Muutokset pohjoisten metsien aluskasvillisuudessa ja maaperän mikrobiyhteisöissä vuosikymmenten ja -satojen ajalla. Luontaiset ja muuttuneet kehityskulut

Boreaaliset metsät ovat yksi suurimmista maaekosysteemeistä ja merkittävimmistä hiilinieluista. Suomessakin metsät kattavat yli 75 % maapinta-alasta. Ihminen on ollut aina läheisessä vuorovaikutuksessa metsien kanssa, mutta metsien käyttö, suhtautuminen metsiin ja niihin kohdistuvat paineet ovat muuttuneet aikojen kuluessa. Viime aikoina Suomen metsien tila ja niiden käyttö on ollut paljon esillä niin kansallisella kuin kansainväliselläkin tasolla. Paikallisen maankäytön lisäksi metsäekosysteemejä uhkaavat nykyään myös muut ihmisen aikaansaamat muutokset, kuten ilmastonmuutos. Näiden uhkatekijöiden yhteisvaikutuksesta käytetään nimitystä globaalimuutos. Globaalimuutoksen vaikutuksia metsiin ja metsien kykyä selviytyä muutoksista onkin esitetty yhdeksi aikamme suurista tieteellisistä haasteista.
Aikaisempi tutkimus osoittaa Suomen metsien tilan yleisen ahdingon: metsämme ovat pirstoutuneet, niiden rakenne on muuttunut nuoremmaksi ja yksipuolisemmaksi ja lahopuun määrä on dramaattisesti vähentynyt. Nämä rakenteelliset muutokset heijastuvat myös metsiemme lajistoon. Lähes kolmasosa kaikista uhanalaisista lajeista on metsäelinympäristöjen lajeja. Pääsyynä muutoksille pidetään metsien nykyistä käyttöä.
Kasvillisuus ja maaperä vaikuttavat merkittävästi ekosysteemitoimintoihin ja niiden vuorovaikutus on avainasemassa muun eliöstön elinympäristön muodostumisessa. Vasta hiljattain on alettu ymmärtää, miten voimakkaasti maanalaiset ja maanpäälliset yhteisöt ja prosessit todella ovat linkittyneet toisiinsa. Vaikka kasvilajisto ei siis itsessään olisi uhanalaista, metsien kasviyhteisöjen koostumuksen muutoksilla voi olla merkittävä rooli metsien toiminnalle ja muulle lajistolle. Metsäkasvillisuuden on toisaalta ajateltu sietävän muutoksia melko hyvin, mutta useat tutkimukset osoittavat niin ilmastonmuutoksella kuin maankäytölläkin olevan merkittäviä vaikutuksia kasviyhteisöihin.
Väitöskirjassani tutkin lehtojen ja kangasmetsien aluskasvillisuuden (putkilokasvit, sammalet ja jäkälät) luontaisia ja ihmisvaikutteisia kehityskulkuja hyödyntäen uudelleenkartoitusaineistoja. Uudelleenkartoitus tarjoaa menetelmänä ainutlaatuisen mahdollisuuden tarkastella muutoksia vuosikymmenten aikajänteellä suurillakin aineistoilla sekä selvittää syitä havaittujen muutosten taustalla. Esimerkiksi toisen käyttämäni uudelleenkartoitusaineiston historia tunnettiin 1920-luvulta 2010-luvulle ja kasvillisuusaineistot oli kerätty vuosina 1961, 1986 ja 2013. Toinen 1960-luvulla kerätty aineisto kartoitettiin uudelleen vuonna 2019 ja se kattoi 245 kasvillisuusalaa ympäri Pohjois-Suomea. Hyödynsin myös maankohoamisrannikolla merestä nousevan mineraalimaan sukkessiosarjaa tutkiakseni kasvillisuuden ja maan mikrobiyhteisöjen (bakteerit ja sienet) kehitystä maaperän muodostuessa satojen vuosien aikana. Ihmistoiminnan osalta tarkastelin erityisesti maankäytön (metsätalous ja porolaidunnus) sekä ilmastonmuutoksen vaikutuksia. Ilmastonmuutoksen ja maankäytön on kansainvälisesti arvioitu muodostavan suurimman uhan pohjoisille metsille.
Väitöskirjani tulokset osoittivat yhteisöjen muuttuvan ajassa sekä luontaisesti että ihmisvaikutuksesta. Kuten oletettua, luontaiset ja muuttuneet kehityskulut erosivat kuitenkin jossain määrin toisistaan. Tutkimissani karuissa ja ravinnerajoitteisissa metsissä kasvillisuuden ja maaperän vuorovaikutteinen kehitys kytkeytyi ravinteiden määrän sijaan orgaanisen aineksen kertymiseen. Lehdoissa ja kangasmetsissä luontainen kehitys muutti aluskasvillisuuden yhteisöjä kohti kuusivaltaista tilaa. Lehtojen osalta tämä kehitys vähentää kyseisten elinympäristöjen omaleimaisuutta ympäristöönsä verrattuna ja voi uhata näiden monimuotoisuutta. Näillä aineistoilla en havainnut ilmastonmuutoksen vaikuttavan yhteisöihin. Metsätalous alensi lehtojen monimuotoisuutta ja muutti lajiston koostumusta. Sekä kangasmetsissä että lehdoissa metsätalouden vaikutukset kasvoivat hoitotoimien voimistuessa. Myös lahopuun määrää metsätalous vähensi voimakkaasti.
Väitöskirjani tärkeimpiä löydöksiä olivat kuitenkin porolaidunnuksen lehtojen monimuotoisuutta ja lajikoostumusta ylläpitävä ja umpeenkasvua ehkäisevä vaikutus sekä metsätaloustoimien vaikutusten ilmeneminen vasta huomattavalla viipeellä. Näillä löydöksillä on niin tieteellistä kuin käytännönkin arvoa metsien kestävää käyttöä ja metsäluonnon monimuotoisuuden ylläpitämistä suunnitteltaessa.