Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Metsä.

MSc Norul Sobuj, väitös 2.12.2021: Ilmaston lämpeneminen lisää metsähaavan kasvua ja vähentää puolustuskemian fenoliyhdisteiden määriä

Biologian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa Joensuun kampuksella.

Mikä on väitöstutkimuksesi aihe?

Populus tremula L. (metsähaapa) on maailman toiseksi laajimmalle levittäytynyt puulaji. Toisin kuin monet muut puulajit, P. tremula on kaksikotinen, eli sen emi- ja hedekukinnot ovat eri kasviyksilöissä. Siksi lajilla on sukupuoleen liittyviä eroja lisääntymiseen liittyvissä toiminnoissa, mutta myös fysiologiassa, morfologiassa, sekä suojautumisessa ympäristöstresseiltä ja kasvinsyöjiltä. P. tremula on biodiversiteetin avainlajeja pohjoisissa havumetsissä. Esimerkiksi Suomessa on yli 200 lajia, jotka ovat riippuvaisia haavasta, joko ravinnonlähteenä tai elinympäristönä. Tulevaisuudessa ilmasto-olosuhteiden muutoksella ja siihen liittyvillä muutoksilla kasvituholaisten dynamiikassa voi olla huomattava vaikutus haavan kasvulle ja puolustukselle. Väitöskirja osoittaa kohonneen lämpötilan, hiilidioksidikonsentraation, ultraviolettivalon (UVB) ja kasvinsyöjätuhoja simuloivan silmujen poiston vaikutukset P. tremulan kasvuun ja puolustusyhdisteiden määrään.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?

Työn tärkeimmät tulokset voi jakaa neljään osaan:

Kolmesta tutkitusta ilmastonmuutostekijästä lämpötilalla on merkittävin vaikutus

Kohotettu lämpötila lisäsi huomattavasti metsähaavan kasvua, sekä pituuskasvua ja tyvipaksuutta että taimien kokonaisbiomassaa, ja vähensi fenolisten yhdisteiden määrää varressa, kuoressa ja lehdissä. Kohotettu hiilidioksidi puolestaan lisäsi kuoren fenolisten yhdisteiden määrää, mutta ultraviolettivalolla ei havaittu vaikutuksia kasvuun tai kemiaan.

Kohotetun lämpötilan vaikutus vähenee ajan myötä

Tutkittaessa pidempää ajanjaksoa kasvit osoittivat sopeutumista kohotettuun lämpötilaan. Sen seurauksena lämpötilan vaikutus tyvipaksuuteen väheni ajan myötä, kun taas fenoliyhdisteisiin kuuluvien tanniinien määrä lisääntyi.

Kasvituholaisten vaurioita simuloiva silmujen poisto lisäsi samanaikaisesti sekä kasvua että puolustuskemian määrää

Metsähaavoilla, joiden silmuista osa oli poistettu edellisellä kasvukaudella, oli suurempi lehti-, varsi- ja totaalibiomassa kuin niillä yksilöillä, joilla silmujen poistoa ei ollut tehty. Samanaikaisesti flavonoidien ja tanniinien määrä lehdissä oli korkeampi niillä metsähaavoilla, joille silmujen poisto oli tehty.

Kohotetun lämpötilan vaikutukset metsähaavan kasvuun riippuvat kasvin sukupuolesta

Kohotettu lämpötila sai aikaan metsähaapojen kasvussa sukupuolieroja. Emiyksilöillä lämpötilan kohoamiseen liittyvä kasvun lisäys oli huomattavasti suurempi kuin hedeyksilöillä, erityisesti silmujen poiston jälkeen. Sukupuolierot puolustuskemiassa puolestaan riippuivat tarkasteltavasta kasvinosasta, kasvikloonista ja yhdisteestä, ja käsittelyiden vaikutus niihin oli pienempi.

Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?

Tämän väitöskirjan tuloksien perusteella ilmaston lämpeneminen saa aikaan metsähaavalla kasvun lisääntymisen ja vähentää puolustuskemiaan kuuluvien fenoliyhdisteiden määriä, mutta vasteen voimakkuuteen voi vaikuttaa pitemmällä aikavälillä puiden kyky sopeutua muuttuneisiin lämpötilaoloihin.  Ennustettu lämpötilan kohoaminen voi myös häivyttää lisääntyvään hiilidioksidin määrään liittyvän fenoliyhdisteiden kertymisen. Ultraviolettivalon määrän lisääntymisellä on vain vähän tai ei lainkaan vaikutusta metsähaavan kasvuun tai puolustuskemiaan. Vähäiset tai kohtuulliset silmuvauriot voivat jopa hyödyttää metsähaapaa kasvun ja puolustuskemian lisääntyessä samanaikaisesti.

Kuvaile väitöstutkimuksesi prosessia.

Väitöskirja perustuu kolmeen kokeelliseen tutkimukseen. Kokeita tehtiin sekä kasvihuoneessa että kontrolloiduissa kenttäolosuhteissa ulkona. Kasvihuonekokeessa kohotetun hiilidioksidin (+ 320 ppm) ja lämpötilan (+ 1.5 ˚C) vaikutusta kasvuun ja puolustuskemiaan tutkittiin metsähaavalla kokeessa, jossa oli neljä emi- ja neljä hedegenotyyppiä. Kenttäkokeessa tutkittiin kuuden emi- ja kuuden hedegenotyypin kasvu- ja kemiavastetta metsähaavan taimien kehitysvaiheeseen, silmujen poistoon, kohotettuun lämpötilaan (+ 1.4 ˚C), ja kohotettuun ultraviolettivalon määrään (+ 26.52 %). Tutkimus liittyi professori Riitta Julkunen-Tiiton johtamaan, Suomen Akatemian rahoittamaan tutkimusprojektiin, jossa selvitettiin kaksikotisen metsähaavan menestymistä tulevaisuuden ilmaston muutoksessa.

FM Norul Sobuj biologian alaan kuuluva väitöskirja Responses of growth and defense in dioecious Populus tremula (L.) to simulated climate change and tissue damage tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 2.12.2021 Joensuussa. Vastaväittäjänä toimii professori Kurt Fagerstedt, Helsingin yliopistosta, ja kustoksena professori Heli Peltola, Itä-Suomen yliopistosta. Tilaisuuden kieli on englanti.

Lisätietoja:

Norul Sobuj, norul.sobuj (a) uef.fi, p. 045 661 8281

Väittelijän painolaatuinen kuva (tulossa)

Väitöskirja verkossa

Norul Sobuj

Apurahatutkija

Avainsanat