Puut voivat kokea kuivuutta kesällä maan ollessa kuiva vedestä sateiden puuttuessa mutta myös talvella puiden ollessa jäässä. Talvella puiden kokema kuivuus johtuu jään kemiallisista ominaisuuksista. MMM Lauri Lindfors tarkastelee väitöskirjatyössään kuivuuden ja jäätymisen vaikutuksia puihin.
Puut koostuvat kuolleista ja elävistä soluista. Kuolleet osat antavat puille rakeenteelista tukea ja ne osallistuvat puun sisällä tapahtuvaan vedenkuljetukseen toimimalla vettä johtavana kanavina. Elävät solut puolestaan vastaavat puiden kasvusta ja säätelevät veden ja sokereiden kuljetusta puun latvuksen ja juurien välillä ja lisäksi niissä tapahtuu fotosynteesiä jonka ansiosta puut saavat sidottua auringon energiaa sokereiksi ilmakehän hiilidioksidin avulla. Puun kokema kuivuus vaikuttaa eri tavalla sen kuolleiden ja elävien solujen toimintaan. Lisäksi puulaji vaikuttaa suuresti puun kykyyn selviytyä kuivuudesta. Suomessa esiintyvistä havupuulajeista esimerkiksi mänty kestää hyvin kuivuutta, mutta varsinainen mestari on kataja.
Puu haluaa sisällään olevasta ilmasta eroon
Veden määrän vähetessä puissa niiden sisään alkaa kertyä ilmaa vettä johtaviin kanaviin. Ilma aiheuttaa tukoksia, josta seuraa että vedenkuljetus heikkenee koko puussa. Vedenkuljetuskyvyn heikkeneminen on ongelmista puille sillä se heikentää yleensäkin niissä tapahtuvien ainevirtojen sujuvuutta ja lehdissä tapahtuvaa fotosynteesiä. Tukoksia voi syntyä myös keväällä jos puiden sisällä sulavassa jäässä on paljon ilmataskuja. Lindfors osoitti tutkimuksessaan miten puiden rungosta tulee ulos hiilidioksidia puiden jäätymisen yhteydessä.
– Hiilidioksidin ulostulo viittaa siihen että puut pystyvät työntämään ulos ilmaa, jotta tukoksia vettä johtaviin kanaviin syntyisi vähemmän, ja veden kuljetus puiden sisällä toimisi paremmin keväällä, kertoo Lindfors.
Vesitaskut ovat puun pelastus
Kuivuus vaikuttaa suoraan elävien solujen toimintaan. Elävien solujen kärsiessä kuivuutta puun kasvu hidastuu sekä fotosynteesin määrä vähenee jolloin puu saa entistä vähemmän energiaa. Puun kuivuminen saa aikaan myös solujen kutistumisen, jonka seurauksena koko puun rungon läpimitta voi kutistua joidenkin millimetrin kymmenesosien verran. Lindfors havaitsi, että lehtien elävissä soluissa tapahtuva fotosynteesi romahtaa nopeasti kymmenissä minuuteissa puiden kokiessa jäätymisen samalla kun puun läpimitta kutistui äkillisesti.
– Puut ovat sopeutuneet pohjolan kylmään talveen, eikä siksi tämänkään tyyppisestä rajun oloisesta jäätymisestä koidu niille yleensä vakavia vaurioita. Selviytyminen talvesta edellyttää kuitenkin että elävät solut ovat valmistautuneet talveen syksyn aikana, kertoo Lindfors.
Kesän kuivuuden osalta Lindfors osoittaa, että vaikka vedenkuljetus puiden sisällä heikentyisi ilmasta johtuvista tukoksista, pystyvät puut käyttämään myös vettä johtaviin kanaviin ilman keskelle saarroksiin jääneet vesitaskut hyväksi koska ilma työntää vettä pois kuivuvista puun osista muun muassa lehtiin, tuoden helpotusta niissä oleville eläville soluille. Tämä auttaa erityisesti suuria puita selviämään kesän kuivuusjaksoista.
Lindforsin tutkimustulosten ansiosta puiden toimintaa ja selviytymistä pystytään ymmärtämään paremmin äärimmäisissä kuivuusolosuhteissa.
Väitös:
MMM Lauri Lindfors väittelee 21.4.2017 kello 12 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Low apoplastic water potential in trees - dehydration stress on living cells and embolism in xylem". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Luentosali 186 D-talo (Latokartanonkaari 11).
Vastaväittäjänä on professori Gabriel Katul, Duke Yliopisto, ja kustoksena on professori Jaana Bäck.
Väitöskirja julkaistaan sarjassa Dissertationes Forestales.
Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa
Väittelijän yhteystiedot:
Lauri Lindfors, lauri.lindfors@helsinki.fi