Sään ääri-ilmiöt heikentävät Pohjois-Lapin ekosysteemien hiilinieluja
Lauri Heiskasen perjantaina 27.1.2023 tarkastettavassa väitöskirjatyössä tutkittiin miten Pohjois-Lapin ekosysteemien kasvihuonekaasujen nielut ja lähteet muuttuivat, kun ympäristön olosuhteet muuttuivat. Työstä saadut tulokset parantavat ymmärrystä siitä, mitä pohjoisiin ekosysteemeihin sitoutuneelle hiilelle käy, kun ilmastonmuutos etenee. Tuloksia voidaan myös hyödyntää ekosysteemi- ja ilmastomalleissa. Tutkimuksen kokeellinen osuus tehtiin Kevon tutkimusasemalla.
Ilmastonmuutoksen myötä Pohjois-Lapin ympäristöolosuhteet muuttuvat. Keskilämpötilan nousu johtaa siihen, että kasvukausi alkaa aikaisemmin ja syyskausi pitenee. Lisääntyvät sademäärät vaikuttavat ekosysteemien vesitaseisiin sekä maaperän mikrobitoimintaan. Kuumuudesta johtuvia sään ääri-ilmiöitä esiintyy yhä useammin myös maan pohjoisosissa. Näistä meteorologisista ilmiöistä johtuvat ympäristöolojen muutokset muokkaavat pohjoisten ekosysteemien hiilenkiertoa.
Väitöstyössä havaittiin lämpimän kevätkauden aikaistavan ja vauhdittavan kasvien kykyä sitoa hiiltä kaikissa tutkituissa maaekosysteemeissä. Tunturikoivikossa osa saavutetusta edusta menetettiin kuitenkin hyönteisvaurioiden takia.
Lämmintä kevättä seurannut kuukauden mittainen helle- ja kuivuusjakso keskellä parhainta kasvukautta puolestaan heikensi kaikkien tutkittujen maaekosysteemien kykyä sitoa hiiltä. Helle- ja kuivuusjakson loppuvaiheessa ekosysteemit muuttuivat hetkellisesti jopa hiilen lähteeksi ilmakehään.
Tutkimusjaksolla kuivuus laski vedenpintaa suolla. Tämä johti epäedullisiin olosuhteisiin metaania tuottaville mikrobeille, mikä vähensi suon metaanipäästöjä. Kuivuuden jälkeen ensimmäisten sateiden tultua suon hiilinielu palasi entiselle tasolleen hieman mäntymetsää nopeammin.
Tämän lisäksi mäntymetsässä havaittiin sateisen kesä-elokuun 2017 lisänneen ekosysteemihengitystä, joka todennäköisesti johtui lisääntyneestä metsänpohjan mikrobitoiminnasta ja karikkeen hajotuksesta. Tämä heikensi potentiaalisesti metsän kokonaishiilinielua, koska normaalisateisena kesänä karikkeen hajotuksesta vapautuneen hiilen määrä olisi ollut pienempi.
Mittauksia tehtiin kahden vuoden ajan Inarissa ja Utsjoella
Väitöstyössä mittauksia tehtiin vuosina 2017–2019 Kaamasen ja Kevon tutkimusaloilla. Reilut kaksi vuotta kestäneiden mittausten aikana koettiin hyvin sateinen kesä 2017, lämmin kevät 2018 sekä helteinen ja kuiva heinäkuu 2018. Valtaosa pohjoisten ekosysteemien hiilenvaihdosta tapahtuu lyhyen kasvukauden aikana, jolloin myös sinä aikana tapahtuvat muutokset ympäristöolosuhteissa vaikuttavat eniten kokonaishiilinieluun ja -lähteeseen.
Kaamasessa Inarissa tutkimuskohteina olivat aapasuo, mäntymetsä, mäntyräme sekä kaksi järveä. Kevolla Utsjoella puolestaan tarkasteltiin tunturikoivikkoa, jonka koealoilla tutkittiin lämmityksen sekä hyönteisvaurioiden vaikutusta hiilinieluihin.
Väitöskirja tarkastetaan 27.1.2023 Helsingin yliopistossa
Lauri Heiskanen väittelee 27. tammikuuta 2023 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa. Väitöstyön aiheena on Pohjois-Suomen subarktisten ekosysteemien hiilidioksidi- ja metaanivuot muuttuvissa ympäristöolosuhteissa (Environmental responses of carbon dioxide and methane fluxes of subarctic ecosystems in Northern Finland). Väitöstilaisuus (live stream) järjestetään Kumpulan kampuksen Exactum-rakennuksessa (Pietari Kalmin katu 5, Helsinki) salissa B123. Vastaväittäjänä on professori Thomas Friborg Kööpenhaminan yliopistosta, ja kustoksena toimii professori Timo Vesala Helsingin yliopistosta.
Lisätietoja:
Lauri Heiskanen, lauri.heiskanen@fmi.fi
Väitöskirja on saatavilla Helda-palvelussa.
Kuva: Elina Vainio