Hyppää pääsisältöön

Ukrainan sodan vaikutukset yliopistoon

Suo. Kuva Elisa Männistö.

FM Elisa Männistö, väitös 2.12.2022: Entistä tarkemmat globaalit mallit kuvaavat suoekosysteemien takaisinkytkentää muuttuvaan ilmastoon

Suo- ja maaekologian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa Joensuun kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.

Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?

Väitöskirjatyössäni tutkin metaanin ja eloperäisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (BVOC) päästöjä boreaalisilta soilta, sekä niiden ajallista ja paikallista vaihtelua. Nämä hiilipohjaiset kaasut osallistuvat ilmaston säätelyyn: metaani on voimakas ilmastoa lämmittävä kasvihuonekaasu, kun taas BVOCeilla on usein ilmastoa viilentävä nettovaikutus. Suot ovat maailmanlaajuisesti merkittävä hiilinielu, joiden turpeeseen on varastoitunut noin 30 prosenttia koko maapallon maaperään sitoutuneesta hiilestä.

Suot ovat kuitenkin myös merkittävä metaanin ja BVOC-lähde, mutta päästöjen määrä ja säätely tunnetaan toistaiseksi puutteellisesti. Etenkin kuplimalla vapautuvan metaanin päästöjä, sekä kasvilajien ja -yhteisöjen roolia soiden BVOC-päästöissä on tutkittu hyvin vähän. Väitöstyössäni tutkin kasvillisuuden vaihtelun, vedenpinnan korkeuden ja sääolojen vaikutusta suon metaanipäästöihin. Määritin diffuusiona ja kuplimalla vapautuvan metaanin osuudet koko suoekosysteemin metaanipäästöstä. Metaanin lisäksi tutkin muiden suolta vapautuvien BVOC-kaasujen koostumusta ja määrää suhteessa kasvillisuuden koostumukseen. Tutkimus keskittyi ilmaston muutoksen kannalta keskeisiin suoekosysteemin hiilenkiertoa sääteleviin tekijöihin ja niiden välisiin vuorovaikutuksiin, joita ei vielä riittävästi tunneta.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?

Suon metaani- ja BVOC-päästöt noudattivat selkeää kasvukauden aikaista vaihtelua seuraten lämpötilan ja kasvillisuuden kehitystä. Diffuusion kautta vapautuvat metaanivuot eivät eronneet mittausvuosien tai eri kasvillisuustyyppien välillä, mutta kuplimalla metaania vapautui eniten märimpänä mittausvuonna ja enemmän suon avovesilammista kuin paljailta turvepinnoilta. Kaikkiaan kuplimalla vapautuvan metaanin määrä oli kuitenkin vain kahdesta kahdeksaan prosenttia koko suoekosysteemin metaanipäästöstä tukien käsitystä, jonka mukaan pääosa turpeessa olevasta metaanista vapautuu ilmakehään diffuntoitumalla turpeen ja tuuletussolukollisten kasvien läpi.

BVOC-mittaukset osoittivat, että sekä sara- että rahkasuolta vapautuu kymmeniä eri haihtuvia yhdisteitä, joista molemmilla soilla runsain oli isopreeni. Isopreenipäästöt kytkeytyivät sarakasvillisuuteen, minkä vuoksi isopreeni- ja kokonais-BVOC-päästöt olivat korkeammat sarasuolla kuin varpuvaltaisella rahkasuolla. Lisäksi kokonais-BVOC- ja isopreenipäästöt olivat korkeimmat koko kasvillisuudesta verrattuna sammaleen ja turpeen päästöihin. Kasvillisuuden sijaan orgaanisten halidien päästöt kytkeytyivät vahvemmin vedenpintaan, eikä niiden päästöjä havaittu lainkaan kesän 2018 poikkeuksellisen kuivuuden aikaan. Näin ollen on todennäköistä, että ilmaston lämpeneminen sekä siihen liittyvät yleistyvät kuivuuskaudet ja suokasvillisuuden muuttuminen varpuvaltaisemmaksi tulevat muuttamaan boreaalisilta soilta vapautuvien BVOC-päästöjen laatua ja määrä.

Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?

Ilmaston lämpenemisen arvioidaan lisäävän haihduntaa ja siten laskevan boreaalisten soiden vedenpintaa, mikä voi vaikuttaa koko suoekosysteemiin ja sen hiilitaseeseen. Ilmastonmuutoksen vaikutusta soiden hiilenkiertoon ja soiden takaisinkytkentää ilmastoon voidaan ennustaa mallien avulla, mikäli tunnetaan hiilenkiertoon liittyvät eri ympäristötekijät ja niiden väliset vuorovaikutukset. Tämänhetkisissä prosessimalleissa kasvillisuuden vaihtelua suon sisällä ei ole huomioitu. Väitöstutkimukseni tulosten perusteella voidaan laatia entistä tarkempia globaaleja malleja kuvaamaan suoekosysteemien takaisinkytkentää muuttuvaan ilmastoon.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?

Keräsin tutkimusaineiston Ruovedellä sijaitsevalta Siikanevan suoalueelta. Otanta kattoi kaksi boreaalisen kasvillisuusvyöhykkeen pääsuotyppiä, ravinteikkaan sarasuon ja niukkaravinteisen rahkasuon, sekä niille ominaisen kasvillisuuden vaihtelun vedenpinnan suhteen. Molemmilla tutkimusaloilla oli mikrometeorologinen mittaustorni mittaamassa alueen sääoloja, sekä ekosysteemin ja ilmakehän välistä kaasunvaihtoa (mm. metaani) eddy covariance (EC) -menetelmällä.

Osatyössä I mittasin kammiotekniikalla rahkasuolta diffuusion kautta vapautuvia metaanipäästöjä kuudelta kasvillisuudeltaan eroavalta pintatyypiltä. Koeruuduilta mitattiin myös vedenpinnan korkeus ja turpeen lämpötila, sekä seurattiin kasvien lehtialan kehitystä yli kasvukauden. Lisäksi skaalasin mitatut metaanipäästöt ekosysteemitasolle ja vertasin saatua arvoa EC- menetelmällä mitattuun arvoon.

Osatyössä II mittasin kupla-ansoilla rahkasuon avovesi- ja ruoppapinnoilta kuplimalla vapautuvia metaanipäästöjä. Mittasin myös veden ja turpeen lämpötilaa, sekä vertasin kuplintaepisodien määrää ja ajoittumista EC-menetelmällä mitattuun sääaineistoon. Lisäksi laskin kuplimalla vapautuneen metaanin osuuden EC-menetelmällä saadusta koko ekosysteemin metaanipäästöstä.

Osatyössä III mittasin BVOC-päästöjä kammiotekniikalla sekä sara- että rahkasuolta. Määritin kasvinpoistokäsittelyjen avulla, miten koko kasvillisuuden, sammalen ja turpeen kautta suoekosysteemistä vapautuvat BVOC-päästöt eroavat toisistaan.

FM Elisa Männistön suo- ja maaekologian alaan kuuluva väitöskirja Emissions of methane and other biogenic volatile organic compounds from boreal peatlands (Kasvillisuuden vaikutus biogeenisten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (BVOC) päästöihin boreaaliselta sara- ja rahkasuolta) tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Torben Christensen, Aarhusin yliopisto, Tanska, ja kustoksena professori Eeva-Stiina Tuittila, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.

Lisätietoja:

Elisa Männistö, elisa.mannisto@uef.fi