Takaisin

Pajukasvit sopeutuvat ilmastonmuutokseen

Väitös kasviekologian alalta
Väittelijä:  FM Katri Nissinen
Aika ja paikka 24.11.2017 klo 12, N100, Natura, Joensuun kampus

FM Katri Nissisen väitöskirjatyön tulokset osoittavat, että kasvutavaltaan erilaiset pajukasvilajit sopeutuvat ilmastonmuutokseen. Luonnonoloissa kasvit kohtaavat samanaikaisesti usean eri ympäristötekijän, kuten valon, veden, ravinteiden ja lämpötilan määrän vaihtelua sekä altistuvat taudinaiheuttajien ja kasvinsyöjien aiheuttamille vahingoille. Kasvutavaltaan erilaiset kasvit voivat reagoida eri tavalla iän tai ilmastotekijöiden aiheuttamiin muutoksiin. Lisäksi kaksikotisilla kasveilla emi- ja hedekasvien suvulliseen lisääntymiseen tarvitsemat resurssit voivat olla erilaiset, mikä voi johtaa sukupuolten välisiin eroihin sekä yksilönkehityksessä että vasteissa eri ilmastotekijöihin.

Ympäristön stressitekijöihin vastaavat selviytymisstrategiat ovat kehittyneet erilaisiksi kasvutavaltaan erityyppisillä kasvilajeilla. Kuitenkin ilmastonmuutoksessa elinympäristö voi muuttua nopeasti ja rajusti. Ilmastonmuutoksen vaikutusten ymmärtämiseksi on tärkeää selvittää, kuinka erilaiset selviytymisstrategiat toimivat. Väitöskirjatyössä tutkittiin kohotetun lämpötilan, ultraviolettisäteilyn ja hiilidioksidipitoisuuden, yksilönkehityksen eri vaiheiden vaikutuksia sekä eri tekijöiden yhteisvaikutuksia kolmen kasvutavaltaan erilaisen kaksikotisen pajukasvilajin puolustuskemiaan ja kasvuun. Metsähaapa on nopeakasvuinen puu, hanhenpaju on hidaskasvuinen varpu ja mustuvapaju on nopeakasvuinen pensas. Kohotetulla lämpötilalla oli tutkituista ilmastonmuutostekijöistä selkeästi voimakkain vaikutus. Sekä nopeakasvuinen metsähaapa että hidaskasvuinen hanhenpaju osoittivat sopeutumiskykyä ilmastonmuutokseen. Kasvutavaltaan monimuotoisella mustuvapajulla on myös hyvät mahdollisuudet selviytyä tulevaisuudessa äkkinäisissäkin ilmastollisissa muutoksissa, sillä sen puolustusyhdisteiden määrä säilyy iän myötä vakaana, mikä auttaa puolustautumisessa erilaisia kasvitauteja sekä lisääntynyttä herbivoriaa vastaan.

Ilmastonmuutostekijät vaikuttivat pajukasvilajien puolustusyhdisteiden määriin. Kohotettu lämpötila lisäsi sekä hidaskasvuisen hanhenpajun että nopeakasvuisen metsähaavan kasvua ja haavan lehtien salisylaattipitoisuuksia. Molempien lajien lehtien flavonoidi- ja fenolihappopitoisuudet laskivat lämmityksen vaikutuksesta. Lehtiflavonoidipitoisuudet lisääntyivät hanhenpajussa kohotetun CO2-pitoisuuden ja metsähaavassa kohotetun UVB-säteilyn vaikutuksesta. Yhdistelmäkäsittelyissä kohotettu lämpötila lievensi näitä kohotettujen CO2- ja UVB-säteilytasojen vaikutuksia molemmissa lajeissa.


Pajukasvien laji ja ikä vaikuttavat puolustuskemiaan eri tavoin

Tutkimuksessa havaittiin myös lajien välisiä eroja iän vaikutuksesta puolustuskemiaan. Nopeakasvuisen mustuvapajun lehti- ja oksapuolustusainepitoisuudet pysyivät tasaisina koko yksilönkehityksen ajan taimivaiheesta lisääntymisiän saavuttamisen yli aina seitsemän vuoden ikään asti. Metsähaavan puolustuskemia sen sijaan muuttui sekä laadullisesti että määrällisesti yksilönkehityksen myötä jo toisen kasvukauden aikana. Kohotetussa lämpötilassa tämä metsähaavan normaali muutos lehtien puolustuskemiassa estyi. Kohotettu lämpötila myös lisäsi kasvinsyöjien aiheuttamia vaurioita, mutta toisaalta vähensi metsähaavan lehtien ruosteinfektioita.

Metsähaavan ja hanhenpajun emi- ja hedekasvit eivät eronneet reaktioissaan eri ilmastonmuutostekijöihin. Sukupuolten välisiä eroja havaittiin kuitenkin hidaskasvuisella hanhenpajulla sekä kasvussa että lehtikemiassa. Voimakkaita sukupuolten välisiä eroavaisuuksia oli myös nopeakasvuisen metsähaavan lehtien kondensoituneiden tanniinien pitoisuuksissa. Mustuvapajussa sukupuolten välisiä eroja ei puolestaan ilmennyt juuri lainkaan. Sen sijaan yksilöiden väliset erot olivat voimakkaita jokaisessa tutkitussa pajukasvilajissa. Tämä vaihtelu lisää eri pajukasvilajien selviytymismahdollisuuksia tulevaisuuden muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa ja yhtä lailla kummallakin sukupuolella.

Filosofian maisteri Katri Nissisen kasviekologian alaan kuuluva väitöskirja Does sex or growth form matter? A study of Populus tremula L., Salix myrsinifolia Salisb. and Salix repens L. facing ontogenetic and climatic changes (Onko iällä, kasvutavalla tai sukupuolella merkitystä muuttuvassa ympäristössä? Kolmen Salicaceae-lajin vertailu: Populus tremula L., Salix myrsinifolia Salisb. ja Salix repens L.) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Johanna Witzell, Swedish University of Agricultural Sciences, ja kustoksena professori Riitta Julkunen-Tiitto, Itä-Suomen yliopisto.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/12505?encoding=UTF-8