© 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