Dendrokronologialla aikaan kiinni Mauri Timonen Mitä on dendrokronologia? Vuosilustot ovat luonnonarkisto, josta puiden elinvaiheet, vallinnut ilmasto ja kasvuympäristön muutokset ovat tietyin edellytyksin luettavissa jopa kuukauden tarkkuudella tuhansien vuosien ajanjaksolta. Luonnonarkiston tietojen tulkinta ei kuitenkaan ole yksiselitteistä, sillä puun kasvu on ekosysteemissä vallitsevien monimutkaisten kasvuprosessien ja lukuisten vaikutusten yhteistulosta. Vaikka kasvuprosesseja voidaan seurata tapahtumahetkellä hyvinkin tarkasti, on niiden yksityiskohtien selvittäminen jälkikäteen, esimerkiksi vallinneen sään (alkutilanne) tulkinta lustonäytteistä (lopputilanne), haastavaa, koska kaikkea tarvittavaa historiatietoa ei ole enää saatavilla. Lustotietojen tulkintaan kehitettyä tieteenalaa kutsutaan dendrokronologiaksi. Sanalle ei ole varsinaista suomenkielistä vastinetta, mutta ilmaisut puulustotiede, puiden vuosilustotutkimus tai yksinkertaisesti lustotutkimus tarkoittavat suunnilleen samaa. Dendrokronologiaa voi luonnehtia tieteeksi, jossa vuosilustoista tutkitaan menneitä, nykyisiä ja tulevia tapahtumia. Sen menetelmin on voitu paikallistaa mm. kadonneita kulttuureja ja ajoittaa niiden elämiseen liittyviä tapahtumia, seurata ilmaston muutoksia tuhansia vuosia taaksepäin ja rekonstruoida muinaisen metsän rakennetta, kasvua ja neulasistoa. Moni-ilmeisyytensä vuoksi dendrokronologia voidaan haluttaessa jakaa osatieteisiin, joista tärkeimpiä ovat dendroekologia, -klimatologia, -kemia, - geologia, -geomorfologia -arkeologia, hydrologia ja kulttuuri-ilmiöt. Tieteenala on järjestäytynyt yli 50 maata käsittäväksi maailmanlaajuiseksi tiedeyhteisöksi, jossa toiselle tuhannelle nouseva lustotutkijoiden joukko tekee tutkimustyötään noin 150 puulajin parissa. Lustotutkimuksemme nousuja ja laskuja Dendrokronologia sai alkunsa Yhdysvalloissa 1900-luvun alkupuolella Andrew E. Douglassin havainnoista, jotka koskivat vuosilustojen leveyden ja säätekijöiden välistä yhteyttä (Douglass 1909, 1914). Kotimaisen lustotutkimuksen isänä voidaan pitää Erkki Laitakaria 1920 julkaistun tutkimuksensa Tutkimuksia sääsuhteiden vaikutuksesta männyn pituus- ja paksuuskasvuun perusteella. Ilmari Hustich (1940, 1945,1956, 1978), Peitsa Mikola (1950,1952) ja Gustaf Sirén (1961,1971) olivat 1940- ja 1950-luvun tunnetuimmat alan tutkijat, jotka saivat osakseen kansainvälistäkin huomiota. Mikolan vuonna 1950 julkaisema "Puiden kasvunvaihteluista ja niiden merkityksistä kasvututkimuksissa..." on edelleenkin säilyttänyt asemansa kotimaisen lustotutkimuksen perusteoksena. Sirénin lustotutkimukset käsittelivät männyn kasvua ja uudistumista metsänrajaseuduilla. Hän esitteli vuonna 1961 julkaistussa tutkimuksessaan Skogsgränstallen som indikator för klimatfluktuationerna i norra fennoskandien under historisk tid. 780 vuoden pituisen metsänrajamännyn vuosilustosarjan, josta selvästi ilmeni ilmaston lämpimien ja viileiden ilmastojaksojen vuorottelu. Hän oivalsi hyvien uudistumisvuosien ja lämpimien ilmastojaksojen olevan kiinteässä yhteydessä toisiinsa. Vastaavasti viileinä jaksoina ei uudistumista juuri tapahtunut, koska siemen ei päässyt lämpötilan alhaisuuden vuoksi tuleentumaan. Seuraavan, 1960- luvulla esiintyneen viileän ilmastojakson perusteella opittiin, etteivät viljelytaimetkaan tahdo menestyä vaikeissa olosuhteissa, sillä Pohjois-Suomen laajat metsänuudistamisalueet kärsivät laajoista tuhoista. Olisi ollut luontevaa, että 1960-luvun viileä ilmastovaihe olisi innostanut 1970- ja 1980-luvun lustotutkijoita pidentämään lustosarjoja ja laajentamaan suurilmaston vaihteluita koskevia
aikaperspektiivejä. Silloin olisi voitu päätellä, että vastaavia viilenemisiä on sattunut keskimäärin 85-95 vuoden välein ja että vastaisuudessakin tulisi niin käymään, mikä on otettava käytännön metsätaloudessa huomioon. Metsäntutkijoiden mielenkiinto ei kuitenkaan jostakin syystä riittänyt suurilmaston vaihteluiden selvittämiseen. Lustotietoa hankittiin vain käytännön tarpeisiin, joita olivat esimerkiksi puiden ikälaskenta sekä viisi- ja kymmenvuotiskausien kasvut kasvumäärityksiä varten sekä vuosilustoindeksien määrittäminen valtakunnan metsien inventointiajankohtien kalibrointiin. Arizonan lustotutkimuslaboratoriossa ja Kalifornian White Mountains-vuorilla vihnemäntyjä tutkinut luonnonmaantieteen professori Olavi Heikkinen kiinnitti Terrassa (1984) huomiota metsäntutkijoiden vaisuuteen tavoitteenaan kannustaa metsäntutkijat mukaan tieteenalan kansainväliseen toimintaan (Heikkinen 1984). Ulkomaiset kollegat pitivät Suomea jopa vielä 1990- luvun alussa valkoisena läiskänä dendrokronologian maailmankartalla. Metlassa voitiin reagoida haasteeseen vasta seuraavalla vuosikymmenellä, 1990-luvun puolivälissä, sillä käytännön tutkimushaasteet menetelmäkehitystöineen sitoivat kaikki käytettävissä olevat resurssit. Mittava tuhohyönteisepidemia 1980-luvun alussa (ytimennävertäjät, mäntypistiäiset ja mäntymittari) aiheutti kasvutappioita laajoilla alueilla Etelä-Suomessa. Kasvututkijat joutuivat ottamaan tuhansittain lustonäytteitä eri tahoilla kasvutappioiden selvittämiseksi. Lisäksi samalla vuosikymmenellä kehitettiin lustotutkimusmenetelmiä käytännön metsätalouden haasteiden (lannoitustutkimukset), metsien terveydentilan ja ilman epäpuhtauksien puustovaikutusten analysointiin. Metsäntutkijoiden painiskelu käytännön lustotutkimusongelmien kanssa ei estänyt muiden toimintaa. Heikkinen sovelsi lustotutkimuksissaan menestyksekkäästi uusimpia tieteenalan menetelmiä ja esitteli töidensä tuloksia useissa julkaisuissa. Jouko Meriläinen kehitti Itä-Suomen lustotutkimuksesta toimintaa, joka toi Euroopan lustotutkijat hänen Savonlinnassa järjestämäänsä Eurodendrokokoukseen vuonna 1998. Geologian ja paleontologian professori Matti Eronen oli jo vuodesta 1974 alkaen kerännyt männyn megafossiileja männyn metsänrajalta radiohiiliajoituksia varten. Vuosikymmentä myöhemmin hän käynnisti ajoittamiensa 60 radiohiilinäytteen turvin Lapin pitkän mäntykronologian kokoamiseen tähtäävän tutkimusprojektin. Tutkimusaineistoksi hyväksyttiin männyn metsänrajalta kerätyt elävät puut, kelot, vanhat rakennukset sekä soiden ja järvien pohjamudista esiin kaivetut männyn megafossiilit. Useiden rahoitettujen lisäprojektien jälkeen hän julkaisi Suomen Akatemian rahoittamassa SILMU-projektissa vuoteen 165 eaa. ulottuvan vuodentarkan metsänrajamännyn vuosilustosarjan (Zetterberg ym. 1996). Lisäksi he saivat kootuksi yli 5000 vuoden pituisen ns. kelluvan sarjan, jonka radiohiiliajoituksen perusteella tiedettiin sadan vuoden tarkkuudella sijoittuvan jaksolle 5500-370 eaa. Näiden kahden sarjan väliin jäi kiusallisesti parinsadan vuoden pituinen näytteetön aukko. Sitä oli yritetty täyttää tuloksetta jo vuosikymmenen ajan. Tarvittiin vielä projekti, joka ratkaisisi aukko-ongelman. Lustotutkimuksen kansainvälistyminen Seuraava vuosikymmen, 1990-luku, merkitsi suomalaiselle lustotutkimukselle kehittymisen kansainvälistymisen aikaa. Taustalla vaikutti niin Metlan kuin yliopistojenkin (Helsinki, Oulu, Joensuu) lustotutkijoiden päätös tiivistää yhteistyötä ja tehdä toiminnastaan kansainvälisempää. Suunnitelmaa vauhditti professori Kari Mielikäisen vuosina 1992-1996 johtama Kasvun vaihtelun tutkimushanke, jossa tutkittiin uusia tekniikoita soveltaen kasvutapahtumaa päivästä vuosituhanteen yltävässä aikaskaalassa. Tutkimuksessa kehitettiin mm. uusi elektroninen kasvupanta ja laadittiin 1911-vuotinen metsänrajamännyn vuosilustosarja (Mielikäinen ym. 1998).
Rovaniemen tutkimusasemalle vuonna 1993 perustettu dendrokronologinen tutkimuslaboratorio edesauttoi kehitystä tuottamalla kansainvälisen laatuvaatimustason täyttäviä lustoaineistoja. Toimintaa laajennettiin pitkien lustosarjojen edellyttämään vedenalaiseen aineistokeruuseen. Metlan sukeltava metsäntutkimus sai osakseen huomiota ulkomaita myöten, sillä vastaavaa toimintaa oli vain harvoissa laboratorioissa. Opintomatkat Eurooppaan ja Yhdysvaltoihin sekä niitä seuranneet vastavierailut vauhdittivat suomalais-eurooppalaisen amerikkalaisen yhteistyön käynnistymistä. Vuosi 1994 oli lustotutkimuksemme tulevaisuuden kannalta merkittävä. Lähtökohtana oli Arizonan yliopiston lustotutkimusyksikön järjestämä lustotutkijoiden kansainvälinen konferenssi. Sitä seurasi tutkijavierailuni Tucsonin laboratorioon sekä henkilökontakteja, kuten yksikön johtaja Malcolm K. Hughes sekä iso-britannialainen ilmastotieteilijä Keith R. Briffa. Eurooppalaiset lustotutkijat olivat Briffan johdolla kehitelleet koko 1990-luvun alkupuolen EU-rahoitteista ADVANCE-10K -projektia, jonka tavoitteena selvittää eurooppalaisen holoseeni-ilmaston historia. Briffa toivoi saavansa suomalaiset lustotutkijat yhteistyöhön täyttämään Erosen aloittaman Lapin pitkän lustokronologian näytteetöntä aukkoa vuodentarkaksi lustokalenteriksi. Briffa pääsi Suomen osalta tavoitteeseensa, sillä aukko täyttyi ja sarja valmistui - rahoituskin järjestyi yhdeksän maan projektissa 1996-1999. Lapin metsänrajamännyn 7520-vuotinen vuodentarkka lustokalenteri osoittautui Euraasian pisimmäksi ja maailman toiseksi pisimmäksi havupuulustosarjaksi. Sitä pidempi on vain Pohjois-Amerikan vihmemännyn 8802-vuotinen lustokalenteri. Sarja piteni myöhemmin 7641 vuoteen (Helama ym. 2008). Poikkeuksellisen pituutensa ja vuodentarkkuutensa lisäksi Lapin pitkällä lustokronologialla on ainakin neljä muuta merkittävää ominaisuutta: 1) Sarjan voimakas riippuvuus kasvukauden lämpöoloista mahdollistaa muinaisen metsänrajailmaston lämpötilavaihteluiden jäljittämisen jopa yli 7600 vuotta ajassa taaksepäin (Helama ym. 2002). 2) Nykyisen metsänrajan ylä- ja pohjoispuolelta löydettyjen puunrunkojen löytöpaikkojen perusteella on voitu laskea, että kesäilmasto noin 6000 vuotta sitten oli yli 2,5 astetta nykyistä lämpimämpi (Kultti ym. 2006). 3) Lustosarjassa on syklisyyttä, joka mahdollistaa tulevien vuosikymmenten luontaisen ilmastokehityksen ennustamisen. Näyttäisi siltä, että lähivuosikymmeninä tulisi viilenemään (Timonen ym. 2008) 4) Lapin pitkässä kronologiassa näkyy myös suurilmaston vaihteluihin liittyvä NAO-signaali. Se mahdollistaa jopa koko pohjoisen pallonpuoliskon ilmastokehitystä koskevat päätelmät (Macias ym. 2006). Nykyinen 1487 näytettä sisältävä sarja on useiden tutkimusaineistojen yhdistelmä. Valtaosan siitä, noin 75 %, muodostavat Silmu-projektissa (Zetterberg ym. 1996) ja Advance 10k-projektissa (Eronen ym. 2002) kerätyt aineistot. Loput 25 % koostuvat Metlan 1911-vuotisen (Mielikäinen ym. 1998) ja dosentti Jouko Meriläisen ja FT Markus Lindholmin (Lindholm ym. 1999) Lapin 2000- vuotisen lustosarjan näytteistä. Lapin pitkän lustokronologian julkaiseminen Holocene-sarjassa (Eronen ym. 2002, Helama ym. 2002) merkitsi lustotutkimuksemme lopullista kansainvälistä läpimurtoa. Kuluneiden seitsemän vuoden aikana on mm. avattu lustotutkimustamme esittelevä Lustia.fi-verkkosivusto (www.lustia.fi), vuoden 2010 lustotutkijoiden maailmankonferenssi on sovittu järjestettäväksi Rovaniemellä ja lustotutkijat (Timonen 2008) esittelivät alustavan vuosilustojen sykliseen vaihteluun perustuvan luontaisen ilmaston kehitysennusteen vuosille 2010-2100. Ennuste on herättänyt laajaa kansainvälistä keskustelua ilmaston tulevasta kehityksestä.
Miten tästä eteenpäin? Arizonassa 1994 käynnistynyt laajapohjainen yhteistyö mahdollisti Metlan dendrokronologisen tutkimuksen kehittämisen kansainväliselle vaativuus- ja osaamistasolle. Dendrokronologinen tutkimusote on samalla laajentanut kasvututkimusta aihepiireihin, joihin osallistumiseen ei aiemmin ole ollut tarvittavaa osaamista. Niitä ovat esimerkiksi ilmasto- ja metsähistoriatutkimus, ilmastonmuutostutkimus, metsäpalotutkimus, ajoitustutkimukset sekä ympäristönseurantatutkimus. Nykyiseen tilanteeseen pääsy on vaatinut usealta tutkijalta pitkäjänteistä toimintaa ja sinnikästä yrittämistä. Hyvänä esimerkkinä on Erosen pitkä lustosarja, joka vaati neljännesvuosisadan ponnistelun. Tuskin helpommalla on päästy Metlan lustotutkimuksen kehittämisessäkään, jonka puolesta useat tutkijat ovat 15-30 vuoden ajan työskennelleet päästäkseen tilanteeseen, jossa nyt olemme. Työ on toisinaan edennyt tuskaisen hitaasti, mutta edennyt kuitenkin. Onneksemme olemme voineet paikata osan puutteista hyvällä kansainvälisellä verkostoyhteistyöllä. Hyvinkään järjestetty tiede ei voi pysyä hengissä, jos sen tärkein resurssi tutkijat puuttuvat. Lustotutkimuksen tulevaisuutta varjostaa edelleenkin sama huoli, mikä oli Heikkisellä 1984: dendrokronologian tutkijoita saisi olla Suomessa enemmän. Erityisesti nuorta väkeä kaivattaisiin dosentti Jouko Meriläisen lanseeraamaan ajantiedon tutkimukseen. Metlan 1911-vuotisen Lapin metsänrajamännyn lustosarjan kiekot ovat käsittelyssä päätyäkseen myöhemmin säilytettäväksi Metlan näytearkistoon. Kiekot merkitään viivakoodeilla, mikä kytkee ne lustotutkimuksen metadatatietokantaan. Kuva: Mauri Timonen.
Metlan Kasvun vaihtelu -tutkimushankkeen sukeltavat tutkijat, professori Kari Mielikäinen (oikealla) ja Metlan 1911-vuotisen nimikkosarjan kokoamisesta vastannut Mauri Timonen testaamassa kehittämiään vedenalaisen metsäntutkimuksen menetelmiä Saariselän Koierijärvellä. Vuosi oli 1994. Kuva: AlmaMedia/Matti Aho). MTimonen kysyy Almamediasta saako käyttää. On varalla oma sukellussahauskuva. Kirjallisuus xxx xxx