Sammalpunkit kertovat historiallisista ympäristönmuutoksista (Väitös: FM Inkeri Markkula, 8.5.2020, biologia)

Subarktiset ikiroutasuot, eli palsasuot, ovat vaarassa kadota, kun ilmasto lämpenee. Samaan aikaan niiden lajisto tunnetaan vielä puutteellisesti. FM Inkeri Markkula selvitti väitöstutkimuksessaan ilmaston lämpenemisen ja ikiroudan sulamisen vaikutuksia subarktisten soiden hajottajaeliöiden, sammalpunkkien, eliöyhteisöihin.

Yhteisöekologian, kokeellisen ekologian ja paleoekologian menetelmiä yhdistelevä tutkimus toi ilmi, että soiden sammalpunkkilajisto muuttuu lämpötilojen noustessa ja ikiroudan sulaessa, mutta samaan aikaan sammalpunkkien yhteisöjä tutkimalla voidaan saada tärkeää tietoa historiallisesta ikiroudan sulamisen ja synnyn dynamiikasta. Se taas auttaa ennustamaan tämänhetkisen ilmaston lämpenemisen seurauksia.

Pohjoiset palsasuot kertovat ilmaston muuttumisesta

Markkulan tutkimuskohteena olivat palsasuot. Palsasuo on pohjoinen suoyhdistymätyyppi, joille tunnusomainen piirre on turpeesta muodostuneiden palsojen sisältämä ikirouta. Ilmaston lämpeneminen sulattaa palsojen ikiroutaa, mikä aiheuttaa muutoksia soiden kosteusoloissa, kasvillisuuden rakenteissa ja mikroelinympäristöjen monimuotoisuudessa.

– Palsasuot ovat yksi Euroopan uhanalaisimmista ekosysteemeistä. Koska ilmastonmuutoksen vaikutukset näkyvät palsasoilla hyvin konkreettisesti, ne toimivat eräänlaisena ”early warning”- eli ennakkovaroitusekosysteeminä. Palsasoita tutkimalla voidaan saada tietoa siitä, miten ilmastonmuutos vaikuttaa pohjoisten alueiden lajikirjoon, Markkula kertoo.

Markkulan mukaan palsasuot ovat paleoekologisia arkistoja: ne säilövät turvekerroksiinsa tietoa menneisyyden ilmasto-oloista, eliöistä ja ihmisen toiminnasta.

Pohjoisella pallonpuoliskon suoekosysteemeihin on sitoutunut yksi kolmasosa maapallon hiilestä. Arktisen ja subarktisen alueiden soilla ikiroutadynamiikka liittyy kiinteästi hiilen kertymiseen ja ilmakehään vapautumiseen, ja ikiroudan sulamisen myötä ilmakehään vapautuva hiili kiihdyttää ilmaston lämpenemistä.

Sulava ikirouta ja korkeammat lämpötilat muuttavat soiden lajistoa

Väitöskirjatyöllä oli kaksi tavoitetta: ensiksi tutkia, miten ilmaston lämpeneminen ja ikiroudan sulaminen vaikuttavat subarktisilla ikiroutasoilla elävien sammalpunkkien eliöyhteisöihin, ja toiseksi selvittää, voivatko suoturpeeseen varastoituneet sammalpunkkien subfossiilit eli osittain fossiloituneet jäänteet olla avuksi historiallisen ikiroutadynamiikan tutkimuksessa.

– Sammalpunkit ovat pieniä (0,1–1mm) selkärangattomia, jotka ovat runsaita ja monimuotoisia: maailmasta tunnetaan 11 000 lajia, ja yhdellä neliömetrillä voi elää 200 000 sammalpunkkia. Sammalpunkit reagoivat nopeasti muutoksiin elinympäristössään, ja niiden kovan kitiinikuoren ansioista niiden jäänteet säilyvät ikiroudassa tuhansia vuosia. Siksi ne sopivat erityisen hyvin ekosysteemien muutosten tutkimiseen, Markkula sanoo.

Tutkimuksen aineisto kerättiin Pohjois-Fennoskandian, Siperian ja Kanadan ikiroutasoilta. Tutkimuksissa kartoitettiin soiden sammalpunkkilajistoa 6000 vuoden aikajänteellä ja selvitettiin ilmastonmuutoksen vaikutuksia sammalpunkkien yhteisöihin lämmityskokeita käyttäen.

Tutkimukset toivat ilmi, että jotkut sammalpunkkilajeista suosivat elinympäristönään palsakumpuja, ja nämä lajit ovat vaarassa hävitä, kun ikirouta sulaa. Lämmityskokeet osoittivat, että korkeammat talvilämpötilat vähentävät sammalpunkkien määrää pohjoisilla soilla. Koealueella sammalpunkkien lajiston monimuotoisuus väheni, kun ympärivuotiset lämpötilat kohosivat kaksi astetta.

Sammalpunkit hyödyttävät ilmastonmuutostutkimusta

Sammalpunkit eivät ainoastaan kärsi ilmastonmuutoksen seurauksista, vaan ne voivat hyödyttää ilmastonmuutostutkimusta ilmentämällä historiallista ikiroutadynamiikkaa. Markkula löysi tutkimuksissaan kolme sammalpunkkilajia, jotka ilmentävät vahvasti ikiroudan esiintymistä. Näitä lajeja voidaan käyttää apuna historiallisen ikiroutadynamiikan tutkimisessa.

Historiallisen ikiroudan muodostumisen ja sulamisen dynamiikan tutkiminen taas on tärkeää, sillä se auttaa ennustamaan tämänhetkisen ilmaston lämpenemisen vaikutuksia. Menneisyyden tarkka mallintaminen on kuitenkin Markkulan mukaan haastavaa.

– Kasvien jäänteitä eli kasvimakrofossiileja on käytetty paljon historiallisen ikiroutadynamiikan tutkimisessa, mutta koska kasveista ei ole löytynyt yhtään varsinaista ikiroudan läsnäoloa osoittavaa, positiivista indikaattorilajia, on ikiroudan synnyn ja sulamisen tarkka ajoittaminen toisinaan hankalaa.

Joissakin tapauksissa ikiroudan läsnäoloa paleoekologisissa aineistoissa on vaikea osoittaa pelkästään kasvijäänteisiin perustuen.

– Ikiroutaa ilmentävät sammalpunkit tuovat historiallisen ikiroutadynamiikan tutkimiseen yhden työkalun lisää ja auttavat näin ilmaston lämpenemisen vaikutusten mallintamisessa.

***

FM Inkeri Markkula esittää väitöskirjansa ”Oribatid mites (Acari: Oribatida) in sub-Arctic peatlands: a multidisciplinary investigation into climate change, permafrost dynamics and indicator values of subfossils” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 8.5.2020 klo 12.00.

Turun yliopiston väitöstilaisuuksia ei koronavirustilanteen vuoksi järjestetä yleisötilaisuuksina. Väittelijä, vastaväittäjä ja kustos ovat vähintään ääniyhteydessä. Yleisön on mahdollista seurata väitöstä etäyhteyden kautta: https://utu.zoom.us/j/65913902642

Vastaväittäjänä toimii professori Stephen Coulson (Sveriges lantbruksuniversitet (SLU), Ruotsi) ja kustoksena professori Ilari Sääksjärvi (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on biologia.

Väitöskirjan lukukappale on yliopiston Natura-rakennuksen infopisteessä (kulku Vesilinnantien puoleisen ulko-oven kautta: Vesilinnantie 3, 20500 Turku), josta sitä voi pyytää puhelimitse (numero ulko-ovessa) arkisin klo 9–15 päivystävältä henkilökunnalta paikan päällä tutustuttavaksi.

Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus

Väittelijän yhteystiedot: p. 050 3393077, piinma@utu.fi
 
> Väittelijän kuva

> Väitöskirja on julkaistu sähköisenä