• Pakkanen vai kuivuus - kumpi tappaa?...
Joskus on vaikea ratkaista, onko kova pakkanen, talvinen kuivuus vai ehkä ilman saastetilanne aiheuttanut kasvin talvikuoleman.
Vettä haihtuu kasveista talvellakin varsinkin lumen päällä, eikä jäätyneestä maasta saada vettä haihtuvan tilalle. Jopa puoli vuotta joutuvat kasvit (esim. puut) joskus tulemaan toimeen ilman suurempia vesitäydennyksiä! Lumessa ei kuivuus uhkaa juuri koskaan.
Jo talveentumisen myötä kasvin solujen sisältö kuivuu. Kuivuminen lisää kylmänsietokykyä. Mutta talven mittaan kuivuminen saattaa jatkua liikaa (vettä haihtuu lumen päällisistä osista, eikä uutta saada jäätyneestä maasta), jolloin solut lopulta kuolevat. Pohjoisen puut kestävät kuitenkin hyvin talven pakkasia, ja samalla ne sietävät hyvin myös kuivumista. Lumen päälle kurkottautuvat kasvit - kuten puut - tuottavat erilaisia soluja ja solukalvoja suojaavia proteiineja. Esim. proteiineihin kuuluvien dehydriinien määrän on todettu kohoavan kasveissa niiden kuivastressin lisääntyessä.
Aukeilla mailla (pellot, tunturit yms.) saattaa tuuli kuivattaa lumen päälle kurkottavia kasvinosia. Ja etelään viettävillä rinteillä kasveja kuivattaa myös kevättalven aurinko.Lisää: Kuivuus!
Etelämpänä, esim. Alpeilla, aurinko paahtaa kevättalvella pitkään ja lämpimästikin. Jopa metsänrajan sijainnin on väitetty johtuvan siitä, että aurinko ja tuuli kuivattavat lumen päälle ulottuvia puiden taimia. Meillä auringon kuivattava vaikutus on talvella vähäisempi, eikä se vaikuttane ainakaan metsänrajan sijaintiin. Kts. kuitenkin: talvikuivuminen!
Monet etelästä kotoisin olevat koristepensaat ja -puut kärsivät usein meilläkin kevättalven kuivuudesta. Myös eräät luonnonkasvit ovat aika arkoja talvikuivumiselle. Lisää: kuivuudensieto!
Toisaalta mm. epifyyttiset jäkälät voivat kuivua talven aikana hyvin paljon kuitenkaan kuolematta.
Tuuli heittää lumikiteitä pitkin lumen pintaa. Kiteet saattavat jopa rikkoa mm. puiden neulasten päällyskettoa (kutikulaa), jolloin vettä pääsee haihtumaan normaalia enemmän. Lumirajan kohdalla tilanne on kaikkein vaarallisin.
Vaarojen ja tuntureiden puihin kertyvä tykkylumi suojaa puita kuivumiselta kuten lumi yleensä suojaa, mutta lumitaakka aiheuttaa toisaalta puihin latvustuhoja.
Vettä haihtuu kasveista talvellakin, tosin hyvin hitaasti. Ilmaraot, joiden kautta kesällä haihtuu/haihdutetaan paljon vettä (= stomataarinen transpiraatio), ovat talvella tiukasti kiinni. Vettä haihtuu silloin kuitenkin solujen kutikulan (= pintakelmu) läpi (= kutikulaarinen transpiraatio). Mitä paksumpi kutikula kasvilla on, ja mitä kuivempi (tiiviimpi) se on, sitä hitaammin vettä pääsee haihtumaan. Mutta talvi on pitkä...
Kasvien (ainakin mustikan ja puolukan) veden haihtumisen määrä talvella riippuu paitsi ympäristötekijöistä myös kasvin 'sisäisestä rytmistä' (talvilevon syvyydestä). Lumen alla ei tietenkään vettä paljonkaan haihdu. Lumen päällä haihtumisen määrä riippuu ennen kaikkea sääolosuhteista. Näyttää myös siltä, että keskitalvella veden haihtuminen ainakin metsävarvuistamme on aluksi vähäistä, vaikka kasvi tuotaisiin lämpimään. Kestää muutaman päivän, ennekuin näin ilmenevä talvilepo päättyy.
• Energiaa kuluu pitkän talven aikana, uutta ei saada...
Kts. myös osa 'Kevään kynnyksellä'!
Keskitalven aikana kasvien elintoiminnat ovat vähäisiä: yhteyttämistä ei meidän oloissa juurikaan tapahdu, ja hengityskin on minimaalista. Vihreätkään kasviosat eivät voi lumen alla yhteyttää, koska valo ei siihen riitä. Vasta keväällä lumipeitteen ohentuessa alkaa yhteyttäminen. Yli talven vihreiden varsien (mm. Vaccinium-suvun lajit) ja lehtien (mm. puolukka) yhteyttämisellä lienee huomattava ekologinen merkitys ennen kuin uudet lehdet ovat valmiita.
Kevättalvella olisi kyllä valoa riittävästi lumen päällä, mutta usein on vielä liian kylmää yhteyttämisen aloittamista ajatellen. Jotkut pohjoiset jäkälä- ja sammallajit heräävät kuitenkin herkästi suojasäällä ja yhteyttävätkin jopa pienessä pakkasessa. Lisää: Talvilepo!
Monien puiden, pensaiden ja varpujen vihreät solut saattavat lämmetä auringon säteilyssä ja alkaa yhteyttämään, vaikka ilman lämpötila olisikin pakkasen puolella. Lisää: Tunturikoivun runko yhteyttää talvella!
Talven aikana saattaa lehtivihreää tuhoutua lumen päälle kohoavissa kasvinosissa. Mm. soilla kasvavat mäntyjen neulaset saattavat varsinkin Pohjois-Suomessa kellastua talven mittaan. Tämä voi merkitä seuraavan kasvukauden alussa suurta energiatappiota.
Tällaista talviväritystä tavataan myös joillakin lumen päälle kurkottavilla ikivihreillä varvuilla. Kevätkesällä muodostuu uutta klorofylliä tuhoutuneen tilalle; talviväritys häviää, ja energian saanti (yhteyttäminen) normalisoituu.
Pitkän talven aikana ehtii energiaa kulua varsinkin lumen alla 'lämpimässä', vaikka hengitys kylmässä on vähäistä. Tämän lisäksi talven aikana hengitys on "säästöliekillä", ns. ylläpitohengitystä. Lisää: Hengitys talvella!
Pohjoisilla kasveilla on aika paljon tehokasta energiaa varastossa pitkän talven ja tulevan kevään varalle. Uusi kasvu käynnistyy edellisenä kesänä varastoidun energian turvin. Erityisesti rasvojen osuus varastoaineena näyttää pohjoisilla kasveilla olevan merkittävä. Energiavarastot ovat pääosin juurakoissa ja versoissa, mutta joskus näitä varmuusvarastoja kohtaa tuho (esim. pakkanen, eläimet, ihminen).
Energiaa kuluu varsinkin lumen alla. Esim. mustikan maanpäälliset versot kuluttavat hengityksen myötä talven aikana noin kolmanneksen koko vuotuisesta energian kulutuksestaan.
Myös sienirihmastot, maaperän pieneliöt ja kasvien juuristot hengittävät; tätä kutsutaan maahengitykseksi. Olemme arvioineet, että paksukunttainen kuusamolainen HMT-metsän pohja (ilman puita) tuottaa vuoden aikana kaikkiaan noin 1.5 kg hiilidioksiidia neliömetriä kohti. Tästä yli kolmannes tuotetaan talven aikana. Luontokin siis päästää melkoisesti hiilidioksiidia ilmaan (eikä vain ihminen), mutta metsäluonto myös kuluttaa sitä (kesällä yhteyttäessään).
Maaperän ja aluskasvillisuuden tuottama hiilidioksiidi saattaa talvisin häiritä maassa ja sen pinnalla eläviä eläimiä ja kasvejakin,
koska 'puhdasta' ilmaa ei pääse helposti lumen ja jään läpi maahan saakka, eikä hiilidioksiidi pääse sekoittumaan ilmaan
(hiilidioksidi on lisäksi hieman raskaampaa kuin happi).
Kasvien hengityksen mittaaminen talvioloissa on vaikeaa. Mustikan ja maaperän hengitysarvot on mitattu laboratoriossa.
Näiden mittausten, todellisten biomassojen ja maastossa tehtyjen lämpötilamittausten perusteella on laskettu
mm. yllä esitetyt eri kuukausien hengitysarvot.
Maahengitystä mittaamalla saadaan käsitys mm. karikkeen hajoamisen nopeudesta, tai karikkeen hajoamisnopeuden tutkiminen auttaa selvittämään maahengityksen määrää. Koska lämpötila maassa vaihtelee vuoden mittaan vähemmän kuin ilmassa, ei maahengityksenkään määrä vaihtele yhtä paljon kuin kasvien hengitys maan päällä. Kariketta hajoaa talvellakin, tosin yleensä selvästi vähemmän kuin kesällä. - Myös maahan asetettujen selluloosaliuskojen painon keveneminen ajan myötä kertoo maaperän mikrobien aktiivisuudesta.
Pohjoisten ekosysteemien hiilidioksiditaloutta on vastikään (2005) tutkinut mm. Mika Aurela.
