Niiskem kliima võib Põhja-Euroopas kaskede kasvu selle ergutamise asemel hoopis pärssida ja muuta nad äärmuslike ilmaolude suhtes haavatamaks, osutavad hiljutised uuringud. Avastus võib pakkuda alust metsandustavade muutmiseks ning aidata täpsemalt prognoosida puistute vastupidavust ja metsa juurdekasvu.
Kliimamuutustest rääkides mõtleme enamasti põudadele ja veepuudusele. Põhja-Euroopas, sealhulgas Eestis, on aga prognooside järgi oodata teistsugust arengut: senisest sagedasemaid vihmasadusid ning sellest tulenevat suuremat õhuniiskust ja mulla veesisaldust. Ent kuidas mõjutab niiskem keskkond metsi? Tartu Ülikooli teadlaste värsked uuringud näitavad, et suurem niiskus ei tähenda tingimata paremat kasvu. Vastupidi, puude kasv võib pidurduda ja nende veevahetussüsteem n-ö laisaks muutuda, kirjutab Tartu Ülikooli taimede ökofüsioloogia teadur Eele Õunapuu-Pikas.
Taimede veemajandus kirjeldab seda, kuidas vesi liigub mullast läbi juurte, tüve ja lehtede ning kuidas taim reguleerib veekadu õhulõhede kaudu. Vesi on taimedele hädavajalik – ilma selleta ei toimu fotosünteesi ega ainete liikumist ning lehed närbuvad. Samas seab veevool otsesed piirid sellele, kui palju taim saab õhust süsihappegaasi omastada ja kui hästi ta suudab kuuma, põuda ja muid äärmuslikke ilmastikuolusid taluda.
Kui veemajandus on häiritud, võib taim küll oma elutegevust jätkata, kuid muutub keskkonnamuutuste suhtes oluliselt haavatavamaks. Seetõttu on taimede veemajanduse mõistmine võtmetähtsusega nii metsade vastupidavuse, süsinikuringe kui ka tulevaste kliimamõjude prognoosimisel.
Gaasivahetuse mõõtmine kaselehtedel. Eele Õunapuu-Pikas
Uurisin kolleegidega, kuidas suurenenud õhuniiskus ja mullaniiskus mõjutavad arukase (Betula pendula) kasvu, veemajandust ning molekulaarsel tasandil toimuvaid muutusi. Tegime uurimistöid Eesti idaosas asuval unikaalsel metsaökosüsteemi õhuniiskusega manipuleerimise katsealal (Free Air Humidity Manipulation, FAHM), kus puid kasvatatakse looduslikes tingimustes, kuid kontrollitult niiskemas õhus või paremini kastetud mullas. See võimaldab jäljendada tulevasi kliimastsenaariume päris metsas, mitte laboritingimustes.
Kasvu paradoks
Üllatuslikult ei hakanud puud niiskemates tingimustes paremini kasvama. Vastupidi – suuremas õhuniiskuses olid puud madalamad ja nende lehemass oli väiksem. Samas püsis fotosünteesivõime suures osas muutumatuna. Muutus hoopis see, kuidas puud oma ressursse jaotasid. Niiskemas õhus kasvanud kased investeerisid suhteliselt rohkem tüve jämenemisse.
Huvitaval kombel püsisid niiskes keskkonnas kasvanud kaskede lehed sügisel kauem puul. See tähendab pikemat kasvuperioodi, mida sageli peetakse metsadele soodsaks. Paraku ei korvanud see suvise kasvu aeglustumist. Teisisõnu, puude arengurütm ja ehitus muutusid: lehtede areng oli aeglasem ning tasakaal fotosünteesivate ja mittefotosünteesivate kudede vahel nihkus. See võib viia süsinikupuuduseni – eriti olukordades, kus ilm muutub äkitselt kuumaks ja kuivaks.
Muutused puude veemajanduses
Järgnevalt keskendusime lehtede hüdraulilisele juhtivusele ehk sellele, kui tõhusalt liigub vesi lehe sees aurumispindadeni, ning akvaporiinidele. Need rakumembraanides paiknevad valgukanalid reguleerivad vee liikumist läbi rakkude.
Nii suurem õhuniiskus kui ka suurem mullaniiskus vähendasid lehtede veetranspordi tõhusust. Vesi liikus lehtedes aeglasemalt, samal ajal jäid fotosüntees ja gaasivahetus üldjoontes suhteliselt stabiilseks. Tulemused osutavad, et kask suudab oma veekasutust paindlikult ümber korraldada, hoides süsiniku sidumise töös isegi siis, kui veetransport on vähem efektiivne.
Kaskede geeniekspressiooni määramiseks leheproovid pakendatakse fooliumi ning säilitatakse katsealalt laborisse transportimiseks vedelas lämmastikus. Autor/allikas: Eele Õunapuu-Pikas
Huvitaval kombel käitusid puud molekulaarsel tasandil erinevalt sõltuvalt sellest, kas niiskus suurenes õhus või mullas. Õhuniiskuse suurenemisel vähenes enamiku akvaporiinide geenide aktiivsus, mullaniiskuse suurenemisel aga hoopis kasvas. Hoolimata vastupidistest molekulaarsetest reaktsioonidest oli mõlemal juhul füsioloogiline tulemus sarnane – lehtede hüdrauliline juhtivus kahanes. See viitab, et puud kasutavad eri olukordades erinevaid regulatsiooniteid.
Õhu suurem niiskus vähendab aurumisvajadust ning puul pole vaja hoida töös ülivõimast veetranspordisüsteemi, mistõttu ka akvaporiinide hulk väheneb. Mullas rohke vee korral aga nihkub veetakistus rohkem lehtedesse, mistõttu veetranspordi efektiivsus väheneb hoolimata suurenenud akvaporiinide hulgast. Lisaks võivad akvaporiinidel olla ka muid ülesandeid, mis muutuvad oluliseks rakkude füsioloogilise tasakaalu säilitamisel liigse mullaniiskuse tingimustes.
Varjatud risk tuleviku metsadele
Oluline on seegi, et niiskemates tingimustes kasvanud puude õhulõhed muutusid õhu kuivamise suhtes tundetumaks. See tähendab, et äärmuslike ilmastikuolude, nagu äkiliste kuumalainete ja põudade korral, mida kliimamuutused samuti soosivad, võivad puud olla haavatavamad, sest nende veeregulatsioon ei reageeri enam nii kiiresti. Kui puu õhulõhed ei sulgu piisavalt kiiresti, tekib oht, et kudedes tekib veepuudus. ja taime veetransport saab püsivalt kahjustada.
Kokkuvõttes võib niiskem kliima põhjustada põhjamaistes metsades oodatust väiksemat puidu juurdekasvu ja muuta metsad haavatavamaks. Uuringute tulemused rõhutavad, et kliimamuutuste mõju metsadele ei saa hinnata ainult põua kaudu. Ka niiskem ja pealtnäha soodsam keskkond võib tuua kaasa varjatud riske, muutes puude veekasutusstrateegiaid ja hüdraulilist töökindlust.
Just sellised teadmised aitavad paremini prognoosida, millised metsad suudavad muutuvates kliimatingimustes püsima jääda ja millised võivad sattuda ootamatutesse raskustesse. Ühtlasi pakub see teave väärtuslikku sisendit metsandustavade kujundamiseks, mis arvestavad muutuva kliima tegelikku palet.
Uuringute tulemused avaldasime teadusajakirjades Tree Physiology ja New Phytologist.