Puiden selviytyminen muuttuvassa ilmastossa · Opetus • Siemenalkuperällä on tärkeä merkitys...
Transcript of Puiden selviytyminen muuttuvassa ilmastossa · Opetus • Siemenalkuperällä on tärkeä merkitys...
© Luonnonvarakeskus
Puiden selviytyminen muuttuvassa
ilmastossa
-Miten muuttuvat ilmasto-olosuhteet vaikuttavat pääpuulajien kasvuun ja
selviytymiseen? Mitä uutta tutkimus on tuomassa tähän teemaan?
-Kuinka hyvin tämä teema tutkimuksessa tunnetaan?
-Miten metsänhoidolla voidaan vaalia puiden juuriston kuntoa? Pitäisikö joitain
nykyisiä käytäntöjä muuttaa?
Tapani Repo, Johtava tutkija
Luke, Joensuu
© Luonnonvarakeskus
Selviytymisessä kyse sopeutumisesta
• Pitkän ajan muutostrendit
• Sään ääri-ilmiöt
• …. unohtamatta abioottisten ja bioottisten tekijöiden vaikutusten
interaktioita
• Ympäristötekijät liikkeelle panevina tekijöinä < -- > Geneettiset
tekijät ohjaavat
– Eri puulajit ja alkuperät reagoivat eri tavoin
• Sopeutuminen → Vuosisykli
2 30.4.2020
© Luonnonvarakeskus
Puiden vuosisykli
• Eri fenologisten tapahtuminen ja kasvuvaiheiden ja niiden takana
olevien fysiologisten tapahtumien oikea-aikaisuus suhteessa
ympäristöoloissa tapahtuviin muutoksiin
3 30.4.2020
Vuosisykliin vaikuttavat tekijät
4 30.4.2020
Biomassan ja tuotoksen jakaantuminen
eri-ikäisissä männiköissä
5 30.4.2020
Helmisaari et al 2002. For Ecol Manag 165: 317-326. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00648-X
© Luonnonvarakeskus
Esimerkkejä puiden sopeutumisesta
6 30.4.2020
Eri mäntyalkuperien (8v) neulasten karaistuminen
suhteessa maanpäällisten osien kasvun päättymiseen
7
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1-Jul 31-Jul 30-Aug 29-Sep 29-Oct
Time
58o22'
63o32'
67o56'
Shoot
Needle
Diameter
• 58o22’ Saarenmaa
• 63o32’ Kinnula
• 67o56’ Muonio
-Janat osoittavat verson ja
neulasten pituuskasvun ja rungon
paksuuskasvun päättymisen.
-Kasvupaikka: Suonenjoki
Repo et al 2000. Trees 14: 456-464 https://doi.org/10.1007/s004680000059
Eri mäntyalkuperien (10v) neulasten
pakkaskestävyyden vuodenaikaisvaihtelu
8Nilsson 2001. Scandinavian Journal of Forest Research 16: 7-20 DOI: 10.1080/028275801300004361
Kasvupaikka: Pohjois-Ruotsi
Vaakajanojen paksuus osoittaa alkuperien välisten erojen tilastollisen merkitsevyyden
© Luonnonvarakeskus
Opetus
• Siemenalkuperällä on tärkeä merkitys sopeutumisessa
• Vaikutuksia fenologisten tapahtumien ajoitukseen ja karaistumiseen
erityisesti syksyllä
9 30.4.2020
Lumi- ja
routatutkimukset
Uusien putkilosolujen muodostuminen
2006 2007
Kontrolli
Viivästynyt
routa
Lumeton
Kontrolli
Viivästynyt
routa
Lumeton
Uu
sie
n p
utk
ilosolu
jen
luku
mä
ärä
Uu
sie
n p
utk
ilosolu
jen
luku
mä
ärä
Päivämäärä Päivämäärä
Jyske et al 2012. Trees 26; 405-419 DOI 10.1007/s00468-011-0601-7
Hienojuurten keskim. elinaika eri syvyyksillä
Repo et al 2014. For Ecol Manag 313: 112-122 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.11.002
200
300
400
500
00-05cm 05-15cm 15-25cmSoil layer
Ro
ot
lon
ge
vit
y,
da
ys
CTRL
FROST
OPEN
Short root
Lyhyt juuret
Kontrolli 282 vrk
Viivästynyt routa 276 vrk
Lumeton 305 vrk
Kontrolli
Viivästynyt routa
Lumeton
Syvyys
Lyh
ytju
urt
en
elin
aik
a, vrk
300
400
500
600
00-05cm 05-15cm 15-25cmSoil layer
Ro
ot
lon
ge
vit
y,
da
ys
CTRL
FROST
OPEN
Long root
Pitkäjuuret
Kontrolli 432 vrk
Viivästynyt routa 425 vrk
Lumeton 464 vrk
Kontrolli
Viivästynyt routa
Lumeton
Syvyys
Pitkä
juu
rte
n e
lina
ika
, vrk
Routakäsittelyt ilmenivät lisäksi mm. seuraavissa
tunnuksissa:
• Silmun puhkeaminen
• Uusien muodostuvien silmujen lkm ja kunto
• Neulasten fysiologia
• Juurten kasvudynamiikka
13 30.4.2020
Repo et al 2011. Environmental and Experimental Botany 72: 387-396 DOI: 10.1016/j.envexpbot.2011.04.014
Repo et al 2014. Forest Ecology and Management 313: 112-122 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.11.002
Sutinen et al 2015. Forest Ecology and Management 336: 217–223 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2014.10.029
Lumipeitteen merkitys pienten taimien selviytymiseen-kammiokoe männyn taimilla
14 Domisch et al 2018.Tree Physiology 38: 602-616 https://doi.org/10.1093/treephys/tpx111
Uuden v
ers
on p
ituus, cm
Ru
ske
ide
n n
eu
laste
n o
su
us n
eu
lasm
assa
sta
, %
© Luonnonvarakeskus
Opetus
• Lumipeitteellä - roudalla on vaikutusta puiden kasvuun
• Lumipeite vaikuttaa pienien taimien selviytymiseen
• Mitä alemmaksi maan lämpötila laskee, sitä enemmän vaikutuksia
• Roudan sulamisajankohdalla vaikutusta
15 30.4.2020
Maan vesitalous:
Liikavedestä aiheutuva stressi
16 30.4.2020
Männyn lyhytjuurten kuolleisuus ja elinaika-tulvastressi kasvukaudella
Repo et al 2016. Canadian Journal of Forest Research 46: 1439-1450 https://doi.org/10.1139/cjfr-2015-0447
Repo et al 2020. Canadian Journal of Forest Research 50: 510-518 dx.doi.org/10.1139/cjfr-2019-0163
Time, days
-100 0 100 200
Pro
po
rtio
n o
f d
ea
d s
ho
rt r
oo
ts,
%
0
10
20
30
40CTRLWL (alive)WL (dead)
G1 G2D1SD D2 G3SD
aa
a
aa
a
a a aa
a
a
a
a a aa a
bb
b bb b b
b b
MortalityKuolleisuus
Aika kokeen alusta, vrk
Kuolle
iden juurt
en o
suus
Kontrolli
Tulva (elossa)
Tulva (kuoli)
Longevity
Juuren ’syntymisestä’ kulunut aika
Elinaika
Kontrolli
Tulva (elossa)
Tulva (kuoli)
© Luonnonvarakeskus
Opetus
• Hienojuuret reagoivat nopeasti märkyydestä johtuvaan
happivajeeseen
• Pohjavedenpinnan nousu heikentää hienojuurten kasvua ja lisää
niiden kuolleisuutta →vaikutukset maanpäällisen osan kasvuun
• Vaste riippuu vuotuisen kehityksen vaiheesta
• Herkin vaihe ehkä loppukesällä?
• Kuivuuden vaikutukset?
18 30.4.2020
YhteenvetoMiten muuttuvat ilmasto-olosuhteet vaikuttavat pääpuulajien kasvuun
ja selviytymiseen?
➢ Talviaikaisten sääolojen ja lumipeitteen muutokset merkityksellisiä
-vaikutukset maanpinnan ja maan ominaisuuksiin
-lämpenemisestä aiheutuva aikainen kasvuun lähtö
→pakkasvaurioriski
Lepokauden ja kasvukauden väliset interaktiot tärkeitä!
➢ Sään ääri-ilmiöt ja niiden vaikutukset
-pohjavedenpinnan vaihtelut
-kasvukauden kuivuus ja yhteisvaikutukset bioottisten
tekijöiden kanssa
-alhaiset talvilämpötilat
-tykkylumeen liittyvät asiat
1919
…. yhteenveto
20
Kuinka hyvin tämä teema tutkimuksessa tunnetaan? Mitä uutta
tutkimus on tuomassa tähän teemaan?
➢ Boreaalisilla puulajeilla paljon joustoa sopeutumiskyvyssä
➢ Lämpösummaan ja fotoperiodiin perustuvat menestymisvyöhykkeet
tunnetaan melko hyvin (ainakin nykyilmastossa)
➢ Eri puulajien ja alkuperien vasteet kuivuuteen ja märkyyteen (esim.
juurten kasvudynamiikka erilaisilla kasvupaikoilla) ?
➢ Lumipeitteen muutosten vaikutukset moninaisia ja tiedossa puutteita
➢ Sekametsien resilienssi ilmastonmuutoksessa (täydentävätkö vai
kilpailevatko eri puulajit)?
❖ Uutta tietoa juurten kasvudynamiikasta ja siihen vaikuttavista
tekijöistä: Kuinka nopeasti ja voimakkaasti juuret/maanpäälliset osat
reagoivat
…. yhteenveto
21 30.4.2020
Miten metsänhoidolla voidaan vaalia puiden juuriston kuntoa?
Pitäisikö joitain nykyisiä käytäntöjä muuttaa?
➢ Oikeiden puulajien valinta oikeille kasvupaikoille
➢ Kasvupaikan olosuhteista (esim. vesitalous) huolehtiminen, sikäli
kuin se on ihmistoimin kestävästi mahdollista
Kiitos!
Malliennusteita puiden kasvusta ilmaston
muuttuessa
23 30.4.2020
Männyn kasvun ennustettu muutos ilmaston muuttuessa
24 Kellomäki et al 2005_FINADAPT Working Paper 4, Fin Env Inst Mimeogr 334; 44pp
Kuusen kasvun ennustettu muutos ilmaston muuttuessa
25
Kellomäki et al 2005_FINADAPT Working Paper 4, Fin Env Inst Mimeogr 334; 44pp
Koivun kasvun ennustettu muutos ilmaston muuttuessa
26 Kellomäki et al 2005_FINADAPT Working Paper 4, Fin Env Inst Mimeogr 334; 44pp