Tiedekunnan uutiset Yhteystiedot
PL 62 (Viikinkaari 11)
00014 Helsingin yliopisto

mmtdk-hallinto(at)helsinki.fi
mmtdk-opintoasiat(at)helsinki.fi

Flamma

Facebook

Instagram University of Helsinki

Veden haihduntaan vaikuttaa vahvasti vallitseva metsätyyppi

Havumetsävyöhykkeellä ja arktisilla alueilla veden haihduntaan vaikuttaa samallakin ilmastovyöhykkeellä suuresti vallitseva metsä- tai kasvillisuustyyppi, ilmenee Helsingin yliopiston väitöstutkimuksesta.  Esimerkiksi väitöstyössä mallinnettu tundratyyppisen kasvillisuuden haihdunta oli vain puolet lehtimetsän haihdunnasta.

Ville Kasurisen tutkimuksessa havaittiin myös huomattavia kesän ja talven välisiä eroja tavassa, jolla ekosysteemit käyttävät vettä. Sopeutuminen talveen aiheutti kasvillisuudessa ilmarakojen toimintaan liittyviä fysiologisia muutoksia, jonka johdosta kasvillisuuden talvi- ja kesätilan väliset erot olivat isoja. Siirtyminen talvitilasta kesänaikaiseen tilaan tapahtui hitaammin kuin yhteyttämiselle on aikaisemmin raportoitu.

- Muutoksen nopeus vaihteli kasvillisuus- ja metsätyypeittäin ja tapahtui nopeammin tundra- ja suokasvillisuuden ympäristöissä kuin havupuu- ja lehtimetsissä, maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa väittelevä Kasurinen kertoo.

Hiilenkierron osalta tutkimuksissa havaittiin, että havumetsävyöhykkeen valuma-alueilla ja virtavesissä oli suurta ajallista ja paikallista vaihtelua liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuksissa. Väitöstyössä kehitettiin hydrologian ja liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuudet yhdistävä malli, jota sovellettiin boreaaliselle valuma-alueelle simuloimaan virtaveden liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuksia. Näitä pitoisuuksia tarkasteltiin suhteessa valuma-alueen vesivarastoon, maaperän lämpötilaan ja jokien virtaamaan.

- Tulosten perusteella kasvillisuustyypillä on merkittävä vaikutus liuenneen orgaanisen hiilen vapautumiseen ja kulkeutumiseen valuma-alueelta, Kasurinen kertoo.

Malli kuvasi tutkimuksessa käytettyjä 18 metsäistä osavaluma-aluetta paremmin kuin aiemmin käytetyt mallit ruotsalaisella Krycklanin tutkimusvaluma-alueella.

UV-säteilytys hajotti

puolet hiilestä

Tutkitut jokivesinäytteet kattoivat maapallon kymmenen suurinta jokea. Niiden valunta integroi viiden mantereen maaekosysteemien liuenneen orgaanisen hiilen kulkeutumisen valtameriin, ja ne kuljettavat kolmasosan kaikkien jokien tuomasta makeasta vedestä.
Väitöstutkimuksessa tehty kokeellinen UV-säteilytys hajotti keskimäärin puolet värillisestä liuenneesta orgaanisesta hiilestä.
 
- Tämä viittaa siihen, että auringonvalon aiheuttamat valokemialliset reaktiot ovat merkittävä värillisen liuenneen orgaanisen hiilen nielu rannikkovesissä, Kasurinen sanoo.

Maaekosysteemeistä peräisin olevan värillisen liuenneen orgaanisen hiilen valohaalistumisen ja valokemiallisesti tuotettuihin biologisesti käyttökelpoisiin substraatteihin perustuvan bakteerituotannon välillä havaittiin voimakas riippuvuussuhde. Tutkimus paljasti, että suurin osa värillisestä liuenneesta orgaanisesta hiilestä mineralisoituu rannikkovesissä hiilidioksidiksi joko suoraan tai bakteerihengityksen kautta.

Yksi merkittävimmistä sidoksista vesi- ja hiilivoiden voiden välillä on fotosynteettisen tuotannon vedenkäytön tehokkuus ja sen merkitys muun muassa kuivuudelle. Toinen merkittävä sidos veden- ja hiilenkierron välillä on maaekosysteemien fotosynteettistä alkuperää olevan liuenneen, värillisen orgaanisen hiilen kulkeutuminen vesiekosysteemeihin, joissa se vaikuttaa suuresti esimerkiksi perustuotannon edellytyksiin ja sitä kautta ihmiseen asti ulottuvien ravintoverkkojen toimintaan.

Väitöstyössä pyrittiin mallintamisen avulla selvittämään, miten pohjoisella havumetsävyöhykkeellä vallitseva kasvillisuuspeite vaikuttaa haihduntaan sekä virtavesiin päätyvän liuenneen orgaanisen aineen määrään. Tutkimuksessa käytettiin pääosin vapaasti saatavilla olevia FLUXNET-tietokannan mikrometeorologisia aineistoja, jotka kattavat valtaosan pohjoisesta havumetsävyöhykkeestä. Lisäksi hyödynnettiin aikaisemmin julkaistuja tuloksia virtavesien liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuksista intensiivisesti monitoroidulta tutkimusalueelta Ruotsista.


FM Ville Kasurinen väittelee 8.4.2016 kello 12 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Linking water and carbon cycles: modeling latent heat exchange and dissolved organic carbon". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Luentosali 2, Latokartanonkaari 7.

Vastaväittäjänä on Professor of Ecosystem Ecology Peter A Raymond, Yale School of Forestry & Environmental Studies, ja kustoksena on professori Jaana Bäck.

Väitöskirja julkaistaan sarjassa Dissertationes Forestales.
Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa osoitteesta: dx.doi.org/10.14214/df.215. Väitöskirjan tiivistelmä on luettavissa E-thesis -palvelussa.

 

Väittelijän yhteystiedot:
Ville Kasurinen
ville.kasurinen@helsinki.fi