Pohjois-Ruotsissa että Suomessa tehdyissä UV-säteilykokeissa todettiin, että varpukasvien pakkaskestävyys vähenee UV-altistuksen seurauksena. Havaittiin myös, että tämä vaste oli voimakkaampi UV-A säteilylle verrattuna UV-B säteilyyn. Raskasmetallien tutkimus pakkaskestävyyteen on vielä hypoteesitasolla. Hypoteesin mukaan raskasmetallit lisäävät pakkasvauriota solukalvovaurioiden vuoksi. Oulun yliopistolla on kasvien talvehtimistutkimuksessa jo pitkät perinteet aina 1960 luvun alusta lähtien. Ainutlaatuista Oulun yliopistolla on talvitutkimuksen kannalta pohjoinen sijainti, mistä seuraa kaksi hyötynäkökohtaa. Ainakin toistaiseksi Oulussa on ollut vielä oikeita lumisia talvia. Toisekseen, välimatkat pohjoisiin tutkimusasemiin (esim. Oulanka, Sodankylä, Kilpisjärvi, Abisko) ovat kohtuulliset, mikä tekee mahdolliseksi mm. päiväseltään tapahtuvan näytteenhakumatkan. Lisäksi, kasvien ekofysiologia on Oulun yliopiston Biologian laitoksella yksi Kasviekologian painoaloista. Biologian laitoksen kurssitarjontaan kuuluu myös 60-luvulta lähtien järjestetty Talviekologian ja -fysiologian kurssi. Kurssilla opetetaan yleisiä talveen liittyviä fysikaalisia ilmiöitä sekä kasvien ja eläinten talvehtimiseen liittyviä kysymyksiä.

7 Varpujen ja ruohovartisten kasvien talvehtiminen Robin Lundell Plant Ecophysiology and Climate Change group, Bio- ja ympäristötieteiden laitos PL 65 (Viikinkaari 1), Helsingin yliopisto Metsän kenttäkerroksen varvut ja ruohovartiset kasvit talvehtivat enemmän tai vähemmän lumipeitteen alla. Lumipeitteen alla lämpö- ja kosteusolot ovat tasaisemmat kuin ilmassa, ja lämpötila maan pinnan lähellä pysyy useimmiten lähellä 0 C, vaikka ilman lämpötila olisi paljon alhaisempi. Lumen alla kasvit ovat suojassa pakkasvaurioilta. Pakkasvaurioiden lisäksi lumi suojaa kasveja myös kuivumiselta ja liian voimakkaalta valolta, jotka uhkaavat niitä etenkin kevättalven aurinkoisina päivinä. Koska kenttäkerroksen varvut ja ruohovartiset kasvit ovat talvella suojassa lumen alla, ne pystyvät ylläpitämään aktiivista aineenvaihduntaa eri tavalla kuin puut ja pensaat, jotka eivät pysty nauttimaan lumen suojasta samassa laajuudessa. Useat talvivihreät ruohovartiset kasvit muodostavat syksyllä uusia lehtiä, jotka ovat erityisesti sopeutuneet talven oloihin. Nämä lehdet pysyvät vihreinä lumen alla koko talven, ja lakastuvat vasta keväällä tai seuraavana kesänä. Tällaisia kasveja ovat monet lehtiruusukkeena talvehtivat kasvit, kuten ahomansikka (Fragaria vesca), jotkut heinäkasvit, mukaan lukien syysvehnä (Triticum aestivum), sekä mm. kevätpiippo (Luzula pilosa) ja nurmilaukka (Allium oleraceum). Talvivihannilla ruohovartisilla kasveilla fotosynteesikyky säilyy talven aikana, ja fotosynteesi aktivoituu hyvin nopeasti lämpötilan noustessa nollaan tai sen yli. Jotkut näistä ruohovartisista kasveista pystyvät myös kasvamaan talvella heti kun olosuhteet ovat suotuisat. Fotosynteesin nopeaa aktivoitumista on todettu myös puolukalla, joka pystyy tehokkaaseen fotosynteesiin lähellä nollaa astetta hyvinkin vähäisillä valon määrillä. Lopputalvella pakkaantuneessa lumessa valoa on havaittu olevan riittävästi fotosynteesiä varten varsinkin aurinkoisina päivinä, ja näin ollen lumen alla vallitsevissa nollan lähellä olevissa lämpötiloissa useiden kasvien fotosynteesi voi jatkua talvellakin. Talvivihreät lehdet voivat olla hyödyksi myös lumen sulaessa ja kasvun alkaessa. Kasvi pystyy kasvun alkaessa täydentämään hiilihydraattivarastojaan fotosynteesin avulla ilman viivettä, ja saattaa näin saada kilpailuedun muihin kasveihin nähden. Lumen sulaessa kasvi saattaa kuitenkin altistua sekä pakkaselle että voimakkaalle tulosäteilylle, mikä voi yhdessä vaurioittaa fotosynteesin valoreaktioiden toimintaa. Tätä ilmiötä kutsutaan fotoinhibitioksi. Fotoinhibitio saattaa jatkua jopa viikkoja, ja estää fotosynteesiä muuten suotuisissa oloissa.

8 Metsäpuiden talvi Heikki Hänninen Plant Ecophysiology and Climate Change group, Bio- ja ympäristötieteiden laitos PL 65 (Viikinkaari 1), Helsingin yliopisto Metsäpuut talvehtivat juuristoa lukuun ottamatta ilman suojaavaa lumipeitettä. Tämän vuoksi puiden maan yläpuolella sijaitsevat kasvusolukot, esimerkiksi silmut ja kuoren alla sijaitseva jälsi, ovat alttiina kaikille vuoden mittaan vaihteleville ympäristötekijöille. Ilman lämpötilan vuotuinen vaihteluväli on pohjoisessa havumetsävyöhykkeessä useita kymmeniä asteita, Siperian mantereisimmissa osissa jopa yli sata astetta. Tämä vaihteluväli on selvästi suurempi kuin vuoden keskilämpötilojen ero pohjoisen havumetsävyöhykkeen ja tropiikin välillä, joka on paikkakunnasta riippuen o C. Useimpiin muihin eliölajeihin verrattuna boreaalisen havumetsävyöhykkeen puut elävät siis poikkeuksellisen vaihtelevassa ympäristössä: kesällä on lähes yhtä kuumaa kuin tropiikissa, mutta talvella on kymmeniä asteita pakkasta. Pohjoisen havumetsävyöhykkeen puut ovat sopeutuneet suureen ilmastotekijöiden vuosivaihteluun vuosirytminsä avulla. Puut ovat kasvukauden aikana aktiivissa ja pakkaselle alttiissa kasvutilassa ja talven aikana pakkasta kestävässä lepotilassa. Talveksi lehtensä pudottavien lehtipuiden vuosirytmi on niin silmiinpistävä, että se luonnehtii koko maiseman vuodenkiertoa. Useimmat pohjoiset havupuut sen sijaan säilyttävät neulasensa myös talvehtimisen aikana. Kaukaa katsottuna havupuut ovat siis jokseenkin samannäköisiä ympäri vuoden, mutta fysiologialtaan lepotilainen ja kasvava puu ovat täysin erilaisia. Puiden solukoihin muodostuu väistämättä jäätä talvehtimisen aikana. Mikäli jäätä muodostuu elävien solujen sisälle, solu tuhoutuu. Tämän vuoksi puiden sopeutumisen kannalta on välttämätöntä, että jäänmuodostusta tapahtuu ainoastaan solujen välissä, ei itse soluissa. Tämä on mahdollista siten, että karaistumisen aikana soluista poistuu vettä, jolloin soluliman jäätymispiste alenee. Karaistuessaan solu siis kuivuu, joten pakkaskestävyydellä on fysiologisella tasolla paljon yhteistä kuivuuden kestämisen kanssa. Karaistumisen aikana tapahtuva kuivuminen merkitsee myös puun elintoimintojen hidastumista, joten karaistuessaan puu siirtyy samalla lepotilaan. Lepotila on varsin syvä, jonka vuoksi puiden kasvu ei ala talvella usein esiintyvien lauhojen jaksojen aikana. Monet fysiologiset reaktiot, esimerkiksi yhteyttäminen, aktivoituvat kuitenkin varsin pian lämpötilan noustessa. Puiden vuosirytmin synkronoituminen ilmaston vuosikierron kanssa on puiden sopeutumisen ehdoton edellytys. Tärkeimmät vuosirytmiin vaikuttavat ympäristötekijät ovat ilman lämpötila ja päivänpituus, joskin myös maan lämpötilan ja roudan vaikutukseen on alettu kiinnittää viime aikoina kasvavaa huomiota. Puiden vuosirytmi säätyy perinnöllisten tekijöiden ja ympäristötekijöiden yhdysvaikutuksesta eli siis puut reagoivat ympäristötekijöiden muutoksiin siten, että reaktio riippuu puiden perinnöllisistä ominaisuuksista. Tämän vuoksi esimerkiksi pohjoissuomalainen mänty reagoi ilman lämpötilan ja päivänpituuden muutoksiin eri tavalla kuin eteläsuomalainen mänty. Puiden vuosirytmin säätyminen tunnetaan nykyään suhteellisen hyvin, mutta erityisesti lepotilan purkautumiseen liittyy monia avoimia kysymyksiä. Näiden selvittäminen on tärkeää erityisesti arvioitaessa ilmaston lämpenemisen vaikutusta puiden talvehtimiseen.

9 Järvien jään alla tapahtuu oletettua enemmän Kalevi Salonen Bio- ja ympäristötieteiden laitos PL 35, Jyväskylän yliopisto Järvien talvitutkimus on jäänyt selvästi jälkeen kesäaikaan tehdystä tutkimuksesta. Tähän on monia syitä kuten ankarat ja joskus jopa vaaralliset olosuhteet sekä yleinen käsitys, että talvella tapahtuu niin vähän, ettei sillä ole käytännön merkitystä. Kuitenkin huolen ilmaston lämpenemisen vaikutuksista kasvaessa kiinnostus vesistöjen talvitutkimukseen on viime vuosina selvästi lisääntynyt. Myös mittalaitteiden ja muiden välineiden voimakas kehitys on oleellisesti parantanut talvitutkimuksen edellytyksiä. Sekä järvien talvinen fysiikka että biologia ovat osoittautuneet oletettua monimutkaisemmiksi ja aktiivisemmiksi. Isoissa järvissä jäänalaisen veden liikkeet ovat merkittäviä koko talven ajan, mutta niihin liittyy voimakkaita sekä talven aikaisia että vuosien välisiä vaihteluita. Merkittäviä seurauksia on etenkin pohjakerrostumien pintaa pyyhkivillä virtauksilla, jotka vaikuttavat syvännealueiden happipitoisuuteen. Keväinen jäänalainen täyskierto puolestaan näyttäisi isoissa järvissä aikaisemmista käsityksistä poiketen tapahtuvan usein jo jään alla. Vaikka leviä on talvella paljon vähemmän kuin kesällä, on niitä pimeisiin olosuhteisiin nähden yllättävän paljon ja mikä oudointa jopa hyvin syvissäkin vesikerroksissa. Siten niiden elämän täytyy perustua toisenvaraiseen aineenvaihduntaan. Mielenkiintoinen ja vielä avoin hypoteesi on, että tällaiset levät saattavat pitää jään alla yllä suhteellisen suurta biomassaa päästäkseen keväällä niskan päälle hyödyntämään runsaita ravinnevaroja ennen kilpailijoitaan. Muukaan eliöstö ei vietä talvea vain torkkuen. Jopa kalat ovat yllättävän aktiivisia keskitalvenkin pimeissä olosuhteissa. Aivan viime vuosina järvien talvitutkimus on paljastanut lähes kaikkialla piirteitä, joita on turha etsiä nykyisistä oppikirjoista. Näin ollen talvitutkimus on varsin palkitsevaa. Se tulee myös selkiyttämään miten muuttuvan talven olosuhteet vaikuttavat järvien fysiikkaan ja biologiaan ja miten vaikutukset heijastuvat vaikkapa kesäiseen planktoniin. Tällaiselle tutkimukselle on selkeä tarve, sillä maamme pohjoisen sijainnin vuoksi meillä ei voida välttämättä soveltaa kaikkia muualla saatuja tuloksia.

10 Porojen talvi Timo Helle Metsäntutkimuslaitos, Rovaniemen toimintayksikkö PL 16, Rovaniemi Porojen ja niiden villien kantamuotojen esiintymisalueella maa on lumen peitossa vähintään seitsemän kuukautta vuodessa. Lumesta johtuvat valintapaineet ovat johtaneet moniin rakenteellisiin ja käyttäytymiseroihin muihin hirvieläimiin verrattuna, mutta niistä huolimatta lumen ominaisuudet vaikuttavat ratkaisevalla tavalla porojen ravinnon saantiin ja liikkumiseen. Poronhoidossa lumen merkitys ilmenee rikkaana lumiterminologiana. Lumipeitteen vaikutuksia porojen vasomistulokseen ja talvikuolleisuuteen on tutkittu yksityiskohtaisimmin Käsivarren paliskunnassa Enontekiöllä vuosina Suuresta poroluvun vaihtelusta huolimatta vasomistulos oli ensi sijaisesti riippuvainen lumipeitteen ominaisuuksista. Syystalven vaihtelevissä sääolosuhteissa syntyvä jääkerros pudotti vasomistuloksen puoleen normaalista, minkä lisäksi vasomistulosta verottivat vahva lumipeite ja myöhäinen lumen sulaminen. Kuolleisuuteen lumisuudella ei ollut juurikaan suoraa vaikutusta, mutta kuolleisuus oli selvästi yhteydessä North Atlantic Oscillatioon (NAO) ja Arctic Oscillatoon (AO), jotka liittyvät suurilmaston vuosivaihteluun pohjoisella pallon puoliskolla. Parhaiten kuolleisuutta selitti malli, johon sisältyivät sekä NAO että porotiheys. Porojen laitumen valintaa suhteessa lumipeitteen ominaisuuksiin on tutkittu kahtena talvena Pohjois-Lapissa. Lopputalvella lumipeite syvenee ja kovenee merenpinnasta lasketun korkeuden kasvaessa, ja vahvimmillaan lumipeite on metsänrajan tienoilla. Tunturien lumipeitteelle ovat sen sijaan tyypillisiä etelä- ja lounaisrinteiden ohutlumiset tuulenpieksämäkankaat ja toisaalta tuulelta suojaisten paikkojen monimetriset lumikinokset. Lopputalvella laidunnus keskittyy alavien maiden ohutlumisille kankaille, mistä ovat seurauksena konfliktit metsätalouden kanssa, sillä samat alueet soveltuvat parhaiten puun tuotantoon korkean lämpösummansa vuoksi. Kun hanki kovettuu viimeistään huhtikuussa, porot nousevat, jos mahdollista, tunturien tuulenpieksämäkankaille, joille syntyvät myös ensimmäiset pälvet. Jos tätä vaihtoehtoa ei ole, porojen luontaiseksi ravinnoksi jää puilla kasvava luppo, tai niiden ravinnon saanti varmistetaan lisäruokinnalla. Ilmastonmuutos on varteen otettava uhka poronhoidolle. Lämpötilan nousu lisää alkutalvella syntyvän jääkerroksen todennäköisyyttä, ja useimmat skenaariot ennustavat myös lisääntyvää lumentuloa lähivuosikymmenien aikana, mikä voi myöhästyttää poroille edullista varhaista lumen sulamista.

11 Metsäkanalintujen talvi Harto Lindén Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos PL 2 (Viikinkaari 4), HELSINKI harto.linden@helsinki.fi Pohjois-Suomessa talvi on lähes aina kylmä ja ankara. Talvi myös tulee aikaisin ja viipyy pitkälle kevääseen näin etenkin menneinä vuosina. Eläinten kannalta pohjoisen talvi on karuudestaan huolimatta hyvin ennustettava, eli talvi tulee aina samoihin aikoihin, ja odotusten mukaisesti se on pitkä ja kylmä. Nämä ominaisuudet tarkoittavat myös sitä, että Lapissa on harvoin suojakelejä, joten satanut lumi on pehmeää, hengittävää pakkaslunta, johon on helppo sujahtaa kieppiin. Etelä-Suomen talvet ovat ongelmatalvia: lumi, vesi ja loska vuorottelevat. Etelä-Suomessa metso yleensä yöpyykin kuusen alaoksien muodostamassa pesässä. Talven tulo maan eteläosiin on epäennustettavaa, ja ilmaston lämpenemistrendi näyttää tekevän siitä entistä arvaamattomampaa. Epäennustettaviin olosuhteisiin sopeutuminen saattaa olla eläinlajille jopa mahdotonta. Metsäkanalintujen kieppiyöpyminen on pohjoisen havumetsävyöhykkeen eläimistön eräs tyypillisimpiä sopeutumia ja suomalaisen talviekologian jännittävimpiä erityispiirteitä. Sopivissa lumioloissa kieppi tarjoaa sekä lämpöä että suojaa pedoilta, kieppilinnun ei tarvitse nostaa aineenvaihduntatasoaan lämpötilansa ylläpitämiseksi. Kieppiyöpymisen hyötyä on yritetty mitata useilla eri tavoin. Karkeasti yleistäen voitaisiin ehkä todeta, että olosuhteista riippuen lintu säästää energiaa kiepissä yöpyessään %, osittain lajista riippuen. Kaikki metsäkanalintulajimme syövät talvella puumaista ravintoa, jota on tarjolla runsaasti. Suurikokoiselle metsolle on talviravintoa, männynneulasia, ylenpalttisesti, teeri taas joutuu hieman enemmän hakemaan koivuvoittoista ruokaansa. Pyyllekin saattaa tulla lepän norkoista pulaa, ja riekko on tyytyväinen, jos lumipyryt nostavat hangen pintaa uusille ruokailukorkeuksille paju- ja koivuvitikoissa. Metsäkanalintujen ruuansulatuselimistön koko ja toiminta muuttuvat ja sopeutuvat vuodenaikojen mukaan. Metsokukko kuluttaa talvella hyvin vähän energiaa, vain puolitoista kertaa perusaineenvaihdunnan määrän. Laji elää luonnossa superrunsaan ravintovaran keskellä, mutta silti se näyttää minimoivan energiankulutuksensa. Männynneulanen on mahdollisimman ongelmallinen ravinnon lähde. Neulaset sisältävät runsaasti erilaisia pihkoja, jotka vähentävät niiden maistuvuutta ja ennen kaikkea sulavuutta. Metsäkanalinnuilla yleensä ja metsolla eritoten on erittäin pitkät parilliset umpisuolet, joiden avulla lintu kykenee hajottamaan selluloosaa ja ligniiniä sekä tekemään haitta-aineet (resiinit, sekundääriyhdisteet) vaarattomiksi. Alhainen energiankulutus tuleekin ymmärtää erinomaisena sopeutumana talvioloihin. Vähäisestä energiankulutuksesta huolimatta koiraat lisäävät painoaan läpi talven ollen huippukunnossa soidinkauden alkaessa.

12 Metso valitsee selvästi neulasia, joiden typpi- ja energiapitoisuus on korkea. Tätäkin tärkeämpää on, että neulasten resiinipitoisuus (pihkoja, fenoleja, terpeenejä jne.) on mahdollisimman vähäinen. Vaikka metsolle onkin tarjolla määrättömästi talviravintoa, se hyödyntää sitä niin huonosti, että sen on ollut pakko sopeutua talvella äärimmäisen niukkaan energian tarpeeseen, mikä näkyy monipuolisesti tarhakokeissa. Tarhassa päivittäinen energian tarve lähes kaksinkertaistuu siirryttäessä keinoravinnosta (rehu, kaura) puhtaaseen neulasravintoon. Tämä johtuu neulasten huonosta sulavuudesta. Metson hakopuiden valinta ei liene nykyään yhtä hienopiirteistä kuin ennen, yllättäen ehkä metsätalouden vaikutuksesta. Ilmaston lämpenemisen heijastumat kanalintujen talveen välittyvät lumen määrän ja laadullisen muutoksen kautta. Kieppikäyttäytymisestä saatavat lämpötaloudelliset hyödyt vähenevät, toisaalta petojen saalistuksen merkittävyys saattaa voimistua lumisuojan puuttuessa. Lämpenemisen aiheuttamat muutokset ovat voittopuolisesti negatiivisia, sillä ne vähentävät ennustettavuutta. Esimerkiksi keväiden liialliset aikaistumiset vaikuttavat teeren parittelun aikaistumiseen ja kuoriutumisen ajoittumiseen koleaan ja riskialttiiseen alkukesään. Itämeren jäässä tapahtuu oletettua enemmän Jonna Piiparinen Merentutkimuslaitos PL 2 (Erik Palménin aukio 1), Helsinki jonna.piiparinen@fimr.fi Itämeren jääpeitteen merkitys talvimerenkululle on tullut varmasti jokaiselle tutuksi, mutta harvalle on tullut mieleen, että tässä keskimäärin 45 % Itämeren pinta-alasta peittävässä jäässä toimii aktiivinen mikrobien muodostama eliöyhteisö. Merijään muodostuessa sen sisältämä suola konsentroituu jääkiteiden väliin suolaliuostaskuiksi ja -kanaviksi, jotka toimivat merijään eliöstölle habitaattina. Johtuen Itämeren jäätyvän alueen alhaisesta suolapitoisuudesta ( 6 ppt) suolaliuoskanavien halkaisija on maksimissaan noin 0,2 mm. Tämä rajoittaa jään eliöiden kokoa ja rataseläimiä suurempia eliöitä ei Itämerellä jäästä tavata. Myös korkea suolapitoisuus, alhainen lämpötila ja valon määrä asettavat kovat vaatimuksensa jäähän joutuneille eliöille ja jo muutamien viikkojen kuluessa jään muodostumisesta on havaittavissa lajistomuutoksia kaikissa eliöryhmissä osan lajeista kuollessa, osan taas kasvattaessa biomassaansa. Toisin kuin vapaassa vedessä, suurin osa jään eliöistä on siis aktiivisia. Tällä on merkitystä jään epäorgaanisen ja orgaanisen aineksen kiertoihin ja edelleen jään sulaessa jäästä alapuoliseen veteen vapautuvan aineksen määrään ja laatuun. Nykyisten ilmastonmuutos-skenaarioiden valossa Itämeren jääpeitteen mikrobiravintoverkon roolin selvittäminen koko Itämeren ekosysteemille on erityisen tärkeää, sillä jääpeitteen on ennustettu pienenevän % vuoteen 2100 mennessä.