Tutkija Anna Virkkalan johtama tutkimus Kilpisjärvellä keskittyy arktisten ekosysteemien hiilinieluihin – niiden suuruuteen, herkkyyteen ilmastonmuutokselle sekä kasvien ja mikrobien rooliin hiilen sitomisessa.
Arktisilla alueilla maaperään on varastoitunut valtavia hiilimääriä, joiden vapautuminen ilmaston lämmetessä voi kiihdyttää ilmastonmuutosta. Tämä tekee hiilinielujen toiminnan ymmärtämisestä erityisen tärkeää. Kilpisjärven monimuotoinen ympäristö tarjoaa ainutlaatuisen mahdollisuuden tutkia, kuinka maaperän kosteus ja kasvillisuus vaikuttavat hiilen kiertoon.
Elokuussa 2024 Virkkala oli mukana perustamassa Kilpisjärvelle uutta Eddy Covariance -mittausasemaa, jossa analysaattorit mittaavat hiilinielujen toimintaa reaaliajassa. Tämä biologisen aseman, bio- ja ympäristötieteellisen tiedekunnan sekä Ilmakehätieteiden keskus INAR:in yhteishanke tuottaa arvokasta dataa biologian ja ympäristötieteen tutkijoille. Biologisen aseman henkilökunta huolehtii mittausaseman laitteiden toimivuudesta ja esimerkiksi pitää mittarit lumesta vapaina.
Tutkimusprojektissa selvitetään, kuinka geodiversiteetti – eli maaperän, pinnanmuotojen, vesistöjen ja muiden geologisten elementtien vaihtelu – vaikuttaa biodiversiteettiin ilmastonmuutoksen myötä. Alueilla, joilla geodiversiteetti on korkea, on usein myös rikas eliölajisto. Siksi geodiversiteetin kartoittaminen, ymmärtäminen ja suojelu ovat keskeisiä tavoitteita kestävän kehityksen edistämisessä.
Tutkimuksessa tarkennetaan geodiversiteetin ja biodiversiteetin välistä suhdetta selvittämällä paikallisia tekijöitä, kuten lämpötilan, ravinteiden ja vesivarojen vaihtelua, jotka ohjaavat lajiston monimuotoisuutta. Hankkeessa tutkitaan myös, kuinka hyvin geodiversiteetin ja biodiversiteetin välinen yhteys pätee eri ekosysteemeissä – arktisilla, antarktisilla ja alpiinisilla alueilla, jotka ovat erityisen herkkiä ilmastonmuutoksen vaikutuksille.
Miska Luodon johtama BioGeoClimate Modelling Lab tutkii arktisten ympäristöjen ja ekosysteemien muutoksia ja niiden taustalla vaikuttavia tekijöitä. Kilpisjärven alue tarjoaa ainutlaatuisen ympäristön, jossa ilmaston muutoksen vaikutukset näkyvät selvästi.
Tutkimuksessa selvitetään muun muassa:
Tutkimus hyödyntää uusia mallinnusmenetelmiä, pitkän aikavälin ilmastoaineistoja sekä laajoja mittausverkostoja, joiden avulla voidaan ennustaa arktisen ympäristön muutoksia. Kilpisjärven biologinen asema tarjoaa erinomaiset puitteet tutkimukselle ja toimii tärkeänä tukikohtana arktisen ympäristön seurannassa.
Tundrakasvillisuus peittää alleen yhden maailman suurimmista hiilivarastoista ja vaikuttaa merkittävästi hiilen vapautumiseen maaperästä ilmakehään. Ilmastonmuutoksen lisäksi kasvillisuuteen vaikuttavat monenlaiset kasvinsyöjät, kuten porot, myyrät, sopulit, jänikset ja hyönteiset.
Akatemiatutkija Elina Kaarlejärvi tutkii Kilpisjärvellä, miten ilmaston lämpeneminen ja kasvinsyönti yhdessä muokkaavat tundran kasvillisuutta ja ekosysteemin toimintaa. Tutkimuksissa selvitetään esim. miten porolaidunnus ja lämpötilan nousu vaikuttavat ravinteiden kiertoon ja hiilen varastoitumiseen maaperässä.
Tutkimusmenetelminä Kaarlejärven tutkimusryhmä käyttää kenttäkokeita, joissa manipuloidaan sekä lämpötilaa että laidunnuspainetta. Tutkimusta tehdään yhteistyössä Oulun yliopiston professori Anu Eskelisen kanssa sekä Tundra Exclosure Network (TExNet) verkoston tutkijoiden kanssa.
Kenttätöiden toteuttaminen olisi haastavaa ilman tutkimusasemaa, joka tarjoaa Kaarlejärvelle ja hänen tiimilleen mahdollisuuden pitkäaikaiseen arktiseen tutkimukseen.
Tutkija Jan Weckströmin johtama tutkimusryhmä rekonstruoi menneiden aikojen ympäristöolosuhteita analysoimalla Kilpisjärven alueen järvien sedimenttikerrostumia. Tämä paleoekologinen ja -limnologinen tutkimus auttaa ymmärtämään, kuinka ilmasto ja kasvillisuus ovat muuttuneet ajan saatossa – ja mitä se kertoo tulevaisuuden ympäristömuutoksista.
Weckströmin ryhmä on kerännyt näytteitä yli 60 järvestä ja analysoinut sedimenttisarjoja, joiden avulla voidaan ajoittaa menneitä ilmastonvaihteluita ja kasvillisuuden muutoksia. Esimerkiksi noin 8000–5000 vuotta sitten alueella oli 1–2 astetta nykyistä lämpimämpää, ja mäntymetsä ulottui pohjoisemmaksi ja korkeammalle kuin nykyään. Näiden tietojen avulla voidaan arvioida, miten ilmaston lämpeneminen vaikuttaa tulevaisuudessa alueen maisemaan ja vesistöihin.
Kalastoseuranta tuottaa laadukasta perustutkimustietoa Kilpisjärven kalaston koostumuksesta ja muutoksista, esimerkiksi kalalajien välisistä runsauksista, kokojakaumien muutoksista ja erityisesti siian vuosiluokkien vahvuuksista. Hankkeessa saadaan lisätietoa arktisen järven kalastomuutoksista, jota voidaan hyödyntää muiden vesistöjen muuttumisen arvioinnissa sekä uhanalaisten lajien suojelutyössä. Pitkäaikaisseurannalla saadaan tietoa esimerkiksi kalalajiston runsaussuhteiden muutoksista ja uusien lajien, kuten kiisken, ahvenen sekä särjen, levittäytymisestä alueelle ja niiden vaikutuksista Kilpisjärven alkuperäiseen kalastoon, esimerkiksi siika– ja nieriäkantaan. Pitkäaikaisseurantojen avulla voidaan myös tarkkailla ja arvioida ilmastonmuutoksen vaikutuksia kalayhteisöön.
Arktinen alue on monien mielikuvissa Euroopan tiheämmin asuttuihin alueisiin verrattuna villiä ja koskematonta syrjäseutua. Matkailu arktisella alueella on kuitenkin kasvussa – eikä vain kesäisin, vaan myös talvisin. Sekä paikallisväestö että matkailijat hyötyvät matkailun lisääntymisestä monin tavoin, ja oikein toteutettuna matkailun vaikutukset luontoon jäävät vähäisiksi. Osalla toiminnasta on kuitenkin laajemmalle ulottuvia ja vaikeammin hahmotettavia seurauksia. Tutkijoita on alkanut moottorikelkkailun ja muun toiminnan lisääntymisen myötä kiinnostaa, miten ihmisen toiminnasta aiheutuvat äänet vaikuttavat alueen eläimistöön. Äänitutkimusta voidaan käyttää päätöksenteon tukena luonnonsuojelustrategioita laadittaessa. Nouseeko tutkimustuloksissa esimerkiksi esiin tarve vähentää melua aiheuttavaa ihmistoimintaa luonnonsuojelualueilla ja alueilla, joilla on vaarantuneita lintupopulaatioita?
LifePlan -hankkeessa kartoitetaan maailman luonnon monimuotoisuutta uusimpien tieteellisten työkalujen avulla. Tutkijat pyrkivät samalla ymmärtämään esimerkiksi ilmastonmuutoksen ja maankäytön muutosten vaikutuksia eliöstön monimuotoisuuteen.
Hyönteisnäytteet saadaan telttamaisen Malaise-pyydyksen avulla ja sienten itiöt kerätään akulla toimivalla itiökeräimellä. Kerättyjen näytteiden lajit tunnistetaan DNA-viivakoodien perusteella. Nisäkkäät ja linnut kartoitetaan riistakameroiden ja äänityslaitteiden avulla, ja tekoäly tunnistaa lajit. Sama koeasetelma on käytössä 83 kohteessa maailmanlaajuisesti.