Ilmasto ja ihmisvaikutus Andien vuoriston Polylepis-metsien levinneisyyden selittäjinä (Väitös: Johanna M. Toivonen, 23.5.2014, biodiversiteetti- ja ympäristötiede)
FM Johanna M. Toivosen väitöstutkimus osoittaa, että ympäristötekijät, erityisesti lämpötila, vaikuttavat Polylepis-metsien levinneisyyteen siirryttäessä kohti Andien ylävuoristoa ja puurajaa. Alemmilla korkeuksilla levinneisyyteen näyttäisi vaikuttavan enemmän ihmistoiminta.
Turun yliopiston tiedote 15.5.2014
Toivonen tutki ilmaston ja ihmisvaikutuksen merkitystä Andien vuoriston Polylepis-metsien levinneisyyteen sekä puiden sopeutumista vuoristo-olosuhteisiin.
Polylepis-puut kasvavat huomattavan alhaisissa sekä ilman että maaperän lämpötiloissa lähellä puurajaa. Väitöstutkimuksen mukaan erityisesti ilman lämpötilalla näyttäisi olevan merkitystä puiden kasvulle.
Polylepis-lajeille on kehittynyt geneettisesti määräytyneitä sopeumia, jotka auttavat niitä selviämään kylmissä ja kuivissa vuoristo-olosuhteissa. Korkean paikan lajeilla on pienemmät lehdet ja enemmän juurenkärkiä kuin matalampien paikkojen lajeilla.
– Pienet lehdet haihduttavat vähemmän kuin suuret, ja ovat näin olen sopeuma erityisesti kuviin olosuhteisiin. Lisääntynyt juurenkärkien määrä puolestaan auttaa veden ja ravinteiden otossa kylmästä maaperästä. Näillä piirteillä on todennäköisesti ollut tärkeä merkitys lajien evoluutiossa ja sopeutumisessa kylmiin ja kuiviin vuoristoympäristöihin, Toivonen pohtii.
Toivosen tutkimustulosten mukaan korkean paikan lajeilla on myös alentunut fotosynteesikapasiteetti matalampien paikkojen lajeihin verrattuna, mikä tukee hypoteesia hiilen sitomiseen liittyvistä rajoitteista vuoristopuurajalla.
– Fotosynteesimittaukset suoritettiin laboratoriossa standardiolosuhteissa, mikä saattaa osittain vaikuttaa tuloksiin. Tulevaisuudessa olisikin mielenkiintoista päästä tekemään mittauksia maasto-oloissa, Toivonen miettii.
– Kaiken kaikkiaan väitöskirjatyöni tulokset lisäävät tietoa puiden sopeutumisesta vuoristo-olosuhteisiin ja auttavat ymmärtämään eri tekijöiden merkitystä puiden kasvulle ja metsien levinneisyydelle vuoristopuurajoilla maailmanlaajuisesti, Toivonen kiteyttää.
Laidunnus ja hakkuut vähentävät levinneisyyttä
Andien vuoriston Polylepis-metsät kasvavat eristyneinä laikkuina alemman yhtenäisen vuoristometsävyöhykkeen yläpuolella lähellä lumirajaa, joka sijaitsee jopa 5000 metrin korkeudella Perun ja Bolivian Andeilla.
Ympäristöolosuhteiden ja ihmisvaikutuksen merkitystä Polylepis-metsien levinneisyydelle on tutkittu paljon, mutta näiden tekijöiden merkitys metsien levinneisyydelle on edelleen epäselvä.
– Polylepis-metsien nykylevinneisyys on todennäköisesti seurausta useasta eri ympäristöön ja ihmistoimintaan liittyvästä tekijästä. Ympäristön merkitys on sitä suurempi, mitä korkeammalla metsät kasvavat, kun taas alemmilla korkeuksilla ihmistoiminnalla, erityisesti karjan laidunnuksella, metsien poltolla laidunmaaksi ja hakkuilla polttopuuksi, näyttäisi olevan suurempi merkitys metsien levinneisyyteen, Toivonen kertoo.
Polylepis-metsien kunto osoittautui sitä heikommaksi mitä lähempänä ihmisasutuksia ja teitä metsät sijaitsevat.
– Tätä tulosta voidaan hyödyntää uhanalaistuneiden Polylepis-metsien suojelu- ja kunnostussuunnitelmissa tunnistamaan alueita, jossa metsät ovat huonokuntoisimpia tai vaarassa huonontua, Toivonen sanoo.
***
Perjantaina 23. toukokuuta 2014 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Quantum auditorio, Vesilinnantie 5) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Johanna Mirjami Toivosen väitöskirja ”Determinants of Polylepis (Rosaceae) forest distribution and treeline formation in the high Andes” (Polylepis-metsien levinneisyyteen ja puurajan muodostumiseen vaikuttavat tekijät Andien vuoristossa). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Arne Cierjacks Hampurin yliopistosta ja kustoksena dosentti Hanna Tuomisto.
FM Johanna Toivonen on syntynyt 1976 Espoossa ja kirjoittanut ylioppilaaksi 1995 Palokan lukiosta Jyväskylästä. Filosofian maisteriksi Toivonen valmistui 2002 Turun yliopistosta, jossa hän parhaillaan toimii tohtorikoulutettavana. Väitös kuuluu biodiversiteettitutkimuksen alaan.