Pohjoisen yöttömässä yössä eliöiden kasvukausi on lyhyt, kiihkeä, ja ennen kaikkea valoisa. Miten tämä näkyy rauduskoivujen ominaisuuksissa? Ja miten lämpenevä ilmasto ylipäätään vaikuttaa koivuihin Suomessa? Tästä meille kertoo Antti Tenkanen, joka väitteli juuri tohtoriksi biologian alalta.
Kuuntele haastattelu Akateeminen vartti -podcastista:
MARIANNE MUSTONEN: Lapin yöttömässä yössä eliöiden kasvukausi on lyhyt, kiihkeä ja ennen kaikkea valoisa. Miten tämä näkyy rauduskoivujen ominaisuuksissa? Ja miten lämpenevä ilmasto ylipäätään vaikuttaa koivuihin Suomessa? Tästä meille kertoo Antti Tenkanen, joka väitteli juuri tohtoriksi biologian alalta. Minä olen Marianne Mustonen,ja kuuntelet Itä-Suomen yliopiston Akateemista varttia.
Onnittelut uudelle filosofian tohtorille. Sä väittelit huhtikuun lopussa, ja sun aiheenasi olivat eri puolilla Suomea kasvavien rauduskoivujen fysiologiset ominaisuudet sekä sitten muuttuvan ilmaston vaikutukset näihin koivuihin. Kerro vähän sun taustasta, että miten sä päädyit tälle alalle.
ANTTI TENKANEN: No joo, mun tausta on vahvasti biologiassa, että ihan pikkupennusta asti muistan olleeni aika tällanen luontorakas tyyppi. Sitten nuorena aikuisena Järvenpään lukiossa mä jotenkin lopulta tajusin, miten monipuolinen ala tämä biologia onkaan, ja päätin, että tätä mä haluan lähteä opiskelemaan. Mä muutin vuonna 2008 Joensuuhun ja aloitin biologian opiskelun silloisessa Joensuun yliopistossa, eli tämä oli sitä aikaa, ennen kun ne Joensuun ja Kuopion yliopistot olivat yhdistyneet Itä-Suomen yliopistoksi. Valmistuin maisteriksi vuonna 2015 biologiasta ja nyt sitten tänä vuonna huhtikuussa väittelin tohtoriksi. Mä löysin tämän mun oman tutkimusryhmän siinä jo maisterivaiheen alkutohinoissa 2012, että käytännössä siitä asti erilaisissa rooleissa samoja hommia tehnyt. Tai välillä pro gradua ja välillä assarihommia ja sittemmin väikkäriä ja paljon opetushommiakin.
MARIANNE MUSTONEN: Tämä tutkimusaihe on sulla jatkoa sun pro gradu -työhön, niin miten innostuit tästä alunperin?
ANTTI TENKANEN: No joo, tässäkin asiassa, niin kuin monessa tapauksessa varmasti on, niin syy on muissa ihmisissä, että se, miten yliopistossa lopulta ylipäänsä kiinnostui ja innostui kasveista ja niiden tutkimisesta vaikkapa eläintieteiden sijaan, niin se on varmasti innostavien ja hyvien opettajien ja tutkimusryhmien ansiota. Että niin kuin sanoin, tämä mun väitöskirja on tosiaan suoraa jatkumoa meikäläisen gradun aiheelle. Mä olin ollut saman teeman kanssa tekemisissä jo pitkään, ennen kuin sain ensimmäisen rahotuksen väitöskirjatyöhön. Ja siinä vaiheessa, kun mä tulin mukaan kuvioihin, meidän kasvien ekofysiologiaa tutkiva tutkimusryhmä oli vastikään perustanut kolmeen eri paikkaan Suomessa koekentät, joista jokaisella kasvatettiin satoja koivuja kuudelta eri leveysasteelta Suomesta. Että kyseessä oli siis varsin laaja kenttäkoe, ja kaiken lisäksi nämä koivut olivat solukkoviljelmillä useista eri emopuista tehtyjä toistensa klooneja. Tämmöinen tutkimus on ihan kansainvälisestikin vertaillen harvinaisen hieno kokonaisuus. Ja voi siis sanoa, että sain gradupaikasta ja myöhemmin väikkäripaikasta tarjouksen, josta en voinut kieltäytyä, että vaikka innostusta tutkimuksen tekemiseen tämän aiheen tiimoilta on sen jälkeen rutkasti ollut, niin aihe itsessään melkeinpä käveli syliin.
MARIANNE MUSTONEN: Miksi tämä aihe on ajankohtainen juuri nyt?
ANTTI TENKANEN: Tällä hetkellä voidaan sanoa, että kun ilmastonmuutos on ajankohtaisempi teema kuin koskaan aikasemmin, niin kyllä metsäpuiden hiilensidonta ja kasvu on ihan äärimmäisen mielenkiinnon kohteena. Ja tämä asia olisi ollut ajankohtainen jo paljon aikasemminkin ja tulee olemaan ajankohtainen myös jatkossa.
MARIANNE MUSTONEN: Miksi valitsit tähän tutkimukseen rauduskoivun etkä esimerkiksi kuusta tai muita koivulajeja?
ANTTI TENKANEN: Joo, tää varmasti on se kysymys, mikä ensimmäiseks tulee mieleen tästä monelle, että kun tämä koivun käyttö on yleisesti selkeesti marginaalisempaa kuin havupuilla, niin minkä takia just tätä lajia kannattaa tutkia eikä vaikka sitten näitä havupuita. Mutta sitten rauduksella on muutamia sellaisia hyviä ominaisuuksia, mitkä näiltä havupuilta puuttuu, että se on nopeakasvunen, sen voi saada kukkimaan melko nuorena, mikä on sitten jalostuksen kannalta hyvä asia. Ja sitä on suhteellisen helppo tosiaan pitää yllä ja monistaa näillä solukkoviljelymenetelmillä, että se on monessa suhteessa kätevä. Ja se on sen lisäksi sitten todella tutkittu laji, että sen käytöstä erilaisissa kenttä- ja labrakokeissa on vuosikymmenten kokemus, ja muutama vuosi sitten rauduskoivun koko genomi selvitettiin. Että nykyään voi hyvällä syyllä puhua jo tämmöisestä malliorganismista, joka tunnetaan niin hyvin, että se tutkimus kannattaa siihen lajiin keskittää.
MARIANNE MUSTONEN: Kerro vähän, miten tää sun tutkimus toteutettiin. Siinä oli siis kammiokokeita ja sitten siirtoistutuksia, niin kerro tästä vähän.
ANTTI TENKANEN: Joo, hieman ehkä taustotusta siihen, että se meidän lähtöidea tässä tutkimuksessa oli siis selvittää, kuinka suuri vaikutus sillä leveysasteilla on rauduskoivun ominaisuuksiin ilmaston muuttuessa. Ja sitten tätä varten näitä koivuja tarvittiin kattavasti eri puolilta Suomea. Ja meillä tosiaan oli kuusi alkuperämetsikköä. Kaikki oli luonnollisesti uudistuneita metsiköitä, ja näistä kustakin valittiin sitten useita emopuita, elikkä genotyyppejä. Ja näistä emopuista sitten solukkoviljeltiin useita erillisiä kasviyksilöitä. Näiden meidän tulosten kannalta se onkin nimenomaan tärkeetä, että näiden kasviyksilöiden välillä ei ollut vaihtelua, koska ne olivat toistensa klooneja. Näitä lisättyjä kasviyksilöitä sitten kasvatettiin tosiaan siellä ulkopuutarhassa Joensuussa ja myöhemmin sitten kahdessa erillisessä kasvatuskammiokokeessa.
Siinä kenttäkokeessa näitä rauduksia oli mukana tosiaan kaikista näistä kuudesta alkuperästä, ja sitten näissä kasvatuskammiokokeissa vertailtiin vähän tarkemmin eteläisiä ja pohjosia. Tämä pohjoisten ja eteläisten vertailu tuli mukaan siinä vaiheessa, kun kenttäkokeessa huomattiin muutamia kiinnostavia selkeitä eroja näiden pohjoisten, eteläisten välillä. Ja tämä eteläinen alkuperä näissä kasvatuskammiokokeissa oli tällanen erittäin paljon tutkittu punkaharjulainen rauduskoivualkuperä, ja se pohjonen oli Kittilä-alkuperän, mikä sitten edusti aivan rauduskoivun levinneisyyden pohjoisinta rajaa. Ja näistä kasvatuskammiokokeiden olosuhteista sen verran, että siinä ensimmäisessä kasvatuskammiokokeessa näitä rauduksia kasvatettiin yhtäläisissä olosuhteissa, mutta sitten toisessa kasvatuskammiokokeessa vertailtiin näiden rauduskoivujen vastetta valojaksoon. Ja uutta tässä tutkimuksessa oli se, että me otettiin huomioon tämän ilmastonmuutosnäkökulman lisäksi se, että näillä pohjoisilla leveysasteilla kasvit altistuu kasvukauden aikana jatkuvalle valolle yöttömän yön aikana. Ja sitten näistä koivuista mitattiin kaikennäkösien perinteisien kasvuun ja biomassan jakautumiseen liittyvien muuttujien ja sitten monella eri tavalla hiilensidontaa ja yhteyttämistä.
MARIANNE MUSTONEN: Te keksitte tällaisen uuden termin, yöttömän yön syndrooma, niin kerrohan tästä vielä.
ANTTI TENKANEN: No joo, tuossa tutkimuksessa me tosiaan havaittiin, että näiden eteläisten ja pohjoisten rauduskoivujen välillä on tämmösiä selkeitä eroja monissa tämmösissä, näissä tärkeimmissä kasvuun, biomassan jakautumiseen, yhteyttämiseen liittyvissä ominaisuuksissa, että pohjosilla koivuilla oli esimerkiksi korkeempi nettofotosynteesi ja ilmarakojen johtokyky. Niiden valokemia toimi tehokkaammin, niillä oli parempi suhteellinen pituuskasvunopeus, ja ne sijotti suhteellisesti biomassansa enemmän maan alle, elikkä juuristoon. Ja sitten tätä ominaisuusjoukkoa me alettiin myöhemmässä paperissa kutsua tämmösellä nimellä polar day syndrome, jonka vois vapaasti suomentaa tosiaan vaikkapa yöttömän yön oireyhtymäksi.
Näistä ominaisuuksista vielä tarkemmin voisi mainita muutaman asian. Että luonnossahan esimerkiksi tämä pituuskasvu, niin se jää pohjosilla koivuilla eteläisiä pienemmäksi. Ja tämä liittyy sitten valojaksoon, eli siihen, että ne pohjoiset raudukset pysäyttää kasvunsa joka vuosi eteläisiä aikasemmin, jolloin sitä pituutta ei lopulta kerry niin paljon kuin eteläisillä. Mutta sitten erillisenä ilmiönä me tosiaan huomattiin, että pohjoisilla rauduksilla se suhteellinen pituuskasvunopeus on joko yhtä hyvä tai mahdollisesti jopa parempi kuin eteläisillä.
Ja sitten se, kun me havaittiin, että biomassan jakautuminen on erilaista, niin se liittynee sitten näihin erilaisiin kasvuympäristöihin myös, että pohjosraudukset, kun ne sijottaa suhteellisesti biomassaa enemmän sinne juuristoon, niin se tehdään ilmeisesti sen takia, koska siellä pohjosessa maan alla on yksinkertaisesti turvallisempaa, että pohjosessa lunta on enemmän, eli iso määrä oksia sitten altistaisi koivun suuremman lumikuorman myötä tuhoille.
Ja sitten me tosiaan havaittiin myös, että se lehden pinta-alaa kohden laskettu nettofotosynteesi on korkeampi pohjosilla koivuilla, niin se saattaa liittyä erilaiseen lehtien rakenteeseen esimerkiksi, ja tämä varmasti taas liittynee ympäristöolosuhteisiin. Ja itse asiassa minuua itseäni kiinnostaisi tulevaisuudessa vielä paremmin tutkia näitä lehtien rakenteellisia ominaisuuksia näillä eri alkuperillä, koska sieltä voi vielä löytyä mielenkiintosia juttuja.
Mutta joka tapauksessa tätä pohjosten koivujen tehokasta kasvua ja yhteyttämistä, niin sitä voidaan varmaan hyödyntää lähinnä kasvatuskammioissa, joissa ne koivut voidaan kasvattaa pitkässä päivässä ja luonnottoman pitkässä kasvukaudessa ja muutenkin optimaalisissa olosuhteissa, koska se koivun kasvun pysähtyminen on niin vahvasti sidoksissa valojaksoon.
MARIANNE MUSTONEN: Sitten te hyödynsitte optiikkaa tässä koivunlehtien klorofyllin eli lehtivihreän mittauksissa, niin mites tämä tapahtui?
ANTTI TENKANEN: No joo, tämä itse asiassa tehtiin tämmösellä nyt jo perinteisellä, hyvin yksinkertasella SPAD-mittarilla. Periaatteessa siinä ei teknisesti ole mitään muuta, kuin että mittari painetaan lehteä vasten, ja se mittaa sieltä absorbanssin parilla eri aallonpituusalueella, elikkä hyvinkin yksinkertanen ja nopeasti käytettävä menetelmä ja hyvin yleisesti käytetty menetelmä. Sen lisäksi tässä tutkimuksessa tietysti käytettiin optiikkaa myös esimerkiksi tämän yhteyttämistehokkuuden selvittämisessä, eli me mitattiin tällasta klorofyllin fluoresenssiä, jonka avulla sitten pystytään sanomaan vähän paremmin siitä, että miten se valokemia siellä lehden sisällä toimii.
MARIANNE MUSTONEN: Mihin suuntaan tätä tutkimusta voisi vielä jatkaa tulevaisuudessa?
ANTTI TENKANEN: Kyllä se jatkossa olisi tärkeää vielä tarkemmin selvittää, että kuinka hyvin nämä pohjoiset koivut siellä luontasella kasvupaikallaan todella pystyy tulevaa, tätä pidentynyttä kasvukautta hyödyntämään. Mutta ilmeisesti kykenevät. Tämän väitöskirjan tulosten avullahan voidaan jatkossa sitten paremmin ennustaa sitä eri leveysasteilta peräisin olevien koivujen kasvua ja hiilensidontaa, ja nyt voidaan sitten tämänkin tutkimuksen pohjalta sanoa, että rauduskoivu luultavimmin kykenee muovautumaan uusiin olosuhteisiin varsin hyvin. Vaikka rauduskoivun menestymisestä muuttuvassa ilmastossa ei siis tarvitse varsinaisesti olla erityisen huolissaan, niin tietysti niin kauan, kun ei tarkalleen ottaen tunneta näitä muovautumiskyvyn rajoja, niin tällaisiin kaikkiin nopeisiin ilmastollisiin muutoksiin liittyy aina kaikenlaisia epävarmuuksia ja riskejä. Ja näitä mun mielestä olis hyvä vielä jatkossa selvittää, sekä näitä riskejä että niitä muovautumiskyvyn rajoja.
MARIANNE MUSTONEN: Kiitos, Antti, ja menestystä jatkoon!
Kuuntelit juuri Akateemista varttia. Vieraana meillä oli Antti Tenkanen, ja häntä jututtamaan pääsin minä, eli Marianne Mustonen. Kiitos sinulle, kuuntelijamme! Löydät tästä aiheesta vielä laajan jutun yliopistomme verkkosivuilta.
