Olet nyt osiossa: Pohjoisten metsien rakenne ja tuotto
Valitse jokin muu ekologian aihe allaolevasta kuvapohjaisesta listasta
(tai muu aihe päävalikosta)!
Pohjoisten metsien rakenne ja tuotto
Kuvassa on marjovan puolukan lisäksi tykkylumen katkomia mäntyja metsänrajalla, Posion Riisitunturilla.
Vähän kasvimassaa - pieni tuotos!
° Kasvien fytomassasta (= kasvien biomassasta) on huomattava osa usein maansisäistä (humuskerroksessa olevaa) fytomassaa.
° Elämä keskittyy maan pintakerroksiin, jossa käydään myös kovaa kilpailua elintilasta ja resursseista.
° Maaperässä ja kasveissa on niukasti käyttökelpoisia ravinteita. (Kuva puun ravinteista alempana!)
° Viileä humuskerros on kesällä viileä, hyvä 'kellari' jatalvella suojaisa energian ja resurssien 'varmuusvarasto'. Kesällä paksu humuskerros rajoittaa mm. metsäpalojen haittavaikutuksia.
° Kasvullinenlisääntyminen on pohjoisessa yleistä. Se takaa elämän jatkumisen paremmin kuin suvullinen lisääntyminen.
° Hiiltä varastoituu soiden turpeeseen ja vanhoihin metsiin (mm. humukseen). Tällä lienee tärkeä kasvihuoneilmastoa rajoittava merkitys.
/
Kuva yllä: Ravinteita - varsinkin typppeä - on puissa eniten neulasissa (neulasten painosta).
Rungoissa on painoyksikköä kohti varsin vähän pääravinteita.
Kasvien uuden massan tuotto eli nettofotosynteesi (= nettotuoton määrä ja tuottovauhti) riippuu monista eri tekijöistä, ei vähiten vihreiden osien määrästä (lähinnä lehtien määrästä, lehtipinta-alasta, mutta myös varsissa on usein lehtivihreää). Ratkaisevia ympäristötekijöitä ovat mm. vuodenaika, lämpötila ja sen vaihtelu, maaperän kosteus ja happitilanne sekä ravinteiden saatavuus. Niistä riippuu mm. fotosynteesin ja hengityksen teho ja sitä kautta nettotuoton määrä.
Hiilihydraattien määrä alenee heti, kun silmut keväällä avautuvat, siis ennen lehtien täyskokoa. Hiiliyhdisteiden määrän väheneminen johtuu siitä, että varastossa olleita hiilihydraatteja käytetään aluksi versojen kasvuun. Sitten vähitellen kesän mittaan hilihydraatteja muodostuu lisää lehtipinta-alan kasvaessa ja fotosynteesin lisääntyessä. Lisää: Hiilihydraattien vuosivaihtelu kasveissa!
Marjoja/hedelmiä tuottavilla kasveilla hiilihydraatit vähenevät marjojen kypsymisen aikoihin. Kun versojen ja lehtien kasvu päättyy, hiilivarastot usein ehtyvät, koska ei-vihreät solukot (varressa ja juuristossa) kasvavat yhä, ja niihin siirretään hiiltä myös varastoon. Sammalilla ei ole todettu tällaista hiilimäärä kesävähenemistä. Talven aikana kaikilla lajeilla hiilihydraattien määrä vähenee talvehtivien kasvinosien hengityksen vuoksi (vaikka se erityisesti lumen päällä onkin vähäistä, mutta talvi on pitkä).
Metsät ja suot ovat tunturipaljakoiden ohella tyypillistä pohjoista luontoa. Kasvimassaa (fytomassaa) on pohjoisen luonnossa verraten vähän ja kasvilajien lukumäärä on pieni (vrt. HMT:n fytomassat!) Tämä merkitsee mm. sitä, että tiettyyn kasvilajiin kohdistuva kulutuspaine saa herkästi aikaan näkyvää jälkeä koko ekosysteemissä (vrt. biodiversiteetti!).
Metsissämme on kasvimassaa keskimäärin vain 100-300 to/ha (puusto on matalaa ja harvaa), puuttomilla soilla kymmenkunta tonnia ja karuissa järvissä tietysti vieläkin vähemmän. Kuitenkin aluskasvillisuus (varvut, sammalet, jäkälät) on usein aika hyvin kehittynyttä ja tiheääkin, koska valoa ja kosteutta riittää metsänkin pohjalle. Aluskasvillisuuden merkitys koko metsikön ravintotaloudessa onkin huomattava.
Joka vuosi - varsinkin syksyisin ja talvisin - fytomassaa (kasvimassaa) kuolee melkoisen paljon. Talven ajaksi kannattaa arkaa vihreää elävää massaa jättää mahdollisimman vähän alttiiksi koville pakkasille ja ankaralle kuivuudelle. Havupuutkin vähentävät talven ajaksi vihreää massaansa (neulasia) aina yhden vuosikerran, ja vastaava määrä on sitten rakennettava uudestaan seuraavana keväänä. Sitäpaitsi neulasten fotosynteesikyky vähenee vuosi vuodelta, joten kovin vanhaksi niitä ei kannnata pitää. Havupuiden vihreän massan vuotuinen uusinta on kuitenkin aika vähäistä verrattuna ruohovartisiin kasveihin, joiden on keväällä rakennettava (melkein) kaikki vihreä massa uudestaan. (Lisää: talveen valmistautuminen!)
Erityisesti vanhemmista männyistä on helppo nähdä eri ikäiset
neulasvuosikerrat,
koska niiden väliin jää oksaan tyhja tila,
jossa aikanaan olivat hedekukinnot.
Jotkut männyt saattavat tehdä joka vuosi muita enemmän hedekukintoja.
Useilla pohjoisen metsävarvuilla ja -ruohoillakin on pääosa elävästä massasta maan sisässä. Jos humuskerros on paksu, voi esimerkiksi mustikan versostosta jopa yli 2/3 sijaita maan sisässä! Varsin pieni vihreä massa riittää siis elättämään myös kasvien toisvaraiset solukot (juuristot ja versoston muut lehtivihreättömät, elävät osat).
Viileä humuskerros on kesällä hyvä kellari: sinne varastoitu energia "kuluu" hitaasti (kts. humuskerros!). Humuskerros toimii myös ikään kuin varmuusvarastona: jos pakkanen, metsäpalo tai kasvinsyöjät tuhoavat maanpäälliset osat, säilyy elämä maan sisässä (vaikka juuristot ovatkin yleensä verraten kylmänarkoja). Uusi vegetatiivinen kasvu onkin tällaisen katastrofin jälkeen usein hyvin voimakasta.
Monet pohjoisen kasvit panostavat erityisesti kasvulliseen lisääntymiseen, vaikka siemeniäkin tuotetaan. Runsas siementuotto vaatii melkoisesti resursseja, ja muut elintärkeät toiminnat (mm. kasvu tai puolustautuminen) saattavat siitä kärsiä.Eräille kasveille siemenellinen lisääntyminen on jopa 10000 kertaa "kalliimpaa" kuin kasvullinen lisääntyminen rönsyjen tai versojen avulla.
Esim. mustikka on tyypillinen metsäkasvi Pohjois-Suomessakin - tunturikankaita myöten. Se lisääntyy ainakin HMT-metsisä miltei yksinomaan rönsyllisesti, sillä siementaimet eivät saa jalansijaa paksun sammalpeitteen päällä, vaan usein kuivuvat. Silti se tuottaa siemeniäkin aika usein. Mustikan marjat ovat haluttuja paitsi ihmisille myös monille eläimille (metsäkanalinnuille, eräille pikkunisäkkäille jne.). Hyvinä vuosina mustikan marjoja on keskimäärin 27-30 kg/ha, heikkoina vuosina 12 kg/ha (METLA, Kauko Salo). Mustikan marjasadosta poimitaan vain noin kymmenesosa. Lieneekö tuo siementuotto mustikalle jokin vanha perinne, joka nykyisin on aika vähämerkityksinne mustikalle itselleen. ''Tosin suvullinen lisääntyminen tarjoaa aina paremmat mahdollisuuden geeniperinnön vaihteluun kuin suvuton lisääntyminen tarjoaa.
Suvullinen lisääntyminen mahdollistaa kuitenkin nopeamman sopeutumisen (geenien vaihdon) kuin kasvullinen lisääntyminen (siis kloonautuminen).
Yksivuotisia siemenkasveja (= terofyyttejä) on Lapissa vähän. Pohjoisessa liittyy yksivuotisuuteen liittyy suuri riski: jollei siemensato onnistu, on tuho edessä. Siementaimen kasvuun lähtö ei aina onnistu varsinkaan, jos kunttakerros on paksu ja kuiva. Kloonautuminen (esim. rönsymuodostus) on ainakin vaikeissa oloissa varmempi elossa säilymisen ja lisääntymisenkin keino. Voisi ajatella, että tunturipaljakoittemme kasvillisuus, joiden lajisto on pääosin samaa kuin metsien aluskasvillisuuden lajisto, on säilynyt kasvullisen lisääntymisen ja lumipeitteen turvin eräänlaisena reliktinä noin 5000 vuoden takaa, jolloin puusto peitti tuntureittemme lakiosia.
On syytä korostaa orgaanisen aineksen suurta määrää maaperässä. Mineraalimaassa on juurten määrä
tällaisessa metsässä varsin vähäinen, mutta hiiltä siellä on kuitekin paljon.
Ilmeisesti tällainen hyvin vanha metsä on hyvä nielu hiiliainekselle,
joka on aikojen kuluessa (jääkauden jälkeen) kulkeutunut mineraalimaahan saakka.
Tilannetta kannattaa verrata metsiemme hiilinieluun ja avohakkuualan hiilitalouteen!
Pohjoisten ekosysteemien vuotuiset tuotosluvut jäävät aika pieniksi ja vaurioista palautuminen hitaaksi verrattuna eteläisempiin alueisiin. Näin siitäkin huolimatta, että viileä ja valoisa kesä on energiataloudellisesti edullinen yhdistelmä (vrt. valorytmi!). Boreaalisten havumetsien nettoperustuotanto (= näkyvä uusi kasvu) on tietysti paljon suurempaa kuin puuttoman tundran tuotos. Numeroina ilmaistuna pohjoiset havumetsät tuottavat uutta fytomassaa (= kasvimassaa) 5 - 10 to/ha/vuosi, mikä on kuitenkin vain (enintään) 5 prosenttia näiden metsien koko fytomassasta. Kasvihuoneilmiön myötä ennustetaan puiden kasvun lisääntyvän meillä, erityisesti Pohjois-Suomessa.
Vuotuinen korko ei siis pääomaan nähden ole kovin korkea, mikä johtuu pääosin puuston heikosta kasvupotentiaalista. Metsien aluskasvillisuus antaa pääomalleen huomattavasti parempaa korkoa puhumattakaan vesistä, joissa lähes koko fytomassa saattaa vuosittain uusiutua. Käyttökelpoisen auringon säteilyn käytön hyötysuhde on pohjoisissa metsissäkin verraten hyvä (eli noin 0.75%, mikä on vain vähän heikompi kuin Keski-Euroopan lehtimetsissä).
Peräpohjolan alueen runsaasti mäntyäkin kasvava Hylocomium-Myrtillus-metsätyyppiin kuuluva metsä.
Tiheä kenttäkerros (Vaccinium myrtillus, Hylocomium) tuottaa hyvin, mutta puusto (vanhat kuuset) huonosti.
Usein lienee tilanne niin, että puuston nettotuotto on negatiivinen (tuotto pienempi kuin hävikki)!
Pohjoisen puilla kuluu energiaa hengitykseen verraten vähän, mutta niillä kasveilla, jotka viettävät talvensa lumen alla, sitä kuluu melkoisesti (vrt. lumen alla!). Esim. mustikka sitoo hiilidioksidia kesällä hyvissä olosuhteissa 10 - 15 mg kasvin vihreää kuivapainogrammaa kohti tunnissa, mutta kuluttaa 4-8 kertaa vähemmän, joten sen kasvu on verraten hyvä. Sen sijaan jäkälien ja sammaltenkin kasvu on hidasta, sillä keskikesän kuivuus rajoittaa osaltaan merkittävästi niiden kasvua. Toisaalta niiden kasvukausi on verraten pitkä, koska ne kykenevät yhteyttämään jopa 0-asteen lämpötilassa.
Hiilen nettositojina pohjoisilla metsillä ja varsinkin soilla on tärkeä asema maapallon ilmaston laatua ajatellen: hiiltä sitoutuu kangas- ja suoturpeeseen (vrt. kuvaa HMT:n fytomassat, ylempänä!). Sieltä sitä kulkeutuu mineraalimaahan saakka lähes pysyvästi varastoiduksi. Näin nämä ekosysteemit ovat kasvihuoneilmiön uhkaa ajatellen todellisia "ilman puhdistajia", eivätkä trooppiset sademetsät, kuten usein kuulee väitettävän. Tietysti myös nuori, kasvava metsä sitoo itseensä hiiltä tehokkaasti. Lisää: Maapallon metsien määrät ja hiilitase!
Pasi Kolarin väitöskirjan mukaan Suomen mäntymetsien hiilitaseen pääpiirteitä ovat:
- Paljaaksihakkuualue on hiilidioksidin lähde (hiiltä noin 400 g/m2 vuodessa.
- 12-vuotias taimikko on jo muuttumassa hiilen nieluksi.
- Keskii-ikäinen ja lähes hakkuukypsä metsikkö sitoo hiiltä vuodessa noin 200-300 g/m2.
- Fotosynteesituotoksesta on keski-ikäisessä metsissä puiden osuus hallitseva, pintakasvillisuuden osuus n. 10-20%.
-
Nuoremmissa metsissä on pintakasvillisuuden suhteellinen osuus ja absoluuttinen tuotos on huomattavasti suurempi.
- Kaikissa metsiköissä suurin hengityskompponentti on CO2-vuo maasta.
Osa "Pohjoisten metsien rakenne ja tuotto" päättyy tähän!
