Valitse jokin muu ekologian aihe allaolevasta kuvapohjaisesta listasta
(tai muu aihe päävalikosta)!
Lähes arktinen valorytmi
Yötön yö kesällä, kaamos keskitalvella!
Pohjoisuuden olennainen tunnusmerkki on lähes koko kasvukauden jatkuva valoisuus, jolloin yö-päivä -vaihtelu katoaa lähes kokonaan.
Monet pohjoisen eliöt ovat sopeutuneet tähän: lukuisat eläimet pystyvät kesällä "yöelämään" - esim. saalistamaan ravintoa itselleen tai poikasilleen yölläkin. Useat kasvilajit voivat yhteyttää keskikesällä myös yöaikaan...
Läpi yön jatkuva säteily tasoittaa vuorokautista lämpötilan vaihtelua; kasvukauden aikaiset yöpakkaset eivät ole kovin tavallisia.
Syksyllä Lapin päivä on vielä elokuun lopussa pitempi kuin etelässä. Näinollen pohjoiseen siirretty etelän kasvi ei ehkä 'osaa' ajoissa valmistautua talven tuloon, vaan saataa paleltua. Vastaavasti pohjoisen kasvi etelän 'pimeässä' syyskesän yössä 'luulee' talven tulevan kohta ja valmistautuu talveen liian aikaisin. Lisää: valmistautuminen talveen! ja ruska!
Maahan saakka tulevasta säteilystä n. 41% on näkyvää valoa, joka on välttämätöntä eliömaailman perustapahtumalle, vihreiden kasvien yhteyttämiselle.
Voimakas vuotuinen valorytmi on pohjoisen luonnon ekologisista muuttujista luotettavin. Se antaa tarkan aikamerkin eliöiden biologiselle eli fysiologiselle (sisäiselle) kellolle, joka ohjaa mm. eläinten käyttäytymistä ja liikkeitä (mm. saalistus, lintujen muutto), päivä- ja vuosirytmiä, esim. lisääntymistä ja sulkasatoa, samoin kuin kasvien vuotuista elämänrytmiä, ennen kaikkea kukkimista ja fotosynteesin ja kasvun vuorokautista rytmiä sekä kasvukauden päättymistä. Kasvit ja eläimet tunnistavat tällä tavoin vuotuisen ajankulun.
Pimeän aikaan eläinten vereen erittyy ns. pimeähormonia, melatoniinia, joka lisää uneliaisuutta ja vaikuttaa myös mm. lisääntymiseen, lämmönsäätelyyn ja ikääntymiseen. Lisää: melatoniini!
Mitä lyhempi auringon säteilyn aallonpituus on, sitä enemmän siinä on energiaa. Noin 9% tulosäteilystä on lyhytaaltoista ultraviolettisäteilyä. Tästä säteilystä kuitenkin valtaosa absorboituu jo ilmakehään, erityisesti otsoniin, eikä siis pääse maanpinnalle saakka. Siellä se korkeaenergisenä vahingottaisi eliöitä. Jos otsoni vähenee, kärsivät maapallon monet eliöt.
Suurin osa (n. 50%) auringon tulosäteilystä on infrapunasäteilyä. Se absorboituu alailmakehän hiilidioksiidiin ja vesihöyryyn, jolloin ilmakehä lämpenee. Jos hiilidioksiidia (tai muita ns. kasvihuonekaasuja) muodostuu paljon (esim. teollisuuden päästöt) ilmakehään, syntyy ns. kasvihuoneilmiö.
Keväällä lumen päällä vallitsee puolestaan tietty ekologinen ristiriita: valoa olisi kasvien fotosynteesin käynnistämiseen riittävästi jo maalis-huhtikuussa, mutta yökylmyys estää elintoimintojen vilkastumisen (muillakin vaihtolämpöisillä kuin kasveilla). Kun sitten elintoiminnat vilkastuvat, alkavat elämän pyörät pyöriä kiihkeästi: kesä on lyhyt! Koska havumetsissä on aina melko varjoisaa, ei pohjoisen metsäluonnossa ei ole sellaista kevätaspektia kuin etelän lehtipuumetsissä.
Ruska loppuu - talvi tulee...Tunturikoivut ovat jo osittain lehdettömiä,
ja maaruskakin on menettämässä loistonsa.
Karu ja kylmä maaperä
Kasvien hiilen sitomista ja eliöiden kasvua (ja lisääntymistäkin) rajoittaa pohjoisessa myös maaperä.
Lämpimässä ja riittävän kosteassa ilmastossa kemiallinen rapautuminen on tehokkaampaa kuin kylmässä ilmastossa.
Podsolimaannoksen humuskerroksen kylmyys, karuus jahappamuusrajoittaa monien eläinten ja kasvien samoin kuin orgaanisen aineksen hajoitustyössä tärkeiden pieneliöiden toimintaa.
Vuosittain kuolevan orgaanisen aineksen, kuten karikkeen (kuollet lehdet, kukat, hedelmät, silmut, oksat yms.) sekä kuolleen runkopuuston, juuristojen yms. määrä on pohjoisen hidaskasvuisissa metsissä, soissa ja tuntureilla verraten vähäinen (kts.mm. metsiemme tuotto!).
Osa kuolleesta aineksesta joutuu hapettomiin olosuhteisiin, joissa hajottajat eivät kykene toimimaan juuri ollenkaan (esim. suoturve).
Kuitenkin sienirihmastot viihtyvät yleensä hyvin pohjoisen metsämaassa ja suorittavat tärkeää hajoitus- ym.työtään bakteerien ja kastematojen puuttuessa.
Monet sienirihmastot elävät symbioosissa useimpien pohjoisten metsäkasvien kanssa auttaen niitä saamaan ravinteita niukoista varastoista. Pohjoisten metsäkasvien hyvinvointi riippuu paljon juuri sienirihmastojen hyvinvoinnista. Lisää: mykorritsasienet!
Esim. kanervakasveilla (mm. kurjenkanerva, Phyllodoce coerulea) on juuristossaan kotelosieniin kuuluvia symbioottisia sieniä, jotka siirtävät tiettyjä ravinteita kurjenkanerviin. Juurissa onkin vararavintona toimivia öljypisaroita. Myös lehdissä on öljypisaroita, jotka estänevät lehtisolukoiden jäätymistä.
Maaperän prosessit - myös hajoitusprosessit - ovat viileässä ja pitkätalvisessa ilmastossa hitaita, vaikka maaperässä elääkin suuri joukko erilaisia hajottajia. Pohjoisen metsissä ovat mm. änkyrimadot
tärkeitä hajoittajia ja maan sekoittajia, koska lieroja on siellä varsin vähän. Lieroja voi Etelä-Suomen lehdoissa olla jopa satoja yksilöitä /m2. Monista Pohjoisen havumetsistä ne puuttuvat kokonaan. Änkyrimatoja eivät
muut maaperän lajit juurikaan voi korvata. Tietysti myös sienirimoilla on suuri merkitys hajoitusprosesseissa.
Lisää: sienijuuret!
Maaperän muokkaajiin kuuluvat myös monenlaiset, mutta pienen pienet (millimetrin sadas- tai tuhannesosan kokoiset) mikro-organismit, joita ovat ennen kaikkea bakteerit, arkkieliöt ja alkueläimet. Pieneliöitä on eniten viljavassa maaperässä, varsinkin mullassa. Noin yksi prosentti hyvän mullan painosta on bakteeeja. Mullan tuoksu syntyy sädesienten (Streptomyces-bakteereja) erittämästä geosmiinista, maan hajuta. Bakteereita ja alkueläimiä löytyy yleensä eniten kasvien juuriston tuntumassa, koska siellä on ravintoa näille eliöille (mm. kasvien kuolleita jätteitä). Siimaeliöt ja ameebat puolestaan syövät lähinnä bakteereita. Useimmat pieneliöt viettävät huomattavan osan elämästään lepotilassa. Sateen jälkeen bakteerien määrä usein moninkertaistuu nopeasti, ja sitä myötä myös niitä syövät alueläimet heräävät lepotilastaan.
Pohjoisia ekosysteemejä ja niiden toimintaa leimaa käyttökelpoisen typen puute. Typpeä kyllä on kohtalaisesti maaperässä (metsämaan tai turpeen kokonaistyppi), mutta se muokkautuu kylmyydestä, vähäravinteisuudesta ja soilla usein myös hapenpuutteesta johtuen hitaasti kasveille käyttökelpoiseen muotoon.
Lapin metsät saavat hajoitusprosessien myötä typpeä ehkä vain kymmenisen kiloa hehtaarille vuodessa (ilmasta sitä tulee pohjoisessa nykyisin muutamia kiloja). Tiettyjen ravinteiden niukkuus pohjoisen vähäravinteisessa maastossa näkyy esim. naalin pesäympäristössa tai kuolleen, maatuvan poronraadon vieressä: siellä maa on saanut lisää varsinkin typpeä, ja monet kasvit ovat sen vuoksi tavallista rehevämpiä; on syntynyt vihreä laikku ruskeaan maastoon. Lisää: typen kierto!
Toisaalta runsaampi typen saatavuus voisi olla jopa haitaksi mm. kasvien talvehtimista ajatellen. Pohjoisten metsien kasvilajisto koostuu valtaosin karuun maaperään sopeutuneista lajeista; aidot lehdot tai muut viljavat kasvupaikat ovat Lapissa harvinaisia (erityisesti kuivalla maaperällä).
Pohjois-Suomen kallioperä koostuu pääosin ikivanhoista (prekambrinen 'peruskallio' ja ravinneköyhistä kivilajeista (graniiteista ja gneisseistä). Vain pienillä aloilla on viljavampia kivilajeja - sieltä löytyy rehevämpää luontoa (vrt. kartta!). Runsasraviteisimmilla alueilla rehevyys kasvipeitteessä ilmenee varsinkin soilla (märillä mailla). Lisää: maaperän ja vesien happamoituminen!
Jos peruskallion ikä alle 2,5 miljardia vuotta, sitä kutsutaan svekofenniseksi, jos se on yli 2,5 miljardia vuotta sitä kutsutaan arkeeiseksi kallioperäksi. Kilpisjärvellä on myös kallioita, jotka ovat vain 400-500 vuotta vanhoja. Nämä kivimmassat ovat tunkeutuneet lännestä vanhan arkeisen kallion päälle ns. kaledonisten vuoristopoimutuksen aikoihin. Muualla Suomessa ei ole kaledonisia kallioita. Kaledonisia kiviä luonnehtivat mm. klastiset sedimenttikivet, konglomeraatit, saviliuskeet, hiekkakivet kvartsiitit ja dolomiitti.
Maaperämme on nuorta, pääasiassa jääkausien jälkeen muodostunutta. Pohjois-Suomessa se on yleensä joko karua podsolimaannosta (mineraalimailla) tai karua turvetta (soilla). Lisää: Maannostyypit!
Viljavia alueita on Pohjois-Suomessa verraten vähän ja monet niistä ovat pienialaisia. Kuivia lehtoja yms. on pohjoisessa hyvin niukasti. Erityisesti Lapin kolmiossa ja Pohjois-Kuusamossa on kuitenkin runsaasti lettoja ja lettorämeitä, joista tosin merkittävä osa on jo ojitettu. Myös vesissä saattaa viljavuutta ilmetä (esim. Kittilän kievanajärvissä, vrt. järvityypit!).
Viljavuus/rehevyys ilmenee pohjoisessa - paitsi vesissä - herkimmin märillä turvemailla, kuten soilla (letoilla, lettorämeillä ja korvissa) ja puronvarsiniityillä. Kilpisjärvellä on kuitenkin rehevyyttä eräillä tuntureillakin (mm. Mallatunturi). Lisää: kartta kalkkiasuosivat tunturikasvit!
Kihokin (Drosera longifolia) lehti ja siihen siepattu hyönteinen.
Valtaosassa soitamme on niin vähän käyttökelpoista typpeä, että kihokki turvaa
typentarpeensa 'syömällä' hyönteisiä.
Maassa on ns. vapaata vettä eli pintavettä, vajovettä ja/tai pohjavettä. Maaperän vesipitoisuutta mitataan ns. kyllästyskertoimella, joka on maan todellisen vesipitoisuuden (määritetään kuivaamalla maa) ja suurimman maassa pysyvän vesimäärän (kenttäkapasiteetin) välinen suhde. Hienojakoisiin maihin (esim. saveen) mahtuu/sitoutuu paljon enemmän vettä kuin karkeisiin maalaatuihin (esim. hiekkaan).
Maapallon vesivaroista järvet, joet ja ilma (vesihöyrynä) sisältävät vain noin 0.1% - tämän ’pienenkin’ vesimäärän turvin maapallolla on paljon elämää. Tietysti myös meret elättävät eliöitä, koska niissäkin on yhteyttävää - siis mm. happea tuottavaa - kasviplanktonia ja leviä, sekä niitä hyödyntäviä toisvaraisia eliöitä (äyriäisiä, kaloja ym.). Napa-alueiden (= Polaarialueen) merissä on veden kerroksellisuus vähäistä verrattuna lämpimämpien alueiden meriin. Ravinteita siis nousee aika helposi ylempiinkin kerroksiin. Mutta mm. valo on minimitekijä pohjoisissa merissä ja muissakin vesissä, jotka jäätyvät pitkän talven ajaksi. Levien tuottoa tapahtuu pääasiassa vain lyhyen kesän aikana.
Vesi varastoi tehokkaasti lämpöä (esim lämpötilat Suomen rannikoilla ovat syyspuoleen korkeammat kuin sisämaassa). Talvella Lapin järvivesi ei ole yleensä kovin kylmää, koska jääpeite (ja lumipeitekin) muodostuvat aika varhain syksyllä, joten vesi ei syvemmältä ehdi jäähtyä. Keväällä taas merenrannoilla on viileää, koska veden lämpeneminen vie paljon energiaa, ja se lämpenee siis hitaasti. Keväällä kasvien uusi kasvu käynnistyy rannikoillamme ja meren saarilla hitaasti (esim. koivujen lehteentulo. Jäätyminen puolestaan vapauttaa lämpöenergiaa: mansikanviljelijät kastelevat kukkivia mansikoita kevään hallaöinä, jota sato ei vaarantuisi.
Vesi on tiheintä (ja siis painavinta), kun sen lämpötila on +4°C. Sitä lämpimämpi tai kylmempi vesi nousee +4-asteisen veden yläpuolelle. Tästä syystä - onneksi - jääpatjakin kelluu veden päällä, ja toisaalta kesällä voimme uida veden lämpimissä pintaosissa. Lisää: talviveden lämpötila ja vesien jäätyminen!
Kesällä veden kerrokset ovat: 1) lämmin pintavesi (epilimnion), 2) ohut harppauskerros eli välivesi (metalimnion) ja kylmä alusvesi (hypolimnion). Myös talvella vesi on kerrostunutta: pintaosissa, heti jään alla, on kylmintä.
Perustuotannonvuodenaikaisvaihtelu vesialtaissa koostuu seuraavista osista: 1) Talvikausi, perustuotanto lähes keskeytynyt pimeyden vuoksi, 2) Kevät, jää sulaa, ja edellinen syyskierto ja nyt toimiva kevätkierto ovat tuoneet runsaasti ravinteita valoisaan pintaosaankin. Kasviplanktonin keväthuippu koostuu piilevistä (Diatomales) ja panssarisiimalevistä (Dinophycales). 3) Alkukesä, jolloin kasviplankton vähissä, koska 'kevätkukinta' on kuluttanut ravinteet päällysvedestä. 4) Loppukesän 'sinileväkukinta'. sinilevät (sinibakteerit, Cyanobacterialeas) vaativat lämpöä. Eräät sinilevät kykenevät typen sitomiseen. 5) Syksy, jolloin valaistus ja lämpötila vähenevät. Veden syyskierto tuo ravinteita pintaosiin.
Ilmassa vesihöyrynä olevan veden määrä riippuu ilman lämpötilasta: +30 asteen lämpötilassa kuutiometrissä ilmaa on n. 30 g, -30 asteen pakkasessa vain n. 0,5 g.
Veden haihtuminen on suurinta päiväntasaaja-alueilla, jossa se on n. 3 kertaa suurempaa kuin meillä. Meillä siis pienikin sademäärä pitää maan kosteana, päiväntasaajalla tarvitaan paljon enemmän sadetta, jotta sitä riittäisi runsaan haihtumisen vuoksi kasveillekin. Joskus kuitenkin Suomen kesä saattaa olla liian kuiva (vähäsateinen) mm. sienten, rehun ja nurmen satoa ajatellen. Lisää: sademääärä!
Suomessa on järviä noin 10% pinta-alasta. Pääosa (90%) niistä on pieniä, alle 10 ha. Lapissakin on paikoin paljon pieniä järviä (Lampi-Suomi!), mm. Inarinjärven pohjoispuolella.
Kaikki Euroopan 18 suurinta järveä sijaitsevat Pohjois-Euroopassa (kts. ylläoleva taulukko!).
Isoja jokia puolestaan on Pohjois-Euroopassa vähemmän kuin etelämpänä.
Järvet jäätyvät Lapissa yleensä lokakuun puoliväliin mennessä, pienehköt järvet Keski-Suomessa marraskuun lopulla, isot järviulapat vasta joulukuun lopulla. Järvet ovat jäässä Lapissa noin 7 kuukautta, Etelä-Suomessa vain noin 5 kuukautta. Jään päällä oleva lumi estää valon pääsyä veteen. Kun vesi itsekin sitoo valoa, on syvemmällä vedessä varsinkin talvella kovin pimeää. Vesi on talvella tasaisen kylmää pohjasta pintaan saakka. Järvissä veden kerrokset sekoittuvat keväisin ja syksyisin. Sekoittumista kutsutaan kevät- ja syyskierroiksi (kts. veden lämpötilat!).
Joen patoaminen muuttaa vesiekosysteemin nopeasti ja rajusti. Pohjaeläinten ravinnonsaanti vaikeutuu, vaeltavien eläinten (mm. kalojen) liikkuminen padon ohi estyy, vedenpinnan säännöstely aiheuttaa monenlaisia ongelmia rantavyöhykkeen ekosystemeille jne. Toisaalta virtauksen vähetessä lisääntyy planktonin kasvu, josta puolestaan kalasto hyötyy.
Lapin järvistä yli puolet on karuja, pohjoisimmat järvet ovat melkein kaikki karuja (vain n. 2% reheviä). Pääosa pohjoisen järvistä on soilta tulevan humuksen värjäämiä. Noin 1/3 on kuitenkin kirkkaita, Ylä-Lapissa n. 2/3. Lisää: Pohjoisten vesistöjen tila!
Ravinnepitoisuudet (mm. fosfori ja typpi) nousevat vesissä kevättalvella. Nousu johtuu siitä, että ravinteiden kulutus on talvella vähäistä (eliötä vähän ja niiden elintoiminnat heikkoja), mutta hajoitustoimintaa silti tapahtuu, vaikkakaan ei vilkkaasti. Lisäksi alusveden vähähappisuus vapauttaa ravinteita pohjalietteistä. Lisää: happitilanne!
Pohjavesi nousee yleensä lumen sulaessa ja on korkeimmillaan alkukesällä. Syksyisin saattavat runsaat sateet kohottaa pohjaveden pintaa. Silloin myös kasvipeite haihduttaa vain vähän vettä. Talvisin pohjaveden pinta alenee. Pohjoisessa on pohjaveden pinnan vuosivaihtelu yleensä noin 0,5 - 1,5 metriä. Antoisin ja koko Suomen suurin pohjavesilähde lienee Utsjoen Sulaojan lähde (veden purkautuman määrä noin 31000 m3/vrk). Aitojen pohjavesien lämpötila on läpi vuoden aika tasainen, pohjoisessa noin 2 - 4°C. Jos kallioperä on hapanta (kuten yleensä pohjoisessa) on pohjaveden pH lievästi hapan, mutta emäksisemmillä alueilla (kts. kartta!) jopa yli 7.
Kuva yllä: Itämeren pohjoisosa on mm. meriveden suolapitoisuuden ja lajiston osalta ikäänkuin järvi, kuten kuva kertoo.
Varsinaisia merieliöitä ei Perämeren pohjukassa ole. Myös Suomenlahden pohjukasta puuttuu joukko merilajeja (mm.
rakkolevä). Lisää kuvassa olevien eliöiden lajinimistä: liejusimpukka eli itämerensimpukka (Macoma baltica), sinisimpukka
(Mytilus edulis), rakkolevä (Fucus vesiculosus), korvameduusa (Aurelia aurita), meritähti (Asterias rubens) ja
taskurapu (Carcinus maenas).
Perämeri on erittäin vähäsuolainen - se on melkein järvi!; siellä ei esiinny juurikaan suurleviä (ei esim rakkolevää, Fucus), vedessä kasvavia suolakkokasveja (= halofyyttejä), eikä suolaisen meren kaloja (esim. kampelat). Rannoilla viihtyvät mm. järviruoko (Phragmites australis) ja järvikorte (Equisetum fluviatile). Perämeren rantatyyppejä ovat mm. lohkare- ja kivikkorannat, hiekkarannat ja rantaniityt. Kalliorantoja on niukasti. Maa nousee merestä n. metrin sadassa vuodessa. Rannat kasvittuvat vähitellen. Noin 200 v. vanhoilla saarilla voi olla jo n. 70 lajia, mutta myös lajien levintäkyky, saaren koko jne. vaikuttavat levinnän tehokkuuteen. Kuvia Perämeren pohjoisosien rannoilta!
Osat " Arktinen valorytmi", "Karu ja kylmä maaperä" ja "Paljon vettä" päättyvät tähän!
Maaperämme on nuorta, pääasiassa jääkausien jälkeen muodostunutta. Pohjois-Suomessa se on yleensä joko karua podsolimaannosta (mineraalimailla) tai karua turvetta (soilla). Lisää: 
