Metsäluonto ja ilmansaasteet Metsäluonto ja ilmansaasteet ISBN 951-40-1270-4 Gummerus Kirjapaino Oy Jyväskylä 1993 VIRHE : s . 111, kuva 7 O Mänty ja kuusi vaihtaneet; paikkaa . s. 177, kuva. 128 Neulasten pitoisuudet virheelliset . Ohessa oikeat arvot . Etäisyys saastutuslähteestä, km Metsäluonto ja ilmansaasteet Toimittajat: Arja Hyvärinen Eeva-Liisa Jukola-Sulonen Heli Mikkelä Tiina Nieminen Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 446, Helsinki 1993 4 Sisällys Artikkelien kirjoittajat 7 Alkusanat 8 1. METSIEN Tl [AAN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 9 1.1 Metsien käyttö, Pekka Kilkki ja Kari Mielikäinen 10 1.2 Ilman laatu Suomessa, Arja Hyvärinen 12 1.3 Ilmansaasteet ja kasvillisuus, Kari Mikkola 18 1.4 Metsämaa, Eino Mälkönen ja Pekka Tamminen 22 1.5 Metsien sieni- ja eläintuhot, Kari Heliövaara, Rauno Väisänen ja Seppo Nevalainen 25 2. METSIEN KASVU 30 2.1 Metsävarat ja metsien kasvu, Pekka Kilkki ja Pekka Nöjd 30 2.2 Puiden kasvu elinvoimaisuuden kuvaajana, Pekka Nöjd 32 2.3 Kasvumuutosten syyt, Pekka Nöjd 35 3. METSÄMAAN HAPPAMOITUMINEN 40 3.1 Hapan laskeuma ja metsikön ravinnekierto 40 Laskeuma metsiköissä, Arja Hyvärinen 40 Metsikön ja puun ravinnekierto, Heljä-Sisko Helmisaari 44 3.2 Metsämaan happamoituminen ja humuksen mikrobiologia, Kristina Palmgren 48 3.3 Metsämaan happamoitumistilanne Suomessa 54 Kangasmaiden happamoituminen, Michael Starr ja Pekka Tamminen 54 Turvemaiden happamoitumisherkkyys ja happamoitumistilanne, Antti Pätilä 58 3.4 Happamuuden neutraloituminen maassa, John Derome 61 3.5 Maanhoidollisin keinoin voidaan ehkäistä happamoitumista, John Derome, Eino Mälkönen ja Antti Pätilä 68 4. LATVUKSEN KUNTOJA PUUN ELINVOIMAISUUS 75 4.1 Puiden elinvoimaisuuden arvioiminen Eeva-Liisa Jukola-Sulonen 75 Latvustunnukset ja puun kasvu elinvoimaisuuden ilmentäjinä, Maija Salemaa, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen, Tiina Nieminen ja Pekka Nöjd 77 Neulasten kemiallinen koostumus elinvoimatunnuksena, Tiina Nieminen, Hannu Raitio ja Maija Salemaa 92 Säät vaikuttavat männyn neulasten varisemiseen, Jari Kouki ja Tatu Hokkanen 96 Johtojännemenetelmällä saadaan tietoa neulasvuosikerroista puun koko elinajalta, Risto Jalkanen ja Timo Kurkela 97 5 4.2 Metsäpuiden elinvoimaisuus vuosina 1985-89 102 Harsuuntuneisuus valtakunnan metsien inventoinnin mukaan, Hannu Yli-Kojola 102 Metsien elinvoimaisuuden vuosittainen seuranta, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen, Maija Salemaa, Kari Mikkola, Martti Lindgren ja Tiina Nieminen 105 Metsien harsuuntuneisuus Euroopassa 1989, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen 116 Havupuiden käpysato 1987-89, Maija Salemaa, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen ja Martti Lindgren 116 4.3 Ilmansaasteiden vaikutukset neulasten solurakenteeseen, Sirkka Sutinen 119 5. METSÄTUHOJEN ESIINTYMINEN 127 5.1 Metsiemme tärkeimpiä sienitauteja ja tuholaisia 127 Yleisimpiä metsien sienitauteja, Seppo Nevalainen 127 Yleisimpiä metsien tuholaisia, Kari Heliövaara ja Rauno Väisänen 1 30 5.2 Sieni-, eläin- ja abioottisten tuhojen yleisyys 132 Valtakunnalliset tulokset, Seppo Nevalainen ja Hannu Yli-Kojola 132 Tuhot ja harsuuntuneisuus, Seppo Nevalainen 1 35 Männynversosurman yleisyys vuosina 1986-89, Seppo Nevalainen, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen ja Maija Salemaa 137 6. EPIFYYTIT JA ALUSKASVILLISUUS ILMANSAASTEINDIKAATTOREINA 139 6.1 Ilmansaasteet ja lajien yleisyys 139 Jäkälät, sammalet ja putkilokasvit ympäristön tilan kuvaajina, Kari Mikkola 1 39 Epifyyttijäkälien esiintyminen, Kari Mikkola, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen ja Mikko Kuusinen 142 Karikeaineistojen avulla selvitetään muutoksia herkkien jäkälien esiintymisessä, Mikko Kuusinen 147 Leväpeite kuusen neulasilla merkki typpikuormasta Eeva-Liisa Jukola-Sulonen, Mikko Kuusinen ja Päivi Merilä 148 Neulasten pintamikrobit ja ilmansaasteet, Seppo Nevalainen .. 150 Aluskasvillisuuden muutokset, Kari Mikkola ja Eeva-Liisa Jukola-Sulonen 151 6.2 Sormipaisukarvejäkälän kemiallinen koostumus laskeuman kuvaajana, Eero Kubin 153 7. PAIKALLISIA METSÄVAURIOITA JA KOKEELLISIA TUTKIMUKSIA 159 7.1 Tausta-alueet 159 Pohjois-Suomen neulaskato kesällä 1987, Eero Tikkanen ja Hannu Raitio 159 Sallan puustovauriot, Hannu Raitio, Eero Tikkanen ja Pekka Nöjd 162 Lehtipuilla lehtikatoa Etelä-Suomessa, Hannu Raitio 166 7.2 Kuormitetut alueet 168 Havupuiden elinvoimaisuus Uudenmaan keskiosissa, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen ja Markku Korhonen 168 Typpilaskeuman vaikutukset turkistarhojen lähimetsissä, Ari Ferm, Jyrki Hytönen, Pekka Lähdesmäki, Pekka Pietiläinen ja Antti Pätilä 170 Tuhohyönteisten menestyminen kuormitetuilla alueilla, Kari Heliövaara ja Rauno Väisänen 176 7.3 Kokeellisia tutkimuksia 181 6 Männyntaimien alkukehitys saastuneessa maassa, Sara Niini ja Hannu Raitio 181 Happaman kastelun vaikutus sienitautien esiintymiseen, Martti Vuorinen 183 Ilmansaasteiden vaikutukset männyn neulastuholaisiin, Kari Heliövaara ja Rauno Väisänen 1 86 8. METSÄTUHOJEN TALOUDELLISET VAIKUTUKSET Keski-Euroopan metsätuhojen vaikutus Suomen metsäsektoriin, Heikki Seppälä, Risto Seppälä ja Markku Kallio 1 89 Suomen metsätuhojen taloudelliset vaikutukset, Heikki Seppälä, Risto Seppälä ja Markku Kallio 192 9. YHTEENVETOJA PÄÄTELMIÄ 193 Liite 1. Aineiston keruu, Arja Hyvärinen ja Heli Mikkelä 200 Liite 2. Laboratorion analyysimenetelmistä, Maija Jarva ja Arja Tervahauta 204 Termien selityksiä 209 Julkaisussa käytetyt kasvien, sienten ja eläinten nimet 212 Hakemisto 214 Kuusen ja männyn harsuuntumissapa, Eeva-Liisa Jukola-Sulonen 220 7 (METLA = Metsäntutkimuslaitos) Artikkelien kirjoittajat John Derome, MML, METLA, Rovaniemen tutkimusasema Ari Ferm, MMT, METLA, Kannuksen tutkimusasema Kari Heliövaara, dos., METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Heljä-Sisko Helmisaari, AAMT, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Tatu Hokkanen, AAMK, METLA, Metsänkasvatuksen tutkimusosasto Jyrki Hytönen, MML, METLA, Kannuksen tutkimusasema Arja Hyvärinen, FK, METLA, Metsäntutkimuslaitoksen kirjasto Risto Jalkanen, dos., METLA, Rovaniemen tutkimusasema Maija Jarva, FT, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Eeva-Liisa Jukola-Sulonen, FT, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Markku Kallio, prof., Helsingin kauppakorkeakoulu Pekka Kilkki (t), prof., METLA Markku Korhonen, FK, Juuan kunta, Peruskoulun yläaste Jari Kouki, FT, Helsingin yliopisto, Eläintieteen laitos Eero Kubin, dos., METLA, Muhoksen tutkimusasema Timo Kurkela, prof., METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Mikko Kuusinen, FK, Helsingin yliopisto, Kasvitieteen laitos Martti Lindgren, FK, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Pekka Lähdesmäki, prof., Oulun yliopisto, Kasvitieteen laitos Päivi Merilä, AAMK, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Kari Mielikäinen, prof., METLA, Metsänkasvatuksen tutkimusosasto Heli Mikkelä, MMK, METLA, Metsänkasvatuksen tutkimusosasto Kari Mikkola, FK, METLA, Rovaniemen tutkimusasema Eino Mälkönen, prof., METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Seppo Nevalainen, MH, METLA, Joensuun tutkimusasema Tiina Nieminen, MML, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Sara Niini, FK, Helsingin yliopisto, Kasvitieteen laitos Pekka Nöjd, AAMK, METLA, /Metsänkasvatuksen tutkimusosasto Kristina Palmgren, AAMK, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Pekka Pietiläinen, FL, METLA, Muhoksen tutkimusasema Antti Pätilä, AAMK, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto ja Helsingin yliopiston Lahden tutkimus- ja koulutuskeskus Hannu Raitio, FT, METLA, Parkanon tutkimusasema Maija Salemaa, FL, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Heikki Seppälä, AAMK, METLA, Metsien käytön tutkimusosasto Risto Seppälä, prof., METIA, Metsien käytön tutkimusosasto Michael Starr, Ph.D., METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Sirkka Sutinen, FT, METLA, Suonenjoen tutkimusasema Pekka Tamminen, AAMT, METLA, Metsäekologian tutkimusosasto Arja Tervahauta, FK, METIA, Metsäekologian tutkimusosasto Eero Tikkanen, FL, METLA, Rovaniemen tutkimusasema Martti Vuorinen, FK, METLA, Suonenjoen tutkimusasema Rauno Väisänen, FT, Vesi- ja ympäristöhallitus, Luonnonsuojelun tutkimusyksikkö Hannu Yli-Kojola, AAMK, METLA, Metsien käytön tutkimusosasto 8 Metsäluonto ja ilmansaasteet Alkusanat Metsäntutkimuslaitokselta on odotettu valtion tutkimus laitoksena vastauksia moniin vaikeisiin metsien tilaa kos keviin kysymyksiin. Keski-Euroopan metsävauriot ja Suo menkin metsissä havaitut muutokset ovat herättäneet jul kisen keskustelun maamme metsien terveydentilasta. Met sien kunnostaja niihin vakuttavista tekijöistä on julkaistu ja julkaistaan jatkuvasti monia tieteellisiä artikkeleita, mutta lisäksi on ollut tarvetta koota erillisiin artikkeleihin sisältyvästä tiedosta suomenkielinen kirja ilmansaastei den vaikutuksesta Suomen metsiin. Teokseen on koottu Metsäntutkimuslaitoksen tutkimus tietoa metsien terveydentilasta ja ilman epäpuhtauksien vaikutuksesta siihen. Tutkimustuloksia on saatu lähinnä Maa- ja metsätalousministeriön sekä Ympäristöministeri ön yhteisestä valtakunnallisesta Happamoitumistutkimus projektista (HAPRO, 1985-89) ja Metsäntutkimuslaitok sen Ilman epäpuhtauksien vaikutus metsiin -projektista (ILME, 1983-90). Mukana on myös tietoja Metsäntutki muslaitoksen pitkäaikaisista seurantatutkimuksista, mm. valtakunnan metsien inventoinneista aina 1920-luvulta lähtien. Vaikka tiedon kartuttamiseksi on tehty paljon työtä, monet kysymykset ovat vielä vastauksia vailla. Ympäristö muutosten tieteellinen tutkimus tuottaa vastauksia esitet tyihin kysymyksiin usein tarpeeseen nähden liian hitaasti. Kirja on laadittu siten, että siitä voi saada yleiskäsityk sen ilmansaasteiden vaikutuksesta metsiin, mutta koko sisällön omaksuminen edellyttää lukijalta hyvää biologian ja ekologian perustuntemusta. Kirjan tekemisessä ovat auttaneet lukuisten rahoittaji en lisäksi moniin kymmeniin nouseva tutkija- ja avustaja kunta. Heille kaikille Metsäntutkimuslaitos esittää par haat kiitoksensa. 9 Metsäntutkimuslaitos 1. Metsien tilaan vaikuttavat tekijät Metsien tilaan vaikuttavat sekä luontaiset tekijät että ih misen toiminta. Näiden vaikutukset voivat olla toisiaan vahvistavia tai heikentäviä. Luontaisia, metsien tilaan ja puiden elinvoimaisuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. ilmasto, maaperä, tuhon aiheuttajat kuten hyönteiset ja sienet, puiden perinnölliset ominaisuudet jne. Nämä ovat lisäksi vuorovaikutuksessa keskenään, esimerkiksi säätila vaikuttaa taudinaiheutta jien lisääntymis- ja leviämismahdollisuuksiin. Myös kas villisuuden keskinäinen kilpailu vaikuttaa puiden tilaan ja elinvoimaisuuteen. Ihminen vaikuttaa toiminnallaan metsien tilaan sekä suoraan, esimerkiksi metsiä käsittelemällä, että välillises ti muuttamalla metsien tilaan vaikuttavia luontaisia teki jöitä. Metsien hakkuu, maanpinnan käsittely ja metsäoji tus vaikuttavat puiden elinmahdollisuuksiin. Lisäksi ih misen toiminta saattaa vaikuttaa tuhohyönteisten ja tau dinaiheuttajien elinmahdollisuuksiin. Metsien hoitamatta jättäminen heikentää yleensä metsien tilaa, parantaa tu honaiheuttajien elinoloja ja lisää myös ilmansaastetuhojen sekä abioottisten tuhojen esiintymistodennäköisyyttä. Ihmisen toiminnan seurauksia ovat myös ilmansaasteet ja kasvihuoneilmiön voimistuminen. Ne vaikuttavat metsi en elinvoimaisuuteen sekä suoraan (esim. ilmansaasteiden myrkkyvaikutukset) että välillisesti maaperän, tuhonaihe uttajien ja muiden luontaisten tekijöiden kautta. 10 Metsäluonto ja ilmansaasteet 1.1 Metsien käyttö Suomen ilmastossa metsät kehittyvät luonnontilassa ta vallisesti joko tasaikäisinä tai ns. monijaksoisina metsinä, joissa on vähintään kaksi tasaikäistä tai verraten tasa ikäistä puukerrosta eli puujaksoa. Metsikön luonnonmu kaiseen kehitykseen eli sukkessioon kuuluvat keskimäärin kerran sadassa vuodessa toistuvat metsäpalot, jotka hävit tävät vanhan puuston joko kokonaan tai niin suuren osan siitä, että lehtipuiden ja männyn muodostama uusi puu sukupolvi pääsee alkuun. Luonnonmukaiseen kehitykseen kuuluu myös metsän orgaanisen aineen palaminen tai la hoaminen, jolloin siihen sitoutuneet ravinteet vapautuvat uudelleen kasvillisuuden käyttöön. Kuva 1. Koskiaho vuonna 1915. Valokuva: Olli Heikinheimo. Metsien käytön historiaa Ihminen on kautta aikojen pyrkinyt muuttamaan metsä ekosysteemin luonnonmukaista toimintaa. Vuosisatojen ajan Suomessa kaskettiin lähes kaikkia riittävän viljavilla kasvupaikoilla kasvavia metsiä. Kaskikausi päättyi tämän vuosisadan alussa, mutta vieläkin huomattava osa Itä- Suomen metsistä on vanhoille kaskialueille syntyneitä en simmäisen sukupolven metsiä. 11 Metsäntutkimuslaitos Kuva 2. Nykypäivän hoidettua metsää. Valo kuva: Erkki Oksanen. Kaskeaminen muutti metsien puulajirakennetta samaan tapaan kuin metsäpalo. Kuusen osuus väheni ja männyn sekä lehtipuiden osuudet kasvoivat. Kaskeamisen ohella myös karjan metsälaiduntaminen vaikutti puulajisuhteisiin. Kuusi kestää hyvin laidunnus ta, mutta sitä oli useimmiten vähän kasketuilla mailla. Toiseksi parhaiten laidunnusta kestää mänty; tuloksena olivat talojen lähistöllä männiköt, joista karja oli hävittä nyt koivun taimet. Ankarimmin laidunnetuilla hakamailla säilyi vain leppä. Mitä voimaperäisemmin ihminen metsää hoitaa ja mitä tarkemmin hän käyttää hyväkseen sen tuottaman biomas san, sitä kauempana metsä on luonnontilasta. Kauimpana luonnontilasta oltiin kaskikaudella, jolloin ihminen kaske si ja laidunsi metsiä sekä keräsi talvirehuksi ja kuivikkeik si oksat ja pienet puut. Asutus oli silloin Suomessa nykyis tä huomattavasti tasaisemmin jakautunut, ja vain syrjä seutujen karuimmat alueet jäivät metsänkäytön ulkopuo lelle, mutta sinnekin ulottui tervanpoltto ja järeiden saha puiden poiminta. Viime vuosisadan puolivälissä luonnonti laisia metsiä oli vain osassa Lappia sekä kitumaakalliolla ja soilla. 12 Metsäluonto ja ilmansaasteet Metsien käyttö nykyisin Metsäpalot ja alkeelliseen maatalouteen perustuva metsän käyttö eivät enää vaikuta Suomessa metsäekosysteemien tilaan. Nykyisin poistetaan uudistushakkuilla vanhat puus tot, jotka luonnontilassa ilman metsäpaloa vähitellen kuo lisivat antaakseen tilaa uusille puille, ja harvennushak kuilla otetaan talteen valtaosa luonnontilaisissa metsissä metsäpalojen välisinä aikoina kuolevista puista. Luonnon poistuma onkin viime vuosikymmeninä ollut metsissämme harvennushakkuiden ansiosta hyvin pieni, vain muutamia prosentteja hakkuupoistumasta. Maamme nykyisen metsäkuvan ovat muovanneet pää osin puun teollinen ja kotitarvekäyttö. Vain noin viidennes maamme metsistä on viljeltyjä, mutta viljelymetsienkin puista huomattava osa on syntynyt luontaisesti. Nykyisin suositaan metsien luontaista uudistamista aina kun se on mahdollista. Myös viljelytaimikoihin pyritään taimikon hoitovaiheessa jättämään luontaisesti syntyneitä taimia ja ohjaamaan metsien kehitystä sekametsiksi. Metsien käyttö ja terveys Metsien käyttö yleensä parantaa metsien terveydentilaa, sillä ihmisen edun mukaista on poistaa metsistä heikot puut ja estää jo ennakolta puiden kunnon huononeminen. Tällä vuosisadalla metsähygienia onkin hakkuilla pidetty hyvänä, mutta viime vuosina se on selvästi heikentynyt harvennushakkuiden puutteen ja vanhojen metsien run sastumisen myötä. Metsän käyttö voi myös heikentää puuston terveydenti laa. Koneellinen puunkorjuu vioittaa osaa kasvamaan jäte tyistä puista ja metsään jätetty puutavara edistää tuho hyönteisten lisääntymistä. Hakkuiden oikealla ajoittamisella voidaan myös puu lajirakennetta ohjata saasteita paremmin kestäviksi seka metsiksi. 1.2 Ilman laatu Suomessa Suomessa yleisimmin käytettyjä energialähteitä ovat öljy ja kivihiili. Viime vuosikymmenien aikana ydinvoima, kivi hiili, maakaasu ja turve ovat osittain korvanneet öljyn, jonka osuus energiankulutuksesta oli vielä 1970-luvun alus sa reilut 50 %, mutta on nykyään enää noin 30 %. Tärkeimpiä saastepäästöjä ovat rikin ja typen oksidit sekä hiukkaset, hiilivedyt, häkä ja hiilidioksidi, joita syn tyy lähinnä fossiilisten polttoaineiden käytöstä ja teolli suusprosesseista. Happamoitumisen kannalta keskeisiä 13 Metsäntutkimuslaitos ovat rikin ja typen oksidit (rikkidioksidi S02, typpimonok sidi NO ja typpidioksidi N0 2 ) sekä emäksiset päästöt. Saas teita poistuu ilmasta esimerkiksi maahan ja kasvillisuu teen laskeuman muodossa. Rikkilaskeuma Suomen rikkilaskeumasta noin kolmannes on peräisin omis ta päästöistä, loput kulkeutuvat maan rajojen ulkopuolelta (kuva 3). Valtioneuvoston päätöksessä ilman laadun oh jearvoista vuodelta 1984 on asetettu tavoitteeksi, ettei rik kilaskeuma laajoilla maa- ja metsätalousalueilla tai luon nonsuojelun kannalta merkityksellisillä alueilla saisi ylit tää 0,5 g/m 2/v eli 5 kg/ha/v. Suuren energiankulutuksen takia Suomen rikkipäästöt kasvoivat voimakkaasti aina 1970-luvulle saakka (kuva 4). Tämän jälkeen tapahtuneiden energiataloudellisten muu tosten ja päästörajoitusten myötä ne ovat vähentyneet huo mattavasti. Suomen rikkidioksidipäästöt olivat vuonna 1989 yhteensä noin 240 000 tonnia, ja niiden odotetaan pienene vän edelleen. Nykyisistä rikkidioksidipäästöistä lähes 80 % on peräisin energian tuotannosta, loput 20 % lähinnä teollisuudesta. Sen sijaan liikenne ei ole merkittävä rikki lähde. Typpilaskeuma Suomessa typen oksidipäästöistä peräisin olevasta typpi laskeumasta (kuva 5) yli 80 % kantautuu maan rajojen ulkopuolelta. Yli puolet typen oksidien päästöistä aiheut taa liikennne, loput lähinnä energiantuotanto, ja vain pie nen osan teollisuus. Typen oksidien päästöissä ei ole tapah tunut eikä ole odotettavissa yhtä selvää vähenemistä kuin rikkipäästöissä. Vuonna 1988 typpidioksidipäästöt olivat lähes 280 000 tonnia, mutta seuraavan kymmenvuotiskau den kuluessa päästöjen ennustetaan vielä nousevan. Pit källä tähtäyksellä typpioksidien päästöjä pyritään kuiten kin alentamaan. Emäskationilaskeuma Happamoittavien aineiden lisäksi ilmassa on myös emäk sisiä, esimerkiksi lentotuhkasta peräisin olevia hiukkasia. Sadeveden mukana tulevassa laskeumassa onkin huomat tavasti ns. emäskationeja, joita ovat esimerkiksi kalium (K+), kalsium (Ca 2+) ja magnesium (Mg 2+ ). Vetyionilas keumaan verrattuna emäskationilaskeumaa on eniten Kaakkois-Suomessa ja vähiten Lapissa (kuva 6). Kaakkois- Suomi kuuluukin Viron palavankiven päästöjen vaikutus alueeseen. Karja-ja turkistalousalueilla tyypillisenä esiin tyvästä ammoniumista ks. tarkemmin Typpilaskeuman vaikutukset turkistarhojen lähimetsissä, s. 170. 14 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 3. Rikkilaskeuma Suomessa vuonna 1987 Ilmatieteen laitoksen mallilaskelmien perusteella. Kuva 4. Suomen rikkipäästöt rikkidioksidiksi laskettuna vuosina 1950-89. Lähteet: Ympäristöministeriö, Kauppa- ja teollisuus ministeriö. 15 Metsäntutkimuslaitos Kuva 5. Kokonaistypen laskeuma vuonna 1989 Vesi- ja ympäristöhallituksen mittausten perusteella. Ilmansaasteet ja laskeuma Kaasumaiset rikki-ja typpiyhdisteet säilyvät ilmakehässä yleensä korkeintaan muutaman vuorokauden. Tänä aika na ne kulkeutuvat ilmavirtojen mukana, laimenevat vähi tellen ja poistuvat ilmasta. Ilmakehässä ollessaan ja kul keutuessaan useat ilmansaasteet muuttavat kemiallista koostumustaan. Rikkidioksidi hapettuu sulfaatiksi (S0 4 ) ja typpimonoksidi typpidioksidiksi. Nämä voivat reagoida edelleen muiden ilman aineosien kanssa, jolloin muodos tuu mm. kasvillisuudelle haitallista rikki- ja typpihappoa (h 2 so 4, hno 3 ). Lisäksi esimerkiksi typpidioksidi hajoaa auringonsätei den vaikutuksesta. Muun muassa tämän reaktion yhtey dessä syntyy otsonia (0 3). Otsoni säätelee typen oksidien lisäksi myös muiden ilmassa esiintyvien yhdisteiden muo dostumista, esimerkiksi veteen liuenneen rikkidioksidin hapettumista rikkihapoksi. Saastuneessa ilmassa onkin yleensä suhteellisen paljon otsonia. Suomessa rikki-ja typ pilaskeumat ovat moniin muihin Euroopan maihin verrat- 16 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 6. Tärkeimpien katio nien suhteelliset osuudet laskeumassa Ilmatieteen laitoksen mittauksiin perus tuen. Kaliumia ei mitattu Virolahdella eikä Ähtärissä (*). Kuva 7. Rikki- ja typpilas keumatasot Suomessa ja Keski-Euroopassa. Pylväät osoittavat keskimääräiset tasot ja janat vaihteluvälit. Lähteet: EMEP, Vesi- ja ympäristöhallitus. tuna kuitenkin melko pieniä (kuva 7). Euroopan talouskomission (ECE) ehdottama kasveille kasvukauden aikana haitallisena pidettävä ns. kriittinen otsonipitoisuus on 50 |ig/m :! . Tämänkaltaisten kriittisten rajojen määrääminen ei kuitenkaan ole yksiselitteistä, ja Suomen mittauksissa tämä kriittisen otsonipitoisuuden raja ylittyy hyvin usein (kuva 8). Ilman saasteet joutuvat kasvillisuuteen ja maahan mär kä- tai kuivalaskeumana. Märkälaskeuma muodostuu sa depisaroihin liuenneista aineista. Kuivalaskeuma, joka voi olla hiukkasmaista tai kaasumaista, kulkeutuu ilmavirta usten mukana kasvillisuuteen, veteen, maahan ja muille pinnoille. Kuivalaskeuman tarkka mittaaminen on osoit tautunut hankalaksi, ja sen osuus kokonaislaskeumasta voi olla huomattava. 17 Metsäntutkimuslaitos Kuva 8. Otsonipitoisuuden seitsemän tunnin keskiarvot (klo 9-16) mitattuna Utössä, Virolahdella, Ähtärissä ja Oulangalla Ilmatieteen laitoksen mittaus ten mukaan. 18 Metsäluonto ja ilmonsoosteet Ilmansaasteiden aiheuttamat ympäristöongelmat Ilmansaasteiden ympäristöhaitat voivat johtua joko niiden kemiallisista ominaisuuksista, suurista määristä ja/tai pit käaikaisesta altistuksesta. Suomessa on sekä paikallisia, ts. alueellisesti varsin rajoittuneita, että laajalle alueelle ulottuvia ilmansuojelu-ongelmia. Pahimmat paikalliset on gelmat aiheutuvat yleensä liikenteen päästöistä. Lisäksi mm. helposti laskeutuvien suurikokoisten hiukkasten (esim. pöly) ja erityisen reaktiivisten aineiden (esim. fluoridi-ioni) vaikutukset rajoittuvat selvimmin päästölähteiden lähi ympäristöön. Kun sateita ja sekoittavia ilmavirtauksia (erityisesti pystyvirtauksia) on vähän, monet ilmansaasteet kulkeutu vat pitkien matkojen, jopa satojen tai tuhansien kilometri en päähän päästölähteestä. Aiheesta enemmän Energiakomitean mietintö. Komiteanmietintö 1989:11. Kauppi, P., Anttila, P., Karjalainen-Balk, L., Kenttämies, K., Kämä ri, J. & Savolainen, I. (toim.). 1990. Happamoituminen Suomessa. HAPROn loppuraportti. YM:n Saija A/1990. Ympäristöministe riö, ympäristönsuojeluosasto. Ilmansuojelu Suomessa. 1989. Esite 14/1989. Ympäristöministeriö, ympäristönsuojeluosasto. Ympäristökatsaus 1/1991. Päästöt ja ilman laatu. Ympäristötieto keskus. 1.3 Ilmansaasteet ja kasvillisuus Ilmansaasteiden haitalliset vaikutukset metsien tervey dentilaan, ja erityisesti niiden puuntuotantoon, lienevät ympäristön keskeisin ja huomioiduin uhka. Ilman laadun muutokset vaikuttavat kuitenkin kaikkiin maapallon ekosysteemeihin. Ilmansaasteet vaikuttavat kasviyhdyskuntien rakentee seen ja lajistoon. Jotkut lajit voivat kärsiä jo suhteellisen pienistä haitallisten aineiden laskeumista, toiset puoles taan voivat käyttää muilta lajeilta vapautuvan kasvutilan hyväkseen tai hyötyä laskeuman lannoittavasta vaikutuk sesta. Ilmansaasteiden takia täysin ilman kasvillisuutta olevia alueita, "teollisuusaavikoita", tavataan pahojen saas telähteiden ympäristössä esimerkiksi Keski-Euroopassa ja Kuolan alueella suurten metallisulattojen ympäristössä. Kasveille haitallisimpia ilmansaasteita ovat rikki, typ pi, raskasmetallit, otsoni ja fluori. Ne haittaavat kasvien elintoimintoja tai vaurioittavat kasveja suoraan tai välilli sesti esimerkiksi maaperää muuttamalla (kuvat 9 ja 10). 19 Metsäntutkimuslaitos Kuva 9. Ilmansaasteet vaikuttavat kasvillisuuteen tunkeutumalla suoraan kasvin solukoihin ja välilli sesti maaperän ja sen eliöiden kautta. Ilmansaasteiden suorat vaikutukset Vahvat hapot voivat syövyttää kasvien pintaa suojaavaa ns. kutikulakerrosta. Myös kasvin ilmarakojen toiminta voi häiriytyä. Ilmarakojen avautuminen ja sulkeutuminen on tarkkaan säädeltyjä herkkä prosessi. Kosteassa ilmas sa ilmaraot ovat auki ja kaasut pääsevät vaivattomasti lehtisolukkoon. Kohonnut ilmankosteus voikin altistaa kas vit typen ja rikin oksidien aiheuttamille vaurioille. Päästy ään lehtisolukkoon typen ja rikin oksidit voivat liueta solu nesteisiin muodostaen happoa, joka aiheuttaa soluvaurioi ta ja kasvinosien pysyviä muutoksia. Vaikka solut eivät kuolisikaan, niiden aineenvaihdunta saattaa häiriytyä. Ilmansaasteiden suorat vaikutukset voimistuvat, jos kasvi on jo muutenkin altistunut erilaisille stressitekijöil le, kuten kylmyydelle ja kuivuudelle. Ilmansaasteiden välilliset vaikutukset Maaperän happamoituminen lienee tunnetuin ilman saas tumisen epäsuorista vaikutuksista. Happamoitumisen seu rauksena kasveille tärkeitä emäsravinteita (esim. Mg, Ca, 20 Metsäluonto ja ilmansaasteet K) huuhtoutuu maaperästä ja maahiukkasista vapautuu haitallista alumiinia ja raskasmetalleja. Tämä saattaa häi ritä kasvien ravinnetasapainoa, jolloin kasvin vastustus kyky sienitauteja ja tuhohyönteisiä vastaan alenee. Happamoituminen vaikuttaa myös maaperän pieneliös töön, jolla on tärkeä tehtävä karikkeen (mm. kuolleiden kasvinosien) hajottajana takaisin kasveille käyttökelpoi siksi ravinteiksi. Happamoituminen voi myös heikentää kasvien elinvoimaisuutta vaurioittamalla mykorritsoja eli sienijuuria, joiden avulla sekä metsäpuut että monet muut kasvit ottavat maasta vettä ja ravinteita. Rikki Nykyisen käsityksen mukaan rikkiyhdisteet ovat kasveille haitallisimpia ilmansaasteita. Niiden vaikutuksia on myös eniten tutkittu. Rikki vaikuttaa kasveihin joko suoraan kaasumaisina yhdisteinä (rikkidioksidi S0 2 ) tai esimerkik si lisäämällä maaperän happamuutta. Rikki on kasveille myös välttämätön ravinne mm. val kuaisaineiden rakenneosana, eivätkä kasvit tule toimeen täysin rikittömällä kasvualustalla. Kasveja vaurioittavana pidetään kuitenkin jo vuosittaista n. 20 |xg/m3 ylittävää rikkidioksidipitoisuutta. Viime vuosikymmeninä on rikki pitoisten fossiilisten polttoaineiden runsas käyttö monin paikoin nostanut ilman ja sadeveden rikkipitoisuutta edel lä mainittua arvoa suuremmiksi. Ilmakehän kohonnut hii lidioksidipitoisuus saattaa myös lisätä rikkidioksidin hai tallisia vaikutuksia kasveihin. Typpi Typpi on tärkeä kasvinravinne. Metsämaassa on usein niukasti kasveille käyttökelpoista typpeä, minkä vuoksi sitä on käytetty lannoitteena puuston kasvun lisäämiseksi. Ilmassa typpeä on runsaasti, mutta kasvit eivät normaalis ti pysty sitä käyttämään. Esimerkiksi leppä ja hernekasvit pystyvät sitomaan typpeä juurinystyräbakteeriensa avulla suoraan ilmasta. Erilaisissa reaktioissa, esimerkiksi or gaanisten aineiden hajotessa tai palaessa, syntyviä typpi yhdisteitä kasvit voivat sen sijaan käyttää hyväkseen. Lii ka liukoinen typpi häiritsee kuitenkin kasvien elintoimin toja. Typen palamistuotteet, typpioksidit (NO x ), muodostavat auringon valon vaikutuksesta ns. fotokemiallisissa reakti oissa otsonia (0 3 ), joka on kasveille myrkyllistä jo pieninä kin pitoisuuksina. Yhdessä esiintyessään typen ja rikin oksidit myös vahvistavat toistensa haittavaikutuksia. Liikenne, maatalous ja teollisuus ovat suurimmat typpi laskeuman lähteet. Suhteellisen vähäinenkin typpilas keuma voi muuttaa kasvillisuutta siten, että kasvilajistos sa yleistyvät alkuperäistä viljavamman kasvupaikan lajit. 21 Metsäntutkimuslaitos Kuva 10. Esimerkki ilman saasteiden reaktioista sekä lehden pinnan ja ympäröi vän ilman välisistä rikki- ja typpivirroista. Hiukkaset laskeutuvat joko kuivina tai sadeveden mukana. Kaasut kulkeutuvat suoraan lehtiin tai imeytyvät ensin hiukkasiin. Keski-Euroopassa mitatut jopa sadan kilon vuotuiset typ pilaskeumat hehtaarille häiritsevät kasvien ja maaperän välistä tasapainoa. Raskasmetallit Erityisesti liikenteen päästöistä kertyy luontoon raskas metalleja, mm. lyijyä ja kadmiumia. Metallinjalostusteolli suus tuottaa ilmaan mm. kupari-, rauta-ja kromiyhdistei tä. Jotkut metallit ovat kasveille pieninä määrinä elintär keitä ns. hivenravinteita, mutta liian suuret määrät ovat myrkyllisiä. Otsoni Ilmakehän stratosfäärikerroksen yli 10 km:n korkeudella sijaitseva otsonivaippa suojaa eliöitä haitalliselta UV-sä teilyltä, mutta maanpinnan läheisyydessä otsonilla voi olla kasveille selviä myrkkyvaikutuksia. Kasveille haitallisena pidetään kasvukaudella päiväsaikaan 50 ug/m 3 ylittäviä ilman otsonipitoisuuksia. Selkeimmät otsonivauriot met säpuilla on kuvattu Kalifornian vuoristoissa, mutta viime aikoina on odotettu vaurioita ilmenevän myös pohjoisissa havumetsissä. Otsoni on kemiallisesti hyvin aktiivinen kaasu. Jou tuessaan kasvisoluun se voi häiritä ilmarakojen toimintaa ja aiheuttaa siten ongelmia kasvin vesitaloudelle. Se va hingoittaa myös solukalvoja muuttamalla kalvojen rasva molekyylien sidoksia. Viherhiukkaset rappeutuvat herkäs ti jo suhteellisen alhaisissa otsonipitoisuuksissa, ja siten kasvin yhteyttämiskyky heikkenee. Akuutit otsonivauriot ilmenevät kasvien lehdissä pieninä (0,1-1 mm) vaaleina tai ruskeina läikkinä ilmarakojen kohdalla. 22 Metsäluonto jo ilmansaasteet Otsonin osuutta Suomen metsävaurioihin ei ole vielä varmuudella voitu osoittaa. Puissa ilmeneviä oireita tutki taan kuitenkin entistä perusteellisemmin ja monipuoli semmin, jolloin myös otsonin osuus mahdollisiin metsä vaurioihin selvinnee. Aiheesta enemmän Kärenlampi, L. 1990. Maaekosysteemit vaarassa uhkat ilma kehästä. Kuopion Luonnon Ystäväin Yhdistys r.y. 111 s. 1.4 Metsämaa Suomen maaperän pinnanmuodot ja rakenne ovat pääasi assa mannerjäätikön ja sen sulamisvesien toiminnan ai kaansaannosta. Jääkauden jälkeisestä paljastumisestaan lähtien maaperän pintaosa on vähitellen muuttunut, josta on osoituksena maan pintakerrokseen kehittynyt maan nos. Tämä hyvin hitaasti etenevä luontainen muutosilmiö happamoittaa vähitellen pintamaata ja heikentää sen ra vinteisuutta. Metsämaa on siten luonnontilassakin jatku vien muutosten alainen, vaikka maa on yksi metsäekosys teemin vakaimmista osista (kuva 11). Maaperä koostuu maalajeista, jotka ovat syntyneet eri aikoina ja erilaisissa luonnonoloissa joko kallioperän ra pautumistuotteista tai eloperäisistä aineksista. Moreeni maat, jotka sisältävät kaikkia raekokoja sekaisin, ovat meillä vallitsevia. Metsien kasvuedellytykset moreenimailla vaihtelevat suuresti maaston pinnanmuotojen sekä maan kivisyyden ja tiiviyden mukaan. Lajittuneiden maiden ominaisuudet määräytyvät suureksi osaksi yhden tai kahden valtalajit teen perusteella. Karkearakeiset lajittuneet maat ovat pää sääntöisesti kuivia kankaita; hienorakeiset maat taas on suureksi osaksi raivattu maatalouden käyttöön. Suokasvillisuuden maatuneista jäännöksistä syntyneet turvemaat peittävät kolmanneksen maa-alasta, eniten nii tä on Pohjanmaalla, Keski-Lapissa ja Kainuussa. Turpeel la on kyky vastustaa mm. happamuuden muutoksia, joten hapan laskeuma ei ole turvemailla samanlainen riskitekijä kuin kangasmailla. 23 Metsäntutkimuslaitos Metsämaan viljavuus Kuva 1 1. Suomessa vallitseva maannostyyppi on podsolimaannos. Metsien kasvuedellytykset määräytyvät ilmasto- ja maa perätekijöiden yhteisvaikutuksesta. Nämä kasvupaikka tekijät liittyvät usein saumattomasti toisiinsa, sillä esi merkiksi lämpötila ja sademäärä vaikuttavat puiden kas vuun sekä ilman että maan välityksellä. Metsämaiden viljavuus määräytyy pääpiirtein siten, että Pohjois-Suomessa ilmastolliset tekijät, lähinnä alhainen lämpötila, rajoittavat selvimmin metsien kasvua ja kehi tystä. Sen sijaan Etelä-Suomessa maaperälliset tekijät, kuten ravinteiden, erityisesti typen, niukkuus moreeni mailla ja sen lisäksi veden puute karkearakeisilla lajittu neilla mailla ovat usein minimitekijöitä. Maan viljavuus riippuu siten ratkaisevasti hienosta maa-aineksesta, joka 24 Metsäluonto ja ilmansaasteet on ravinteiden pääasiallinen lähde. Sen lisäksi hieno maa aines säätelee veden varastoitumista maahan. Metsämaan viljavuuden alueellisesta vaihtelusta saa daan käsitys eri kasvupaikkatyyppien esiintymisen perus teella. Esimerkiksi Hämeen ja Savon lehtokeskuksissa vil javat kasvupaikat ovat yleisempiä kuin muualla, ja veden jakajilla ja harjualueilla esiintyy keskimääräistä runsaam min karuja kasvupaikkoja. Luontainen ja ihmisen aiheuttama maan happamoituminen Luontaisten tekijöiden lisäksi myös ihmisen monet toimen piteet, kuten kaskeaminen, puunkorjuu, kulotus, maan muokkaus, puulajivalinta sekä saasteiden päästöt, vaikut tavat maan viljavuuteen. Esimerkiksi kaskialoja on arvioi tu olleen Suomessa viime vuosisadalla yli 4 milj. hehtaaria, ja Mikkelin läänissä peräti yli 60 % kasvullisen metsä maan pinta-alasta. Kaskeaminen ja varsinkin siihen liitty nyt lepän ja koivun yleistyminen on parantanut maan ominaisuuksia havumetsiin verrattuna, mutta kaskikau den aiheuttamat piirteet ovat nyt väistymässä metsistäm me. Suosimalla koivua sekapuuna voidaan vähentää humuk sen happamuutta ja siten edistää maan biologista aktiivi suutta ja ravinteiden kiertoa. Toisaalta puunkorjuu ja sen aiheuttama ravinteiden menetys, joko suoranaisesti kor jattavan puutavaran mukana tai ravinteiden lisääntyneen huuhtoutumisen vuoksi, edistää maan happamoitumista. Ilman epäpuhtauksien aiheuttaman happaman kuormi tuksen seurauksena arvioidaankin ravinteiden huuhtoutu misen ja maan happamoitumisen voimistuvan. Suhteelli sen alhaisetkaan pH-arvot eivät sinänsä ole vahingollisia kasveille, sillä metsäkasvillisuus on sopeutunut happa maan maaperään ja osaltaan ylläpitää maan happamuut ta. Maan happamuudella on kuitenkin hyvin suuri merki tys siksi, että se vaikuttaa niin ravinteiden saatavuuteen kuin myös kasveille myrkyllisten aineiden liukenemiseen ja saostumiseen maassa. Metsien kannalta maan happa moitumisen keskeisin merkitys onkin sen aiheuttamissa muutoksissa ravinteiden saatavuuteen. Maan pintakerrosten happamuusaste riippuu maan pus kurikyvystä eli kivennäisaineksen ja orgaanisen aineen ominaisuuksista vastustaa pH:n muutoksia. Heikoin pus kurikyky on lajittuneilla, karkearakeisilla ja vähähumuk sisilla mailla. Happamasta laskeumasta aiheutuvia muu toksia on vaikea erottaa metsämaassa joko luontaisesti tapahtuvasta tai metsien hyväksikäytöstä johtuvasta kehi tyksestä. Metsämaiden happamoitumista on tarkasteltu luvussa 3.3 Metsämaan happamoitumistilanne Suomessa, s. 54. 25 Metsäntutkimuslaitos Aiheesta enemmän Haavisto, M. (toim.) 1983. Maaperäkartan käyttöopas. Geologinen tutkimuslaitos. Opas 10. 80 s. Mälkönen, E. 1991. Metsämaa ja sen hoitaminen. Tapion taskukirja, s. 134—145. Kustannusosakeyhtiö Metsälehti, Helsinki. Okko, V. 1964. Maaperä. Teoksessa: Rankama, K. (toim.). Suomen geologia, s. 239-332. Kirjayhtymä. Tamminen, P. 1990. Metsämaiden alueellinen viljavuus. Metsäntut kimuslaitoksen tiedonantoja 370: 61-72. Tamminen, P. & Mälkönen, E. 1986. Kangasmaiden herkkyys hap pamoitumiselle. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 210. 25 s. 1.5 Metsien sieni- ja eläintuhot Kasvitautien esiintyminen ja voimakkuus ovat riippuvai sia sekä isäntäkasvista, ympäristöstä että taudinaiheutta jasta. Taudin puhkeaminen edellyttää, että aggressiivinen taudinaiheuttaja pystyy tehokkaasti tartuttamaan alttiin isäntäkasvin. Tartuttamisen eli infektion edellytyksenä ovat puolestaan lisääntymisyksiköiden leviämiselle ja itämisel le suotuisat olot. Mm. perimä, ilmasto- ja sääolot sekä maaperän happi-, kosteus-ja ravinnesuhteet voivat lisätä isäntäkasvin alttiutta taudille. Ihmisen toimenpiteet voivat monin tavoin vaikuttaa tautien esiintymiseen. Esimerkiksi viljelymateriaalin al kuperän valinta, korjuutoimet, lannoitus ym. voivat vä hentää tai lisätä tautiriskiä. Ihmisen vaikutus voidaankin nähdä uutena isäntäkasvi/taudinaiheuttaja/ympäristö-suh teeseen vaikuttavana tekijänä. Eläimistä metsätuholaisena pidetään sellaista lajia, joka aiheuttaa taloudellista vahinkoa metsissä. Puustoa vahin goittava laji voi äkillisesti runsastua mm. abioottisten teki jöiden (sää, kuivuus, kylmyys jne.) nopeiden muutosten, populaation yksilöiden perimän äkillisen muutoksen, luon taisten vihollisten kuten petojen, loisten ja taudinaiheutta jien vähenemisen, sekä ravintokasvien laadullisten tai määrällisten muutosten tai puolustuskyvyn heikkenemi sen seurauksena (kuva 12). Runsaana esiintyessään eräät tuholaiset voivat murtaa terveidenkin puiden puolustuk sen. Metsätuhohyönteiset aiheuttavat vahinkoa syömällä ravintokasvistaan joko juuria, runkoa, lehtiä, neulasia, ver soja, kukkia tai siemeniä, tai imemällä siitä nesteitä. Tu honaiheuttajana merkittävien lajien osuus koko metsän eliökunnasta on hyvin pieni verrattuna vaikutukseltaan harmittomien tai hyödyllisten lajien määrään. 26 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 12. Ruskomäntypisti äisen runsauden muutokset kaavamaisesti esitettynä tietyllä paikalla. Luontaiset viholliset säätelevät pistiäi sen populaatiokokoa lajin tiheyden ollessa alhainen (A). Pistiäinen runsastuu nopeasti tuhotasolle (T) tiheyden noustessa syystä tai toisesta yli kynnystason (K); luontaiset viholliset eivät enää kykene pitä mään tuholaiskantaa alhaisena. Jonkin ajan kuluttua pistiäisen popu laatiokoko laskee nopeasti vihollisten runsastuttua ja ravinnon vähennyttyä. Mäntypistiäistuho voi kestää muutamia vuosia. Suomen metsissä esiintyy moniin muihin maihin ver rattuna suhteellisen vähän eläinten aiheuttamia tuhoja. Nuorten, tasaikäisten, yhtä puulajia kasvavien metsien runsastuminen samoin kuin vanhojen aarnimetsien ja luon nonkulojen väheneminen on johtanut eräiden hyönteislaji en taantumiseen. Metsissä tapahtuu myös erilaisia abioottisia tuhoja ku ten esimerkiksi myrsky-ja lumituhoja. Ne vaikuttavat usein myös välillisesti hyönteisten tai sienien esiintymismahdol lisuuksiin muuttamalla metsäekosysteemiä sekä heikentä mällä puiden elinvoimaisuutta. Abioottisia tuhoja voidaan usein torjua metsien hoidolla. Suomessa esiintyviä tuholaisia on esitelty tarkemmin luvussa 5.1 Metsiemme tärkeimpiä sienitauteja ja tuholai sia, s. 127. Ihmisen toiminnan vaikutus hyönteis- ja sienituhoihin Puiden kasvukunnosta huolehtiminen esimerkiksi oikea aikaisilla harvennuksilla on eräs tärkeimpiä tuhoja vähen täviä toimenpiteitä. Metsien hoidossa tulisi huolehtia siitä, että kullekin kasvupaikalle valitaan oikea ja alkuperäl tään sopiva puulaji, ja että sairaat puut poistetaan tautia levittämästä. Korjuuvaurioiden välttäminen sekä puu tavaran korjaaminen pois metsistä ennen tuhohyönteisten parveiluaikaa ovat tärkeitä torjuntatoimenpiteitä. Puiden ravinnetasapainosta ja vesitaloudesta huolehtiminen tar vittaessa lannoituksilla tai ojituksilla parantaa myös pui den kestävyyttä tuhoja vastaan. 27 Metsäntutkimuslaitos Ilmansaasteet vaikuttavat yhtä aikaa sekä puihin että tuholaisiin ja myös näiden luontaisiin vihollisiin. Isäntä kasvin heikentyminen voi merkittävästi lisätä joidenkin tuholaisten lisääntymismahdollisuuksia. Sieni- tai hyön teistuhojen yleistymistä ilmansaasteiden takia ei kuiten kaan voida pitää yleisenä sääntönä, vaan eri tekijöillä voi olla hyvin monimutkaisia vuorovaikutussuhteita. Nämä riippuvat puiden kunnosta, stressitekijöiden voimakkuu desta ja kestosta, tuholaislajin käyttäytymisestä ja sen kannan suuruudesta. Eri stressitekijöiden suhdetta on py ritty kuvaamaan luokittelemalla ne altistaviin, myötävai kuttaviin tai laukaiseviin. Vaikka yksikin riittävän voima kas stressi voi merkittävästi heikentää puiden kuntoa, useimmiten on kyse "kompleksioireesta", jossa epäpuhtau det ovat yksi monesta vaikuttavasta tekijästä. Ilmansaasteet ja sienitaudit Puiden heikentyminen ilmansaasteiden joko suorien tai epäsuorien vaikutusten takia lisää sellaisia taudinaiheut tajia, jotka pystyvät elämään sekä elävässä että kuolleessa kasvisolukossa (ns. fakultatiiviset parasiitit). Ehdottomat loiset (vain elävissä kasveissa elävät) kuten esimerkiksi ruostesieniin kuuluvat tervasroso, versoruoste ja kuusen suopursuruoste yleensä vähenevät ainakin suurissa ilman saastepitoisuuksissa. Ilmansaasteiden vaikutuksesta voivat lisääntyä lahot tajasienet ja tietyt neulaskaristesienet. Pienienkin rikki dioksidipitoisuuksien on laboratoriossa havaittu lisäävän juurikäävän rihmaston kasvua, kun taas otsonikaasutuk set ovat puolestaan vähentäneet kasvua ja itiöiden infek tiokykyä. Toisaalta mm. otsonivaurioista kärsineiden män tyjen puuaineen ja juurten on havaittu olevan hyvin alttii ta juurikääpätartunnalle. Juurikääpä ja mesisieni ovat olleet yleisiä taudinaiheuttajia teollisuusalueiden metsis sä mm. Puolassa. Rhizosphaera kalkhoffii-karistesienen on kokeellisesti osoitettu runsastuneen punamännyllä Japanissa rikkidi oksin lisääntyessä. Tätä sientä samoin kuin Lophoder mium-lajeja on ollut paljon mm. Saksan kuusikoissa, ja niiden merkityksestä on siellä keskusteltu runsaasti. Il meisesti ne samoin kuin useat muutkin tavallisesti vain heikosti patogeeniset neulassienet runsastuvat, kun pui hin vaikuttaa mikä tahansa ylimääräinen stressitekijä. Versosurman eli versosyövän ja ilmansaasteiden yhte yksistä ei toistaiseksi ole varmoja todisteita. Kokeissa ha pansade- tai rikkidioksidikäsittelyt eivät yleensä ole lisän neet tautia. Suomen kaupunki-ilmassa tai Saksassa esiin tyvien pitoisuuksien mukainen rikkidioksidikäsittely on jopa vähentänyt tautia, koska sieni-itiöitä on ollut vähän. Ilmansaasteiden pitkäaikaisesta vaikutuksesta taudin alttiuteen esimerkiksi puille käyttökelpoisten ravinteiden vähenemisen kautta ei kuitenkaan ole tutkimuksia. 28 Metsäluonto ja ilmansaasteet Ilmansaasteet ja tuhohyönteiset Tuhohyönteiset lisääntyvät usein heikentyneissä puissa. Sen on arveltu liittyvän puissa tapahtuneisiin biokemialli siin ja fysiologisiin muutoksiin. Ympäristön ja puun hei kentymisen vaikutusta hyönteistuhoihin on usein vaikea eritellä, koska esimerkiksi kuivat ja lämpimät kaudet suo sivat hyönteisiä mutta heikentävät samalla puita. Lisäksi puun stressin määritteleminen on vaikeaa. Sitä on yritetty kuvata erilaisin tunnuksin, jotka liittyvät puun vesitalouteen, fotosynteesiin tai liukoisen typen, amino happojen ja puolustusyhdisteiden määrään. Puulajien vä lillä on lisäksi suuria eroja stressin ilmenemisessä, ja stres si vaikuttaa edelleen eri tavoin äkämänmuodostajiin, pure va-ja imeväsuisiin hyönteisiin, miinaajiin ja nilansyöjiin. Äkämiä muodostavat hyönteiset suosivat suuria, hyvin kasvaneita kasvisolukoita, koska muninta ja toukkien kas vaminen onnistuu niissä parhaiten. Ympäristön aiheutta ma stressi taas vähentää solujen, silmujen ja versojen kas vua, joten ilmansaasteet yleensä vähentävät äkämänmuo dostajia. Suurin osa saasteiden ja hyönteisten välisistä tutki muksista käsittelee purevasuisia hyönteisiä kuten perhos ja pistiäistoukkia. Useimmiten puun stressi on vaikutta nut näiden hyönteisten toukkiin kielteisesti. Liukoisen ty pen lisääntyminen on toukille edullista, mutta neulasten puolustusyhdisteiden pitoisuuksien nousu on taas niille haitallista; kokonaisvaikutus on kuitenkin epäedullinen. Kasvisolukkojen sisällä elävät miinaajat ilmeisesti hyö tyvät jonkin verran ilmansaasteista. Neulasten miinaajat kykenevät välttämään pihkatiehyeiden terpeeniyhdisteet elämällä neulasen mesofyllisolukossa. Näin ne pystyvät hyötymään isäntäkasvin typpipitoisuuden noususta ja vält tävät sen haitalliset vaikutukset paremmin kuin koko neu lassolukkoa syövät hyönteiset. Imeväsuiset hyönteiset, esimerkiksi kirvat ja punalati kat (kuva 13), hyötyvät tutkimusten mukaan enemmän kuin muut hyönteiset ilmansaasteista ja isäntäkasvin stres sistä. Kasvinesteitä imevien hyönteisten määrät kasvavat yleensä, jos niillä on runsasravinteista ja typpipitoista ra vintoa. Lisäksi haitallisia yhdisteitä on ilmeisesti vähem män kasvinesteissä kuin esimerkiksi lehtisolukossa. Kas vin stressin aiheuttama liukoisen typen lisäys näkyykin erityisen hyvin kirvojen koon ja populaatiotiheyden äkilli senä kasvuna. Monille nilaa syöville hyönteisille, erityisesti kaarna kuoriaisille, puun heikentyminen ja puolustuskyvyn mur tuminen on elinehto. Kokeellisesti on osoitettu, että hei kentyneissä puissa kaarnakuoriaisten iskeytymiskyky ja jälkeläisten tuotto ovat suurempia kuin kontrollipuissa. Kaarnakuoriaisilla isäntäpuun stressin tutkiminen on eri tyisen vaikeaa, koska iskeymä onnistuu vain, jos isäntä puun koko, hyönteispopulaation suuruus sekä feromonien ja sinistäjäsienien määrä ja laatu täyttävät iskeytymisen vaatimukset. 29 Metsäntutkimuslaitos Kuva 13. Punalatikka on runsastunut nuorissa männiköissä. Sitä tava taan erityisen runsaasti teollisuuslaitosten ympäris tössä ja teiden varsilla. Valokuva: Kari Heliövaa ra. Aiheesta enemmän Metsänterveysopas 1988. Metsätuhot ja niiden torjunta. Samerka Oy, Helsinki. 168 s. Nevalainen, S. & Liukkonen, K.M.H. 1988. Ilman epäpuhtauksien vaikutus bioottisiin metsätuhoihin. Kirjallisuuskatsaus. Folia Forestalia 716. 25 s. Nuorteva, M. 1982. Metsätuholaiset. Kirjayhtymä, Rauma. 91 s. 30 Metsäluonto ja ilmansaasteet 2. Metsien kasvu 2.1 Metsävarat ja metsien kasvu Suomen metsävarat ja metsien kasvu on arvioitu säännöl lisin väliajoin 1920-luvulta lähtien valtakunnan metsien inventoinneissa (VMI). Nämä pitkät aikasarjat antavat mahdollisuuden arvioida metsissä tapahtuneita muutok sia. Samalla ne tarjoavat korvaamattoman aineiston selvi tettäessä ympäristömuutosten vaikutuksia metsäekosys teemiin, sillä puiden kasvu heijastaa niiden elinvoimai suutta. Ns. kasvuindeksejä, jotka ilmaisevat kasvun tason suhteellisen muutoksen, on niin ikään laadittu valtakun nan metsien inventointien aineistojen perusteella. Metsien inventointitulokset osoittavat metsävarojen li sääntyneen voimakkaasti kahden viime vuosikymmenen aikana (kuva 14). Vaikka Suomen metsäpinta-ala pieneni 11 % sodanjälkeisten aluemenetysten takia, ensimmäisen (1922-24) ja toisen (1936-38) inventoinnin arviot puuston tilavuudesta olivat nykyistä pienempiä, noin 1600 miljoo naa kuutiometriä. Meneillään olevan kahdeksannen in ventoinnin (VMI8) mukaan puuston tilavuus on edelleen noussut ja on nykyisin arviolta 1880 miljoonaa kuutiomet riä. Vaikka puunkäyttö on lisääntynyt viime vuosikymme ninä, metsien kasvu on ollut hakkuumääriä ja luonnon poistumaa suurempaa. Metsät ovat nykyisin runsaspuus toisempia kuin vuosisadan alkupuolella, ja soiden ojitus on korvannut aluemenetysten aiheuttaman metsämaan alan vähenemisen. Kasvu oli 1960-luvun alun inventointitulosten mukaan vain 73 % vuonna 1984 päättyneen valtakunnan metsien 7. inventoinnin (VMI7) kasvuarviosta (kuva 15). Tulokset me neillään olevasta VMlB:sta kertovat Etelä-Suomen metsi en kasvun olevan edelleen voimakkaassa noususuunnassa. Myös metsien ikärakenne on muuttunut (kuva 16). Van hoja, yli satavuotiaita metsiköitä on Etelä-Suomessa ny kyisin enemmän kuin vuosisadan alkupuolella. Inventoin- 31 Metsäntutkimuslaitos Kuva 14. Puuston runko tilavuuden kehitys Suomes sa valtakunnan metsien inventointien mukaan. Vuoden 1991 arvio perustuu tietokonesimuloin teihin. Kuva 15. Puuston kasvu valtakunnan metsien inventointien mukaan. Vuoden 1991 arvio perustuu VMI:tä pienem pään tutkimusaineistoon. titulosten vertailu ei tosin tältä osin ole täysin ongelmaton ta, sillä vuosisadan alkupuolella metsät olivat usein poi mintahakkuiden seurauksena puustoltaan eri-ikäisiä. Keski-ikä kuvaa tällaisissa metsiköissä huonosti puuston ikärakennetta ja sen määrittäminen on myös vaikeaa. Yli ikäisten, nopeimman kasvun vaiheen ohittaneiden metsi en yleistyminen uhkaa heikentää merkittävästi Etelä-Suo men metsien kasvua. 32 Metsäluonto ja ilmansaasteet Aiheesta enemmän Aarne, M. (toim.). 1992. Metsätilastollinen vuosikirja 1990-1991. Folia Forestalia 790. 281 s. Kuusela, K. & Salminen, S. 1991. Suomen metsävarat 1977-1984 ja niiden kehittyminen 1952-1980. Acta Forestalia Fennica 220. 84 s. 2.2 Puiden kasvu elinvoimaisuuden kuvaajana Metsäpuiden elinvoimaisuus näkyy niiden kasvussa; vain elinvoimainen puu pystyy kasvamaan, tuottamaan lisää biomassaa. Puiden kasvu on monimutkainen prosessi, jota säätelevät mm. ilmaston vaihtelut, maaperä, puiden väli set vuorovaikutukset ja puun fysiologian lainalaisuudet sekä neulas-ja lehti tuhot. Kasvun vaihtelun syiden eritte leminen samoin kuin tulevan kasvun ennustaminen onkin hyvin vaikeaa. 33 Metsäntutkimuslaitos Ilmakehän muutokset ja metsien kasvu Ilmakehän muutokset voivat vaikuttaa kasvuun monin eri tavoin. Muutokset ilmakehän koostumuksessa eivät yksin omaan heikennä puiden kasvua, sillä esimerkiksi hiilidiok sidipitoisuuden nousun tiedetään kiihdyttävän kasvien yhteyttämistä. Typpilaskeuma puolestaan lannoittaa met sämaata. Hapan laskeuma lisää maaperän ravinteiden liukoisuut ta. Teorian mukaan tämä voi aluksi lisätä puiden käytettä vissä olevia ravinteita ja siten kiihdyttää kasvua. Vähitel len metsämaan ravinnevarat voivat kuitenkin vähentyä, jolloin kasvu voi heikentyä. Myös mahdollisen maapallon keskilämpötilan nousun, ns. kasvihuoneilmiön voimistu misen, on arveltu lisäävän metsien tuotosta Suomea vas taavissa ilmasto-oloissa, joissa lämpötila on tärkeimpiä kasvua rajoittavia tekijöitä. Useimmissa tutkimushypoteeseissa on kuitenkin koros tettu ilman epäpuhtauksien metsien kasvua heikentäviä vaikutuksia. Kokeelliset tulokset ovat myös todistaneet monien kemiallisten yhdisteiden heikentävän puun kas vua. Eniten huomiota on kiinnitetty typpi-ja rikkiyhdistei den, raskasmetallien ja otsonin vaikutuksiin. Esimerkiksi laajoilla alueilla Keski-Euroopassa esiintyvät rikkipitoi suudet ovat laboratorio-oloissa vähentäneet taimien kas vua. Kahden tai useamman aineen yhteisvaikutus on lisäk si osoittautunut erityisen haitalliseksi. Myös teollisuusym päristöjen metsissä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että ilmansaasteet voivat merkittävästi alentaa metsien tuotosta. Luonnonmetsistä tehtävillä mittauksilla voidaan saada yleiskuva puiden kasvun kehityksestä, ja yksittäisen puun kasvu voidaan helposti mitata vuosilustoista koko puun elinajalta. Lustosarjoista näkyvän kasvunvaihtelun syiden analysointi on sen sijaan ongelmallisempaa. Lukuisat pui hin ja niiden kasvuympäristöön liittyvät tekijät aiheutta vat nimittäin puun kasvussa sekä lyhytaikaista vaihtelua (lämpötila, sademäärä) että trendinomaisia muutoksia (puun ikä). Talousmetsissä myös metsien käsittely aiheut taa puiden kasvun vaikeasti analysoitavaa vaihtelua. Miten erottaa kasvuvaihtelun syyt? Kasvututkimuksen tehtävänä on erottaa ympäristömuu tosten vaikutukset lukuisten muiden tekijöiden aiheutta masta kasvun kokonais vaihtelusta. Ongelmaa voidaan lä hestyä useista lähtökohdista. Mikäli tutkimusaineiston perusteella tehtävät johtopäätökset halutaan yleistää kaik kiin Suomen metsiin, aineisto on valittava tilastollisella otannalla. Tällaista tutkimusaineistoa kerätään valtakun nan metsien inventoinneissa. Laajojen aineistojen keruu on kuitenkin työlästä ja kallista. Subjektiivisesti valittuja suppeampia aineistoja voidaan käyttää esitutkimuksessa, 34 Metsäluonto ja ilmansaasteet esimerkiksi selvitettäessä kasvuvaihtelun aiheuttajien vai kutusmekanismeja. Tällöin on kuitenkin varottava yleistä mästä tuloksia perusteettomasti. Laajoja edustavia tutkimusaineistoja voidaan analysoi da tilastotieteen sovellutusten avulla. Yleinen tapa selvit tää kasvun vaihtelua on ns. kasvuindeksien määrittämi nen. Kasvuindeksit kuvaavat puun vuotuisen kasvun suh teellista tasoa verrattuna pitkän ajan keskiarvoon. Indek sejä laadittaessa voidaan kasvuaineistosta poistaa häirit sevien tekijöiden aiheuttamaa vaihtelua. Selvitettäessä ilmakehän muutosten vaikutuksia kas vuun esimerkiksi metsien tiheyden, ikärakenteen ja met sänhoitotöiden vaikutukset tulisi eliminoida aineistosta. Osittain tämä voidaan tehdä aineiston valinnalla jättämäl lä analyyseistä pois metsiköt, joissa esimerkiksi harvennus on vaikuttanut tarkasteltavan ajanjakson kasvuun. Tä män jälkeen voidaan tilastotieteen menetelmillä poistaa aineiston tarkastelun kannalta kiinnostamaton vaihtelu. Jäljelle jäävät ilmaston sekä tuntemattomien tekijöiden, esimerkiksi ilmansaasteiden vaikutukset kasvuun. Kokeellinen tutkimus Tietoa ympäristömuutosten vaikutuksista metsien kasvuun voidaan hankkia empiiristen aineistojen avulla. Kokeelli nen tutkimus on selkein esimerkki tästä lähestymistavas ta. Metsäpuiden taimien kasvua erilaisissa oloissa on tut kittu altistamalla niitä säädellyissä oloissa ilmansaasteil le. Tällaiset kokeet tuottavat arvokasta perustietoa biologi sista prosesseista. Kasvihuonetaimissa havaittujen kasvu reaktioiden yleistäminen luonnonoloissa kasvaviin metsiin on kuitenkin kyseenalaista. Suurikokoiset metsäpuut ja etenkin kokonaiset metsi köt ovat kuitenkin vaikeita kohteita tämäntapaiseen ko keelliseen tutkimukseen. Esimerkiksi Englannissa on vii me vuosina kehitetty koejärjestelyjä, joissa altistetaan suu rehkoja puuryhmiä eri saastepitoisuuksille. Tällöin tulok set kuvaavat paremmin metsikön reagointia ilmansaastei siin. Toinen kokeellisen työskentelyn perusongelma on tut kittavien prosessien hitaus. Kaasutuskokeissa on suhteel lisen helppoa saada aikaan akuutteja, korkeiden epäpuh tauspitoisuuksien aiheuttamia vaurioita. Osa prosesseis ta, esimerkiksi happamoitumisen aiheuttamat maaperä muutokset, on kuitenkin luonteeltaan hyvin hitaita, ja muu tosten vaikutuksia puiden kasvuun on vaikea tutkia ko keellisesti. Kasvun ennustaminen on vaikeaa Metsän kasvua voidaan ennustaa simuloimalla eli jäljitte lemällä metsäekosysteemin toimintaa mallien avulla. Tämä lähestymistapa on yleistynyt viime vuosina eri puolilla 35 Metsäntutkimuslaitos maailmaa. Suomessa on sovellettu systeemianalyysiin poh jautuvia menetelmiä ympäristömuutoksista johtuvien kas vumuutosten ennustamiseen. Vaikeutena on kuitenkin en nusteiden luotettavuus; puutteellisesti tunnetun ilmiön käyttäytymistä on vaikea kuvata malleilla niin hyvin, että ennusteet olisivat tarkkoja ja realistisia. 2.3 Kasvumuutosten syyt Suomen metsien kasvun voimakkaan lisääntymisen taus talla on monia selkeitä syitä. Tällä vuosisadalla on ojitettu noin 5,8 miljoonaa hehtaaria turvemaita, minkä arvioi daan lisänneen metsien vuotuista kasvua noin 6-7 milj. m 3. Kasvuun on vaikuttanut myös lannoitus, sillä 1970-luvun alussa lannoitettiin vuosittain noin 1 % metsäalasta. Myös hakkuumenetelmät ovat kehittyneet. Nykyisissä harven nusohjeissa kiinnitetään erityistä huomiota kasvatettavaksi jätettävän puuston määrään ja laatuun, mikä on lisännyt metsien tuotosta. Kasvun lisääntymiseen ovat metsänhoitomenetelmien kehittymisen lisäksi saattaneet vaikuttaa myös muut ym päristötekijät, kuten esimerkiksi ilmakehän hiilidioksidi pitoisuuden nousuja typpilaskeuma. Näitä kasvun vaihte lun syitä on selvitetty pitkäaikaisten seuranta-aineistojen avulla. Etelä-Suomen männiköiden kasvun muutoksia viimeis ten kolmenkymmenen vuoden ajalta on selvitetty VMI:n aineistoista, joiden laajuus takaa tulosten yleistettävyy den. Tarkasteltaviksi valittiin VMI3:n (1951-53), VMI6:n (1971-76) ja VMI7:n (1977-84) aineistoihin kuuluvat puo lukkatyypin männiköt, jotka täyttivät ikäluokkaan, met sänhoidolliseen tilaan ja yksijaksoisuuteen liittyvät ehdot. Näiden rajausten jälkeen eri inventointien aineistot osoit tautuivat vertailukelpoisiksi esimerkiksi ikäjakaumat olivat hyvin samantapaisia. Jokaisen inventoinnin aineistoista laskettiin puuston keskimääräiset tilavuuskasvut viiden vuoden jaksolle (mit taushetkestä viisi edellistä vuotta). VMI3:n ja VMI6:n kas vutulokset olivat keskenään samaa tasoa (3,8-3,9 m 3/ha/ vuosi), mutta VMI7:n mukainen keskikasvu oli selvästi korkeammalla tasolla (4,4 m 3 /ha/vuosi). Koska eri inven tointien aineistot todettiin vertailukelpoisiksi puuston iän ja tiheyden suhteen, kasvun lisäys johtunee osittain muis ta tekijöistä kuin metsien käsittelystä. Tätä tukivat myös tuloksen varmentamiseksi tehdyt tilastolliset lisätarkaste lut. Tehtyjen kasvuindeksitutkimusten perusteella seitse männen inventoinnin kasvutulokset olivat ilmastollisesti hieman suotuisammalta jaksolta kuin kolmannen ja kuu- 36 Metsäluonto ja ilmansaasteet dennen. Havaittu kasvuero inventointien välillä oli kuiten kin niin suuri, ettei sen katsottu kokonaisuudessaan selit tyvän ilmastotekijöillä. Ilmeisesti jokin ilmastosta ja met sien käsittelystä riippumaton tekijä on lisännyt metsien tuotosta. VMI-aineistosta lasketut kasvuindeksit Valtakunnan metsien inventointien aineistojen perusteel la on laadittu kasvun tasoa kuvaavia kasvuindeksejä. Li neaaristen mallien avulla aineistosta on poistettu mm. metsikön iän ja tiheyden sekä puun suhteellisen koon vai kutukset kasvuun. Jäljelle jäävä kasvun vaihtelu johtuu mm. ilmastosta ja muiden ympäristötekijöiden kuten il mansaasteiden vaikutuksista. Kuusen kasvun taso on noussut lievästi 1960-luvulta alkaen aina 1980-luvun puoliväliin saakka (kuva 17). Vuon na 1973 tosin oli tilapäinen voimakas taantuma, joka joh tui osin runsaasta käpy-ja siemensadosta, osin kasvukau den kuivuudesta. Tilastollisissa analyyseissä sademäärän muutokset riittivät kuitenkin selittämään kasvun lisäyk set. Myös vuoden 1989 kesä oli erittäin kuiva, mikä näkyy kuusen kasvussa (ks. myös Havupuiden käpysato 1987-89, s. 116). Männyn kasvuindeksit ovat myös nousevia 1960-luvun alusta 1970-luvun puoliväliin saakka. Sen jälkeen männyn kasvu on kuitenkin kehittynyt täysin eri tavoin kuin kuu sella. Sen indeksisarjat laskevat 1980-luvulla keskimää räisen tason alapuolelle. Kuitenkin vuosikymmenen loppu puoli oli jälleen suotuisaa männyn kasvulle. Männyn ja kuusen kehityksen poikkeaminen selkeästi toisistaan viimeisen puolentoista vuosikymmenen aikana ei ole epätavallista. Biologisesti erilaisina puulajeina ne reagoivat eri tavoin kasvuolosuhteiden muutoksiin. Tä män voi helposti havaita myös tarkastelemalla vanhempia kasvuindeksitutkimuksia. Yksi syy männyn kasvun taantumaan on 1980-luvulla nopeasti yleistynyt männynversosurma. Viimeisten inven tointitietojen mukaan se on vahingoittanut noin kymme nesosaa Etelä-Suomen männiköistä. Taudin vaikutuksia puun kasvuun ei ole kuitenkaan tutkittu riittävästi. On tosin ilmeistä, että neulasmassaa voimakkaasti vähentä vänä se aiheuttaa huomattavia kasvutappioita pahasti vau rioituneissa metsiköissä. Kuitenkin on vaikea arvioida, kuinka paljon kasvun taantumasta selittyy yksinomaan versosurman vaikutuksella (ks. Harsuuntuminen ja puun kasvu, s. 88). Tarvitaan pidempiä tarkastelujaksoja Vajaan kolmenkymmenen vuoden tarkastelujakso on riit tämätön, jotta voitaisiin luotettavasti päätellä, onko esi merkiksi havaittu männyn kasvun taantuma tilapäinen 37 Metsäntutkimuslaitos Kuva 17. Kuusen ja männyn kasvuindeksin kehitys 1960-luvulta lähtien ilmiö vai osa trendinomaista muutosta. Männyn hyvä kas vu viime vuosina viittaa kuitenkin siihen, että kyse olisi ollut vain tilapäisestä taantumasta. Hieman samantapainen aikasarja-analyysin ongelma on runsaasti keskustelua herättänyt kysymys maapallon kes kilämpötilan mahdollisesta noususta. Säännöllisiä lämpö tilamittauksia on olemassa useiden vuosisatojen ajalta eri puolilta maailmaa, mutta siitä huolimatta aikasarjoista on voitu tehdä vain alustavia, epävarmoja johtopäätöksiä. Valitettavasti vuosisadan alkupuolella kerättyjä ensim mäisten valtakunnan metsien inventointien aineistoja on lähes mahdoton hyödyntää tämäntyyppisiin tarkastelui hin, sillä vanhojen kasvuaineistojen mittausmenetelmät ja valmiudet aineistojen taltiointiin olivat puutteellisia. Kasvun lisäykseen ovat vaikuttaneet myös muut tekijät kuin metsien hoito Muutamat pienempiin aineistoihin perustuvat tutkimuk set ovat niin ikään antaneet viitteitä siitä, että metsien kasvunlisäys saattaa selittyä osittain jollain metsien hoi dosta riippumattomalla tekijällä. Tällaiseen johtopäätök seen on tultu mm. tutkimalla Etelä-Suomen luonnonsuoje lualueiden ja Lapin vanhojen, hakkaamattomien alueiden puustoja. Myös näiden metsien kasvun on havaittu selittä mättömällä tavalla kiihtyneen viimeisten vuosikymmeni en aikana. Tätä ei analyysitulosten mukaan pysty selittä mään pelkästään ilmaston vaihtelulla, vaan nämä tutki mukset antavat tukea teorialle ilmakehän koostumuksen muutosten aiheuttamasta metsien kasvun lisäyksestä. 38 Metsäluonto ja ilmansaasteet Suomen metsät ovat viime vuosikymmeninä tuottaneet enemmän puuta kuin todennäköisesti koskaan aikaisem min. Olisi kuitenkin hyvin kyseenalaista päätellä korkean kasvun tason osoittavan, etteivät ilman epäpuhtaudet tu levaisuudessakaan voisi merkittävästi heikentää metsien tuotosta. On mahdollista, että vaikutukset puuston kas vuun tulevat näkyviin tietyllä viiveellä. Nykykäsityksen mukaan esimerkiksi maaperän ravinteisuuden muutokset ovat hyvin hitaita; niiden vaikutukset saattavat tulla nä kyviin kasvussa vasta vuosikymmeniä muutosprosessin alkamisen jälkeen. Tähänastiset tutkimustulokset viittaavat kuitenkin sel keästi siihen, että ilmakehän koostumuksen muutokset ovat saattaneet kiihdyttää metsänkasvua Suomessa. Kasvututkimukset ulkomailla Suomalaisille kasvututkimuksille on varsin niukalti ver tailukohtia muista maista. Esimerkiksi Keski-Euroopan vakavimmilla metsävaurioalueilla metsien kasvukehitys tä on analysoitu yllättävän vähän. Tämä johtuu osittain metsätalouden suhteellisen pienestä kansantaloudellises ta merkityksestä useimmissa maissa. Myös hakkuumää rät ovat niissä yleensä selvästi vuotuista kasvua pienem piä. Vain muutamissa Keski-Euroopan maissa hankitaan tietoa metsävarojen määrästä ja puuston kasvusta valta kunnallisten inventointien avulla. Ennakkotiedot Saksan uusimmasta valtakunnallisesta metsien inventoinnista ker tovat erittäin suuresta kokonaiskasvun lisäyksestä. Itäval lassa on seurattu 25 vuoden ajan puuston määrääjä kas vua; kumpikin on lisääntynyt koko tarkastelujakson ajan. Suppeammatkaan kasvututkimukset eivät ole tyhjen tävästi dokumentoineet Keski-Euroopan metsien kasvun vaihtelua viime vuosikymmenten aikana. Muutamissa yk sittäisissä tutkimuksissa on kuitenkin tehty samansuun taisia havaintoja kuin suomalaisissa tutkimuksissa. Sak sanpihdan kasvutrendejä Ranskan koillisosan vuoristoalu eilla selvitellyt tutkimus osoitti kasvun lisääntyneen hyvin selkeästi vuosisadan alkupuolella. Länsi-Saksan lounais osissa, Baden-Wiirttembergin osavaltiossa, on seurattu kuusen kasvua pysyvillä koealoilla yli sadan vuoden ajan. Nykyiset puusukupolvet kasvavat selvästi edeltäjiään no peammin, vaikka metsänhoidolliset toimenpiteet on pyrit ty pitämään mahdollisimman samanlaisina koko seuran tajakson ajan. Ilmansaastelaskeumat eivät kummallakaan näistä alueista ole läheskään niin suuria kuin Keski-Eu roopan pahiten vaurioituneilla metsäalueilla. Pahoilla met sävaurioalueilla esimerkiksi Tsekkoslovakian luoteisosien vuoristoissa on todettu huomattavia kasvumenetyksiä. Tällä hetkellä ilman epäpuhtauksien Keski-Euroopassa aiheuttamista kasvumuutoksista on vaikea saada selkeää kokonaiskuvaa. Kasvututkimukset ovat lähivuosina tulos- 39 sa osaksi yleiseurooppaista metsävaurioiden seurantajär jestelmää. Tämä antanee tulevaisuudessa paremmat mah dollisuudet kasvumuutosten seurantaan ja analysointiin. Aiheesta enemmän Henttonen, H. 1990. Kuusen rinnankorkeusläpimitan kasvun vaih telu Etelä-Suomessa. Helsingin yliopiston metsänarvioimistie teen laitoksen tiedonantoja 25: 1-88. Jukola-Sulonen, E-L., Korhonen, M., Nöjd, P. ja Raitio, H. 1989. Inkoon voimalaitoksen ympäristön metsien seurantatutkimus vuosina 1988-1989. Imatran Voima Oy, tutkimusraportteja IVO- A-11/89. Nöjd, P. 1990. Detecting forest growth responses to environmental changes a review of Finnish studies. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. ja Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 507-522. Metsäntutkimuslaitos 40 Metsäluonto ja ilmansaasteet 3. Metsämaan happamoituminen 3.1 Hapan laskeuma ja metsikön ravinnekierto Laskeuma metsiköissä Sadeveden happamuuteen eniten vaikuttavat ionit ovat vety (H + ), sulfaatti (SOf~), nitraatti (NOg), kalsium (Ca 2+ ), kalium (K +) ja ammonium (NHj"). Metsämaahan tuleva sadevesi poikkeaa sekä koostumukseltaan että määräl tään huomattavasti aukealle paikalle tulevasta ns. va paasta sadannasta. Metsikössä sateen laatuun ja määrään vaikuttavat laskeuma- ja sääolojen lisäksi mm. puulaji, puuston määrä sekä puiden kunto ja ikä. Osa sateesta pidättyy lehvästöön tai haihtuu siitä ilmaan, osa tulee metsämaahan suoraan latvusaukoista ja latvuston läpi (metsikkösadanta) ja pieni osa runkoa pitkin valuen (run kovalunta). Puustoon pidättyy sen ominaisuuksista riippu en 15-30 % kokonaissadannasta. Havupuiden latvukset pidättävät yleensä enemmän sadetta kuin lehtipuiden lat vukset. Metsämaahan tulevassa sadevedessä on ilmasta liuen neita aineita, vaikeasti määritettävä osuus latvustoon ker tynyttä ja sadeveteen sekoittunutta kuivalaskeumaa sekä puun omia aineenvaihduntatuotteita. Lehtipuiden lehtien pinnoilla sadevedessä tapahtuu kemiallisia reaktioita, jot ka vähentävät sadeveden happamuutta. Havupuiden neu lasten pinnalla tapahtuvat reaktiot puolestaan usein lisää vät sateen happamuutta (kuva 18). Puut ottavat maasta mm. emäksisiä ravinneioneja (K + , Mg2+, Ca 2+ jne.), joita kulkeutuu aineenvaihdunnassa (ks. Metsikön ja puun ravinnekierto, s. 44) aina lehtien ja neu- 41 Metsäntutkimuslaitos Kuva 18. Yksinkertaistettu kaavio lehti- ja havupuus ton latvustojen vaikutukses ta sadeveden kemiallisiin ominaisuuksiin. Kasviin siirtyy typpiyhdisteitä juurten ravinnonoton kautta, imeytymällä suoraan ilmasta neulasiin ja lehtiin sekä sadeveden välityksellä. lasten pinnoille asti. Sadeveden mukana ravinteita huuh toutuu takaisin maahan, jolloin ne samalla neutraloivat sadeveden happamuutta. Latvusto vaikuttaa metsämaahan tulevaan laskeumaan Latvuston vaikutusta laskeumaan ja sadeveden happa muuteen eri puulajien metsiköissä tutkittiin kuudessa met sikössä Etelä-Suomessa (kuva 19 ja taulukko 1). Sadevesi näytteet kerättiin viikoittain, ja lisäksi kevättalvella otet tiin hangesta luminäytteet. Näytteistä mitattiin mm. hap pamuus, rikki-ja typpiyhdisteet ja emäskationit (Ca 2+ , K + , Mg2+). Aukealla paikalla rikki-ja typpikuormitus (kg/ha/vuosi) oli suurin Tuusulan Ruotsinkylässä ja pienin Punkaharjul la (taulukko 1). Kuusikoissa maahan tuli suurempi rikki kuormitus kuin männikössä tai koivikoissa. Metsikkösadannan yleisimpiä ioneja olivat sulfaatti, kal sium, kalium, magnesium ja vety (kuva 20). Sulfaattilas keuma oli kuusikoissa noin kaksinkertainen aukeaan ver rattuna. Maahan tuleva vetyionilaskeuma oli koivikoissa ja männiköissä 26-31 % pienempi, kuusikoissa 41 % suu rempi kuin aukealla. Kun käyttökelpoista typpeä on metsämaissa niukasti, puut ottavat typpeä maaperän lisäksi myös sadevedestä. Vapaan sadannan ammoniumista pidättyi puustoon keski määrin 40 % ja nitraatista yleensä alle 20 %. Useimpien muiden ravinteiden määrät sen sijaan yleensä lisääntyvät sateen kulkiessa latvuskerroksen läpi. 42 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 19. Metsikkösadan nan mittauskohde. Valo kuva: Arja Hyvärinen. Taulukko 1. Typpi- ja rikkikuormitus aukeilla paikoilla ja metsiköissä vuonna 1986. Koealan Puulaji Typpi Rikki sijainti Aukea Metsä Aukea Metsä (kg/ha/v) Jokioinen Kuusi 4,/ 3,0 5,1 8,6 Virolahti Kuusi 6,2 3,9 7,7 12,1 Ruotsinkylä Kuusi 7,0 6,6 8,4 15,0 Punkaharju Mänty 3,7 2,6 4,6 5,7 Ruotsinkylä Koivu 7,0 5,5 8,4 7,8 Jokioinen Koivu 5,1 4,3 5,4 5,5 Metsäntutkimuslaitos Kuva 20. Latvuston vaikutus metsikköön tulevaan las keumaan. Vastaavaa auke an alan (vapaa sadanta) laskeumaa on kuvattu suhdeluvulla 100%. Lehtimetsän latvusto lisää emäskationien määriä sade vedessä, mutta se ei sanottavasti vaikuta sulfaatin mää rään. Sen sijaan lehtimetsän latvusto neutraloi sadevettä vähentämällä/sitomalla happamuutta aiheuttavia vety ioneja. Havumetsän latvusto lisää useiden ionien, ennen kaik kea emäskationien, määrää metsämaahan tulevassa sade vedessä. Myös sulfaatti- ja vetyionit lisääntyvät sateen kulkiessa latvuston läpi. Havupuiden sadevettä happamoit tava vaikutus johtuu lähinnä kuivalaskeumana latvustoon sateettomina aikoina ja talvella kertyneistä sulfaatti- ja vetyioneista, jotka huuhtoutuvat sateen mukana maahan. Sateen happamuus riippuu veteen liuenneiden emästen ja happojen määrien suhteista. Vuosina 1985-86 aukeilla paikoilla sijainneilla ILME-projektin koealoilla sadeveden keskimääräinen happamuus vaihteli pH 4,1-4,9. Sadevesi oli vähiten hapanta, eli pH-luku oli korkein, Kaakkois- Suomessa, jonne kantautuu Venäjän energiatuotannosta peräisin olevaa emäspitoista laskeumaa. Aiheesta enemmän Happamoituminen Suomessa. HAPROn loppuraportti. 1990. Kaup pi, P., Anttila, P., Karjalainen-Balk, L., Kenttämies, K., Kämäri, J. & Savolainen, I. (toim.). YM:n Sarja A/1990. Ympäristöministe riö, ympäristönsuojeluosasto. Hyvärinen, A. 1990. Deposition on forest soils effect of tree canopy on throughfall. Teoksessa: Kauppi, P., Kenttämies, K. & Anttila, P. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag, s. 199-213. 44 Metsäluonto ja ilmansaasteet Metsikön ja puun ravinnekierto Ravinteiden ja perustuotannon (biomassan tuotannon) vuo rovaikutuksen ymmärtäminen edellyttää metsikön ravin nekierron tuntemista (kuva 21). Kasvupaikan ravinteisuus vaikuttaa keskeisesti puuston kasvuun. Metsämaan ravin teisuuteen puolestaan vaikuttavat mineraalien rapautu minen ja ravinteiden kierto metsäekosysteemissä. Pitkällä aikavälillä metsikön ravinnetase, eli siihen tu levien ja siitä poistuvien ravinteiden väliset suhteet, muo dostuu sadannan mukana tulevien ja huuhtoutuvan veden poiskuljettamien ravinnemäärien erotuksena. Ravinne- Kuva 21. Metsikön ravinnekierto. Suurin osa metsikön ravinteista on sitoutuneena puustossa, pintakasvillisuu dessa ja maassa. Pieni osa ravinteista on ravinnevaroissa, jotka kuljettavat ravinteita ekosysteemin eri osien välillä. Metsikön ravinnevirrat voidaan jakaa kolmeen osaan: 1) Ravinteita tulee metsikköön kasvillisuuden saataville sateen ja kuivalaskeuman mukana, biologisessa typensidonnassa, rapautumalla mineraaleista sekä lannoitettaessa. 2) Ravinteita poistuu metsiköstä pääosin huuhtoutumalla sekä puunkorjuun ja keräilytuotteiden mukana. 3) Ravinteet ovat metsikössä ns. biologisessa kierrossa. Puiden maavedestä ottamat ravinteet kulkeutuvat solukoihin, joissa ne joko varastoidaan tai käytetään yhteyttämiseen, hengitykseen tai kasvuun. Ravinteita vapautuu kasvinosien kuollessa ja kulkeutuu puun sisäisessä ravinnekierrossa takaisin eläviin solukoihin. Osa ravinteista poistuu puusta karikkeen mukana. Maahan palautuneet ravinteet vapautuvat vähitellen uudelleen kasvien käyttöön mineralisaatiossa eli orgaanisen aineen hajotustoiminnan tuloksena. 45 Metsäntutkimuslaitos taseen avulla pyritään arvioimaan metsikön ravinnetilaa ja sen kehitystä. Metsikön ravinnetaseen avulla voidaan myös päätellä, kasautuuko ekosysteemiin ravinteita vai poistuuko niitä. Esimerkiksi ilmansaasteet voivat muuttaa metsikön ravinnetasetta. Seuraavassa tarkasteltavat tu lokset ovat Ilomantsin Mekrijärveltä, jossa tutkimuskoh teina oli kolme eri kehitysvaiheessa olevaa männikköä. Hapan sadevesi huuhtoo ravinteita latvustosta Sadeveden mukana ilmakehästä ja kasvillisuudesta maa han kulkeutuvat ravinteet ovat tärkeä osa metsikön ravin nekierrossa. Metsämaahan tulevan metsikkösadannan määrä ja laatu erityisesti happamuus vaikuttavat puolestaan maan pintakerroksen ominaisuuksiin ja ravin teiden saatavuuteen maasta. Vuosina 1983-86 vapaan sadannan happamuus oli pH 4,0-5,2 Ilomantsin Mekrijärvellä. Sateen mukana maahan tuli eniten rikkiä ja typpeä, muita ravinteita sadevedessä oli vain vähän. Latvustosta huuhtoutuneet ravinteet ovat peräisin sekä lehtisolukoista että lehtien pinnalle laskeu tuneista ilman aerosoleista ja pölystä eli kuivalaskeumas ta. Latvustosta huuhtoutui eniten kaliumia, koska se on helppoliukoisina yhdisteinä ja sitä on myös runsaasti leh den pinnan lähellä olevissa soluissa. Kalium on ainoa ra vinne, jota palautuu maahan latvustosta huuhtoutumalla enemmän kuin karikkeen mukana. Typpeä huuhtoutui lat vustosta silloin, kun solukoissa oli runsaasti liukoisia ami nohappoja kasvun alkaessa ja karikesadon aikana. Muul loin kasvukauden aikana typpeä pidättyi latvustoon. Ka tioneja huuhtoutui latvustosta eniten vanhimmassa tutki tussa metsikössä. Metsikön ravinnetase voi häiriintyä Häiriintymätön metsäekosysteemi menettää maaperästä huuhtoutumalla tavallisesti vain vähän ravinteita. Huuh toutumista saattaa kuitenkin esiintyä esimerkiksi kevääl lä lumen sulaessa, jolloin kasvit ottavat vähän ravinteita ja valunta on runsasta. Myös ilmansaasteet voivat muuttaa metsikön ravinnetasetta siten, että aineita kasautuu met sikköön tai niitä poistuu huuhtoutumalla. Magnesium ja kalium ovat helpoimmin huuhtoutuvia kationeja, ja niistä voi tulla aikaa myöten puutetta (kuva 22). Typen määrä lisääntyy metsikössä, koska sitä tulee maahan sateen mukana huomattavasti enemmän kuin maasta huuhtoutuu pois. Kasvukauden aikana juuristo ja mikrobit käyttävät lähes kaiken maassa olevan typen. Syksyn ja talven aikana orgaanisista yhdisteistä vapautu nutta typpeä huuhtoutuu maasta kuitenkin jonkin verran lumen sulaessa. 46 Metsäluonto ja ilmansaasteet Karike hajoaa hitaasti Kuva 22. Vapaan sadan nan, metsikkösadannan ja vajoveden vetyioni- ja ravinnesisältö vuotuisen mittausjakson aikana keski-ikäisessä männikössä Ilomantsin Mekrijärvellä. Mittaustasot: 1 metsikkö sadanta, 2 humuskerros, 3 humuskerros +5 cm, 4 humuskerros +1 3 cm ja 5 humuskerros +2l cm kivennäismaata. Metsikön kehityksen alkuvaiheessa puuston vuotuinen ka rikesato kasvaa latvuston sulkeutumiseen asti. Tutkimus alueella vuotuinen karikesato oli 450 kg/ha taimikossa, 1590 kg/ha kasvatusmetsikössä ja 2190 kg/ha uudistus kypsässä männikössä. Valtaosa havupuiden karikkeesta on neulasia. Metsikön vanhetessa neulasten osuus karik keessa pienenee ja oksien, käpyjen ja kuoren osuudet kas vavat. Juurikarikkeen määrää on vaikea mitata, mutta eräi den arvioiden mukaan se saattaa olla jopa suurempi kuin puuston maanpäällisen osan karikesato. Arvio perustuu tuloksiin, joiden mukaan puun vuotuisesta nettotuotokses ta kuluu 30-70 % hienojuurten uusiutumiseen. Mykorrit sojen eli sienijuurten ja juurten tuotokseen saattaa kulua jopa 70-88 % puiden ottamista ravinteista. Vain pieni osa >umuksen orgaanisesta typestä voi mine ralisoitua kasveille käyttökelpoisiksi epäorgaanisiksi io neiksi yhden kasvukauden aikana. Metsämaan juuristo kerroksen typpivaroista vain noin 1 % on yleensä minerali soitunutta ja siten kasveille käyttökelpoista. Rikin ja fosfo rin mineralisaatio muistuttaa paljolti typen mineralisaa tiota. Puun sisäinen ravinnekierto säästää ravinteita Ravinteet kiertävät myös puun sisällä. Niitä kulkeutuu puussa vanhenevista tai kuolevista kasvinosista nuorem piin osiin joko kasvussa käytettäväksi tai varastoitavaksi. 47 Metsäntutkimuslaitos Puun sisäiseen ravinnekiertoon voivat osallistua vain ne ravinteet, jotka pystyvät liikkumaan kasvin nilassa. Hel posti liikkuvia ravinteita ovat typpi, fosfori ja kalium. Kes kinkertaisesti liikkuvia ovat magnesium, sinkki, kupari, rauta, boori ja molybdeeni. Sen sijaan kalsium ja mangaani liikkuvat heikosti. Liikkuvien ravinteiden määrä neulasissa vaihtelee ra vinteiden saatavuuden ja sisäisen ravinnekierron mukaan. Syksyllä neulasten kellastuessa liikkuvien ravinteiden pi toisuudet kasvavat vihreissä neulasissa, joihin suuri osa kellastuvien ja pian putoavien neulasten sisältämistä ra vinteista siirtyy (taulukko 2). Alkukesällä liikkuvat ravin teet vähenevät kiihkeimmän kasvun aikana vanhimmissa neulasissa, joista liikkuvia ravinteita kulkeutuu tarvitta essa kasvaviin osiin. Heikosti liikkuvia ravinteita keräytyy neulasiin niiden vanhetessa. Sisäinen ravinnekierto vähentää maahan karikkeen mu kana palautuvien ravinteiden määriä (taulukko 2). Sisäi nen ravinnekierto helpottaa siten ravinteiden riittävyyttä silloin, kun ravinteiden saatavuus ja tarve ovat epätasa painossa. Se mahdollistaa ravinteiden säästön ja ravintei den kulkeutumisen puun kasvaviin osiin keväällä, jolloin ravinteiden saatavuus maasta on huono. Kasvun kannalta sisäinen ravinnekierto on hyvin tär keä lyhyellä aikavälillä, esimerkiksi vuoden aikana. Pit källä aikavälillä, kymmenien vuosien kuluessa, karikkeen sisältämien ravinteiden vapautuminen hajotustoiminnan kautta vaikuttaa merkittävästi ravinteiden saatavuuteen. Sisäisen ravinnekierron on usein esitetty olevan tehok kainta vähäravinteisilla kasvupaikoilla. Monien viimeai kaisten tutkimusten mukaan parantunut ravinteiden saa tavuus kuitenkin lisää neulasbiomassaa ja myös siihen sitoutuneiden ravinteiden määrää, jolloin enemmän ravin teita osallistuu sisäiseen ravinnekiertoon. Havu-ja lehtipuiden sisäisen ravinnekierron tehokkuu den eroista on ristiriitaisia tietoja. Aiemmin lehtipuiden sisäistä ravinnekiertoa pidettiin huomattavasti tehokkaam pana kuin havupuiden. Uusimmat tutkimukset osoittavat kuitenkin, että sisäinen ravinnekierto on lähes yhtä teho kas havu- ja lehtipuilla. Taulukko 2. Männyn karikeneulasten sisältämää typpeä, fosforia ja kaliumia palautui Ilomantsissa takaisin puuhun ennen neulasten putoamista seuraavasti. N P % K Taimikko 61-76 73-86 80-90 Kasvatusmetsikkö 74-88 80-91 81-91 Uudistuskypsä metsikkö 67-76 78-87 75-85 48 Metsäluonto jo ilmansaasteet Aiheesta enemmän Helmisaari, H-S. 1990. Ravinnekierto metsäekosysteemissä. Teok sessa: Kangasmaiden ominaisuudet ja hoito. Maantutkimuspäivä Kouvolassa 1990. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 370:18- 36. & Mälkönen, E. 1989. Acidity and nutrient content of throughfall and soil leachate in three Pinus sylvestris stands. Scandinavian Journal of Forest Research 4: 13-28. 3.2 Metsämaan happamoituminen ja humuksen mikrobiologia Humuksen muodostuminen Metsäekosysteemissä mikrobisto ja maaperäeläimet hajot tavat maassa olevaa orgaanista ainetta, joka koostuu pää asiassa karikkeesta eli kuolleista juurista, varsista, oksis ta, lehdistä ja neulasista sekä kuolleesta eliöstöstä. Kun orgaaninen aine hajoaa, siihen sitoutuneita ravinteita va pautuu eli mineralisoituu kasvillisuudelle ja aktiiviselle mikrobistolle uudelleen käyttökelpoiseen muotoon. Hajo tettavasta orgaanisesta aineesta muodostuu aikaa myöten metsämaalle ominainen humus, joka koostuu monimutkai sista orgaanisista yhdisteistä. Humuksen muodostumisnopeus, määrä ja laatu riippu vat mm. metsikön puulajisuhteista ja puuston tiheydestä, maan kemiallisista ja fysikaalisista ominaisuuksista sekä mikrobiston koostumuksesta ja aktiivisuudesta. Suomen oloissa metsämaan pinnalla on yleensä kangashumus- tai turvekerros, vain harvoin mullas- tai multakerros. Humus on yleensä sitä happamampaa mitä karummalla kasvupai kalla se syntyy. Metsämaassa voi olla hajottajamikrobeja jopa metrin syvyydessä. Niitä on kuitenkin runsaimmin humuskerrok sessa ja ylimmässä kivennäismaakerroksessa, joissa ne ovat aktiivisimpia ja joissa kasvien juuriakin on eniten. Bakteerit ja sienet vastaavat pääosin orgaanisen aineen hajotuksesta joskin hajotuksen alkuvaiheessa orgaanisen aineen mekaanisessa hienontamisessa ovat tärkeitä myös maaperäeläimet, jotka ovat osoittautuneet herkiksi maan happamoitumiselle. Sienet pystyvät yleisesti hajottamaan selluloosaa, ja siihen pystyvät myös useat sädesienet, joilla on sekä sienten että bakteerien ominaisuuksia. Sen sijaan vain harvat bakteerilajit pystyvät tuottamaan hajotukseen tarvittavia sellulaasi-entsyymejä. Lisäksi orgaanisen ker roksen happamuus rajoittaa bakteerien aktiivisuutta met sämaassa. 49 Metsäntulkimuslailos Hapan laskeuma ja mikrobien toiminta Happaman laskeuman vaikutus metsäekosysteemissä koh distuu yleensä maan pintakerrokseen, johon vuosittain tu lee lisää kariketta. Elollisessa luonnossa ei muodostu sel laisia yhdisteitä, joita jokin mikrobi ei pystyisi hajotta maan. Epäsuotuisten hajotusolojen vuoksi metsämaahan kasaantuu kuitenkin paljon orgaanista ainetta. Toistaiseksi tiedetään varsin vähän siitä, mitä metsä maan happamoituminen merkitsee orgaanisen aineen ha jotuksen ja metsäekosysteemin ravinnekierron kannalta. Tiedot perustuvat pääasiassa kontrolloiduissa oloissa ha panta laskeumaa jäljittelevillä laboratorio- tai kenttäko keilla saatuihin tuloksiin. Kokeissa on tutkittu esimerkiksi karikkeen hajoamista, maan hengitystä, entsyymiaktiivi suutta, bakteerien ja sienten määrää ja biomassaa sekä typen kiertoa. Lyhytaikaisilla ja varsin voimakkailla happokäsittelyil lä saadut koetulokset ovat usein olleet ristiriitaisia, eivät kä ne ole suoraan verrannollisia pitkän ajan kuluessa luon nonoloissa tapahtuviin muutoksiin. Ne osoittavat kuiten kin, että maan happamoituminen vaikuttaa selvästi mik robiston lajikoostumukseen ja aktiivisuuteen. Yleiskuva biologisesta aktiivisuudesta saadaan tarkas telemalla karikkeen hajoamista. Erittäin happamalle (pH 2-3) keinotekoiselle sateelle altistettaessa neulas- ja lehti karikkeen massan väheneminen on yleensä hidastunut, mutta joissakin tapauksissa käsittely on jopa nopeuttanut hajoamista. Juurikarikkeen hajoaminen on selvästi hidas tunut. Hapon laatu, voimakkuus ja käsittelyn kesto selittä vät ainakin osan näistä ristiriitaisista tuloksista. Biologi nen kokonaisaktiivisuus määritettynä hengityksenä tai hapen kulutuksena on useimpien tutkimusten mukaan selvästi heikompi hapolla käsitellyssä humuksessa kuin käsittelemättömässä. Mikrobilajien herkkyys vaihtelee Orgaanisen typen mineralisoituminen ammoniumiksi eli ammonifikaatio ei näytä riippuvan maan happamuudesta. Ammonifikaatioon voi osallistua suuri joukko erilaisia bak teereita, sädesieniä ja sieniä, ja olosuhteiden muuttuessa herkät lajit voivat korvautua kestävämmillä lajeilla. Nitrifikaatio, jossa ammoniumtyppi hapettuu nitraatik si, on sen sijaan erittäin lajisidonnainen ilmiö, joka on myös todettu herkäksi happamuuden suhteen. Puut voivat ammoniumtypen ohella käyttää myös nitraattityppeä. Nit rifikaation lisääntyessä nitraatin huuhtoutumisen vaara kasvaa. Toisaalta happamassa metsämaassa, jossa pH on 4,5 tai sitä alhaisempi, nitrifikaatio on vähäistä. Humuksen happamoitumisen on yleensä todettu vähen tävän bakteerien määrääjä aktiivisuutta sekä rajoittavan niiden erilaisia fysiologisia toimintoja. Sienet kestävät hap- 50 Metsäluonto ja ilmansaasteet pamuutta yleensä paremmin kuin bakteerit. Hyvin vahva hapan käsittely (pH 2) on kuitenkin selvästi pienentänyt humuksen aktiivisen sienirihmaston biomassaa ja lajimää rää verrattuna lievemmin käsiteltyyn humukseen. Sienten sopeutumis- ja sietokykyä osoittaa se, että sie nirihmaston biomassa on suurempi happamassa kuin emäk sisessä ympäristössä. Toisaalta sienirihmaston lisäänty minen happamuuden lisääntyessä johtuu myös muiden mikrobien vähenemisestä, joka taas vähentää kilpailua ravinteista. Onko kalkituksesta apua? Kalkitusta on käytetty metsämaan happamuuden torjumi seen. Varsinkin humuskerroksessa kalkituksen happamuut ta vähentävä vaikutus on ollut todettavissa vielä jopa 25 vuotta kalkituksen jälkeen (luku 3.5 Maanhoidollisin kei noin voidaan ehkäistä happamoitumista, s. 68). Kalkitus on lisännyt myös humuskerroksen orgaanisen aineen mää rää, mutta ei merkittävästi parantanut sen hiili/typpi-suh detta. Biologinen aktiivisuus on miltei aina parantunut kalki tuksen jälkeen, vaikka bakteerien kokonaismäärä ei olisi kaan muuttunut. Sen sijaan aktiivinen osa sienirihmastos ta näyttää reagoivan negatiivisesti kalkitukseen. Tämä ilmiö saattaa osittain selittää niitä tutkimustuloksia, jotka osoittavat karikkeen hajonneen hitaammin kalkituilla koe aloilla kuin käsittelemättömillä. Kalkituksen vaikutus voi johtua suoraan pH-arvon nou susta tai kalsiumin lisääntymisestä tai välillisesti muutok sista muiden ravinteiden saatavuudessa ja mikrobiston keskinäisessä kilpailussa. Mikrobimäärät erilaisilla kasvupaikoilla Hapan laskeuma vaikuttaa ensimmäiseksi metsämaan pintakerroksiin ja siellä elävään mikrobistoon. Kasvukau den säätila vaikuttaa myös olennaisesti maan mikrobiolo gisiin ominaisuuksiin. Tästä syystä ilmansaasteiden ja maan happamoitumisen vaikutusten erottaminen sään ai heuttamista muutoksista edellyttää pitkäaikaista seuran taa luonnonoloissa. Tätä varten vuosina 1987-88 perustet tiin neljä koealaa, joilla selvitetään humuskerroksen mik robistoa ja kemiallisia ominaisuuksia (taulukot 3 ja 4). Länsi-Suomessa sijaitsevat koealat edustavat yleisim piä metsätyyppejä, käenkaali-mustikkatyyppiä (OMT), mus tikkatyyppiä (MT), puolukkatyyppiä (VT) ja kanervatyyp piä (CT). Metsämaan pintakerroksen happamoitumisherkkyys riippuu mm. sen puskuriominaisuuksista. Puskurikapasi teetti määräytyy maan orgaanisen aineen ja hienomaan Taulukko 3. Humuskerroksen keskimääräinen paksuus, pH, kokonaistyppi pitoisuus ja hiili/typpi-suhde (C/N) tarkasteltavilla koealoilla v. 1987. 51 Metsäntutkimuslaitos pmm = pesäkkeitä muodostavien bakteerien määrä amm = ammonifioivien I. ammoniumtypen kiertoon osallistuvien bakteerien määrä r = sienirihmaston kokonaispituus (m/g hunnusta) ar = aktiivisen sienirihmaston pituus (m/g humusta) osuuden perusteella. Karuilla kankailla, joilla on ohut hu muskerros, puskurikyky on heikompi kuin viljavilla met sätyypeillä. Hapan kuormitus on oletettavasti voimakkain Tuusulan Ruotsinkylän mustikkatyypin koealalla ja pie nin kanervatyypin koealalla Parkanon Hämeenkankaalla. Neljältä koealalta otettiin säännöllisin väliajoin, touko lokakuun ajan humusnäytteitä välittömästi laboratoriossa analysoitaviksi. Kasvukausi 1988 oli hyvin lämmin ja alku kesä erittäin kuiva vuoteen 1987 verrattuna. Vuonna 1987 bakteereita ja sienirihmastoa oli keskimäärin huomatta vasti enemmän ja vaihtelu kasvukauden aikana vähäisem pää kuin vuonna 1988 (taulukko 4). Selvitettyjen mikrobio logisten ominaisuuksien suhteen erot olivat eri metsätyyp pien välillä molempina vuosina samansuuntaiset; baktee reita ja sienirihmastoa oli keskimäärin eniten viljavimmal la (OMT) ja vähiten karuimmalla metsätyypillä (CT). Tutkimuksessa selvitettiin myös neulasten ja puhtaan selluloosan hajoamista. Pienisilmäisiin nailonverkkopus seihin punnittiin tietty määrä ruskeita männyn karike neulasia, eläviä vihreitä neulasia ja selluloosaliuskoja. Ka rikepussit asetettiin jokaiselle koealalle humuskerrokseen siten, että ne peittyivät ohuella humus- tai karikekerrok sella. Kaksi selluloosaliuskaa sisältävät pussit asetettiin siten, että ylempi liuska oli humuskerroksessa ja alempi humus-ja kivennäismaakerroksen rajalla. Hajoamisen ete- Metsätyyppi Humusk.(cm) pH N, mg/g C/N OMT 4 4,1 13,1 30 MT 4 4,0 11,7 28 VT 5 4,0 12,7 32 CT 2 3,7 8,1 41 Taulukko 4. Humuskerroksen mikrobiologisia omi naisuuksia sääoloiltaan poik- keavina vuosina tarkasteltavilla koealoilla. Mikrobimäärät on esitetty lukumää- rien logaritmeina. Metsä- 1987 1988 tyyppi pm m amm r pmm amm r ar OMT 7,6 5,9 6000 7,9 5,6 3600 500 MT 7,4 5,4 5000 6,7 4,9 3400 400 VT 7,8 5,8 4400 7,9 5,4 3200 300 CT 7,3 5,3 2600 6,8 4,6 2300 400 52 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 23. Männyn neulas ten (a) ja puhtaan selluloo san (b) hajoaminen kahdessa vuodessa neljällä eri metsätyyppiä edustavalla koealalla. nemistä seurattiin nostamalla osa asetetuista pusseista yhden, puolentoista ja kahden vuoden kuluttua. Kuivatuk sen jälkeen määritettiin pussien sisällön massan vähene minen. Kasviaineksen pääkomponenteista ligniini hajoaa hi taammin kuin selluloosa ja hemiselluloosa, jotka taas puo lestaan hajoavat hitaammin kuin esimerkiksi sokerijoh dannaiset, tärkkelys ja erilaiset proteiinit. Neulasten massa väheni kokeen alussa nopeasti, mutta aikaa myöten hajotus hidastui helposti hajoavien kompo nenttien vähetessä (kuva 23). Puhdas selluloosa hajosi lä hes täysin jo 1,5 vuodessa (kuva 24). Humus-ja kivennäis maakerrosten rajalla oleva liuska hajosi keskimäärin jon kin verran hitaammin kuin ylempänä humuskerroksessa Metsäntutkimuslaitos Kuva 24. Esimerkki selluloosaliuskoista, joita asetettiin humuskerrokseen ja joita tarkasteltiin 1,1,5 ja 2 vuoden kuluttua. Liuskojen numerointi: 0 = hajoamaton selluloo sa, 1-4 = 1 v., 5-8 = 1,5 v. ja 9-12 = 2 v. kuluttua. Valokuva: Kristina Palmgren. oleva. Orgaanisen aineen hajotus eteni keskimäärin no peimmin viljavimmalla ja hitaimmin karuimmalla metsä tyypillä. Tarvitaan todennäköisesti monen tekijän yhteisvaiku tus ennen kuin jokin selvä muutos mikrobiston koostu muksessa ja toiminnassa on todettavissa. Aika on näistä tärkeimpiä. Toisaalta mikrobit pystyvät tunnetusti mu kautumaan hyvin elinympäristönsä muutoksiin. Ilmeisesti ympäristömuutokset heijastuvat myös mikrobien määrään ja lajistoon, eivätkä muutokset aina välttämättä ole haital lisia koko metsäekosysteemin ravinnekierron ja hyvinvoin nin kannalta. Aiheesta enemmän Palmgren, K. 1984. Muokkauksen ja kalkituksen aiheuttamia mik robiologisia muutoksia metsämaassa. Folia Forestalia 603. 23 s. Palmgren, K., Brenner, T. & Vainio, A. 1990. Microbiological and chemical properties of the forest humus layer at four sites in southern Finland. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttä mies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag, s. 351 372. 54 Metsäluonto ja ilmansaasteet 3.3 Metsämaan happamoitumistilanne Suomessa Kangasmaiden happamoituminen Suomen metsämaiden viljavuutta, happamoitumista ja maannostumista on tutkittu jo 1920-luvulta lähtien. Vilja vuuden pääpiirteet on selvitetty valtakunnan metsien in ventoinneissa, ja kangasmaiden happamoitumista ja maan nostumista on tutkinut puolestaan V.T. Aaltonen 1930- ja 1940-luvuilla. Aaltosen mukaan podsolimaannos (ks. 1.4 Metsämaa, s. 22 ja kuva 11, s. 23) on vallitseva maannos tyyppi Suomessa, ja "mikäli maannostumisessa on vaihte luita, on kysymys pääasiallisesti podsoloitumisen voimak kuudesta". Aaltonen erottaa huuhtoutumiskerroksen eli E horisontin paksuuden ja rapautuneisuuden perusteella neljä maannostumisaluetta, joista kaksi voidaan edelleen jakaa nuoren ja vanhan maan alueisiin rajana on Litorina meren rantaviiva. Huuhtoutuneinta maan pintaosa on Aaltosen mukaan Pohjois-Suomessa ja korkeilla alueilla, ja toisaalta Etelä- Suomen metsämaat ovat happamampia kuin Pohjois-Suo men metsämaat, nuoret maat ovat happamampia kuin vanhat maat ja edelleen hietamaat happamampia kuin hiekkamaat. Aaltosen tutkimia havaintopisteitä ei kuiten kaan merkitty pysyvästi maastoon, joten kehitystä niissä ei ole voitu seurata. Metsäntutkimuslaitoksen ILME-projektissa kerättiin in ventointikoealoilta (ks. liite 1) myös maanäytteitä koko maasta, jotta voitaisiin arvioida metsämaiden nykyinen happamoitumistilanne ja siihen vaikuttavat tekijät, erityi sesti ilmansaasteiden osuus. Kangasmaan koealoilta kerättiin näytteet viidestä maa kerroksesta (humuskerros ja kivennäismaakerrokset 0-5, 5-20,20-40 ja 60-70 cm:n syvyydellä), ja kaikista kerätyis tä näytteistä on määritetty happamuus. Happamuus Suomen metsämaat näyttävät olevan joitakin poikkeuksia lukuunottamatta kohtalaisesti happamoituneita. Happa muus vaihtelee kuitenkin melkoisesti (kuva 25). Alhaisim mat mitatut pH-arvot olivat humuskerroksessa 3,4 ja ki vennäismaassa 0-5 cm syvyydessä 3,6. Metsämailla on mitattu näitäkin alempia arvoja: humuskerroksessa pH 3,2-3,3 ja kivennäismaassa pH 3,3-3,4. Poikkeustapauk sissa, rannikoiden sulfaattipitoisilla alunamailla, pH voi laskea jopa alle arvon 2,5. Humuskerroksen pH-arvo kuvastaa varsin hyvin kas vupaikan viljavuutta. pH on keskimäärin korkeampi vilja villa kasvupaikoilla (lehdoissa ja lehtomaisilla kankailla) 55 Metsäntutkimuslaitos Kuva 25. Happamuuden vaihtelu eri maakerroksis sa. Pisteviivalla on rajoitet tu pH:n vaihteluväli. Katkoviivojen väliin osuu puolet näytteistä. Yhtenäi nen viiva kuvaa näytteiden keskimääräistä pH-arvoa (mediaani]. nuorissa ja lehtipuuvaltaisissa metsissä sekä hienorakei silla mailla. Humuskerroksen pH-arvoa alentavat mm. hu muskerroksen paksuus, havupuiden, etenkin kuusen, suu ri osuus ja puuston ikä. Kivennäismaan happamuuden vaihtelusta maata ja kas vupaikkaa kuvaavat tunnukset selittävät vain 15-30 %, mutta humuskerroksen happamuuden vaihtelusta noin 40 %. Hienorakeiset kivettömät kivennäismaat ovat keski määräistä vähemmän happamia. Kivennäismaan happa muutta lisäävät puolestaan humuskerroksen paksuus ja soistuneisuus sekä kuusen suuri osuus puustosta. Metsämaan happamuus vaihtelee myös alueittain. Hu muskerros on vähiten hapanta Etelä- ja Itä-Suomen vilja villa alueilla ja happaminta Pohjois- ja Länsi-Suomessa (kuva 26). Sen sijaan kivennäismaan happamuus ei vaihte le alueellisesti yhtä selvästi, sen pintaosa näyttää kuiten kin olevan Etelä-Suomessa happamampaa kuin Pohjois suomessa. Tämä voi johtua esimerkiksi Etelä-Suomen met sien olennaisesti suuremmasta biomassan tuotosta, joka sitoo runsaasti emäskationeja, Etelä-Suomen kivennäis maiden suuremmasta orgaanisen aineen määrästä sekä mahdollisesti lämpimämmän ilmaston aiheuttamasta no peammasta rapautumisesta. Alumiini Happamuuden kasvu voi lisätä liuenneiden alumiini-ioni en (Al 3+ ) määrää maassa. Liukoinen alumiini on kasveille haitallista, koska se häiritsee kasvien aineenvaihduntaa. Maan pintaosissa alumiini on sitoutunut pääasiassa or gaanisiin yhdisteisiin. 56 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 26. (a] Humuskerrok sen ja (b) kivennäismaan (5-20 cm maan pinnasta) happamuus. Kartat perus tuvat 384 koealan maa näytteisiin. Liukoista alumiinia on eniten kivennäismaan pintaker roksessa 0-5 cm syvyydessä. Alumiinin kokonaismäärä (liukoinen ja sitoutunut alumiini) on sen sijaan suurin rikastumiskerroksessa (5-20 cm) ja pienin huuhtoutumis kerroksessa (0-5 cm). Liukoisen alumiinin määrään maas sa vaikuttaa lähinnä maan happamuus, eikä alumiinin kokonaismäärä. Emäskationit Happamien ja emäksisten ionien osuudet maassa ja niiden keskinäiset suhteet kuvaavat maaperän ekologisia ominai suuksia paremmin kuin yksittäisten kationien määrät. Emäskationien suhteellinen osuus on suurin humusker roksessa, jossa myös pääosa puiden ohutjuurista kasvaa, ja pienin kivennäismaan pintaosissa (kuva 27). Vaikka ki vennäismaan pintaosa vaikuttaakin epäedullisen happa malta, siinä on kuitenkin määrällisesti enemmän ravintei ta kuin syvemmissä kivennäismaakerroksissa. Etelä-Suomessa kahden tärkeän kationin, kalsiumin ja alumiinin, suhde (Ca/Al) oli keskimäärin tyydyttävä eli 57 Metsäntutkimuslaitos Kuva 27. Kationinvaihto kapasiteetti (mmol/kg) ja tärkeimpien kationien osuudet eri maakerroksis sa. Prosenttiluvut osoittavat emäskationien osuuden kationinvaihtokapasiteetis ta eli emäskyllästysasteen. yli 1, mutta 10-15 %:ssa pintamaanäytteistä alle 0,1. Täl löin myös maan puskurikyky happamoitumista vastaan on heikentynyt. Raskasmetallit Suomessa on eräitä, suhteellisen pienialaisia raskasmetal lien saastuttamia alueita, mm. Harjavallan, Raahen ja Tornion seudut. Näitä lukuunottamatta Etelä-Suomen kan gasmaat ovat keskimäärin melko vähän saastuneita (tau lukko 5). Todettujen raskasmetallipitoisuuksien merkitys tä on kuitenkin vaikea arvioida, koska maaperän geokemi allinen koostumus vaihtelee alueittain, eri tutkimuksissa maanäytteet on otettu erilaisista kerroksista ja määritys menetelmät ovat olleet erilaisia. Taulukko 5. Humuskerroksen raskasmetallipitoisuudet (mg/kg) Etelä-Suomes sa. '| Belgiassa ja Norjassa tehtyjen tutkimusten mukaan. 2 ) Näytteitä, joissa pitoisuudet olivat suurempia kuin puhtaan maan enim mäispitoisuus (näytteitä yhteensä 65 kpl). Cd Cr Cu Ni Pb mg/kg Zn Keskimäärin 0,4 7,2 6,5 4,8 37 52 Vaihteluväli 0-1,6 2,7-41 3,5-19 0-12,9 24-69 20-162 "Puhdas"maa' 1 <1,0 <30 <15 <10 <60 <100 Kohonneita2) 2 2 4 2 3 1 58 Metsäluonto ja ilmansaasteet Rikki Metsämaassa rikkiä on sitoutunut orgaaniseen ainekseen ja kivennäismaassa myös alumiini- ja rautayhdisteisiin. Uuttuvaa rikkiä onkin eniten humuskerroksessa, ja kiven näismaassa sitä on suhteellisesti eniten rikastumiskerrok sessa. Rikkiä on keskimäärin eniten viljavilla kasvupai koilla, ja kuusikoissa maa on yleensä rikkipitoisempaa kuin männiköissä. Etelä-Suomesta kerättyjen 65 humusnäytteen rikki pitoisuuden ja rikkilaskeuman välillä ei ollut selvää yh teyttä. Sen sijaan neulasten ja jäkälien rikkipitoisuuden ja rikkilaskeuman välinen yhteys on huomattavasti selvem pi. Ihmisen vaikutusta happamoitumiseen on vaikea arvi oida pelkästään maa-analyysien perusteella. Metsänhoito, puun biomassan korjuu ja ilman saastuttaminen eli ihmi sen toiminta kokonaisuudessaan voi vaikuttaa olennaises ti metsämaiden happamoitumiseen. Aiheesta enemmän Aaltonen, V.T. 1940. Metsämaa. WSOY. 615 s. Tamminen, P. & Mälkönen, E. 1986. Kangasmaiden herkkyys happa moitumiselle. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 210. 25 s. Tamminen, P. & Starr, M.R. 1990. A survey of forest soil properties related to soil acidification in southern Finland. Teoksessa: Kaup pi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Fin land. Springer-Verlag, s. 237-251. Turvemaiden happamoitumisherkkyys ja happamoitumistilanne Turvemaiden herkkyyttä happaman laskeuman vaikutuk sille selvitettiin laboratoriokokeessa, jossa karulla rahka turpeella, sitä viljavammalla puusaraturpeella ja tuhka lannoitetulla karulla rahkaturpeella täytettyjä näyteasti oita sadetettiin 16 kk:n ajan puhtaalla vedellä ja rikki hapolla happamoitetulla vedellä. Happamoitetun kastelu veden pH-arvot säädettiin tasoille pH 4, 3 ja 2. Sadetuksen yhteydessä annettu rikkiannos ja vahvojen happojen annos vastasivat pH 4 tasolla noin vuoden laskeumaa, pH 3 tasol la noin 10 vuoden laskeumaa ja pH 2 tasolla noin 100 vuoden laskeumaa Etelä-Suomessa sekä vesimäärä vuo tuista sademäärää (n. 600 mm). 59 Metsäntutkimuslaitos Kuva 28. Karusta rahka turpeesta huuhtoutuneet ainemäärät pH-arvoihin 4, 3 ja 2 säädetyillä sadetus käsittelyillä, C = puhdas vesi. Sadetuskäsittelyjen jälkeen mitattiin turveprofiileista huuhtoutuneet aineet ja lisäksi turveprofiilien sisältämät ainemäärät. Voimakkain happokäsittely (pH 2) johti odote tusti suurimpiin ainehuuhtoumiin turveprofiileista (kuva 28). Puhdas vesi sekä pH-tasoille 4 ja 3 säädetyt sadetusve det eivät sen sijaan aiheuttaneet toisistaan oleellisesti poik keavia ainehuuhtoumia, vaikka sadetusveden happamuu den kasvu huuhtoumamääriä jonkin verran lisäsikin. Maan haponsietokyvyn kannalta keskeisten emästen (Ca, Mg, K, Na) huuhtouma rahkaturpeesta oli puhtaalla vedellä käsitellyistä turveprofiileista vain 1,4 % koko pro fiilin emässisällöstä. Käsittelytasoilla pH 4 ja pH 3 emäs huuhtouma oli myös hyvin vähäistä (2,0 % ja 2,4 %). Vasta käsittelytasolla pH 2 emäshuuhtouma lisääntyi jyrkästi kun rahkaturpeen emässisällöstä huuhtoutui lähes kol mannes. Koe osoitti, että nykyään vallitsevan rikki- ja happolaskeuman aiheuttama emäsravinnehuuhtouma ver rattuna turpeen sisältämään emäsmäärään ei ole merkit tävä edes karuilla soilla, joilla turpeen emässisältö on suh teellisen pieni. Laskeuman mahdollisesti aiheuttamia muutoksia karu jen, ojitettujen soiden pintaturpeen ravinnesisältöön selvi tettiin valtakunnallisen koealaverkoston avulla (kuva 29). Muutosten oletettiin ilmenevän maantieteellisinä eroina Etelä- ja Pohjois-Suomen välillä, koska laskeumamäärät etelässä ovat huomattavasti suuremmat kuin pohjoisessa. Pintaturpeen (0-5 cm) ravinnesisällössä ilmenikin sel viä maantieteellisiä eroja. Turpeen typpi-ja rikkipitoisuus sekä happamuus oli eteläisillä koealoilla suurempi kuin pohjoisessa. Sen sijaan magnesium-ja kaliumpitoisuus oli etelässä pohjoista tasoa alempi. Vaikka osa näistä maan tieteellisistä eroista voitaisiinkin tulkita ilmansaasteiden 60 Metsöluonto ja ilmansaasteet Kuva 30. Piensaraisten rämeiden (ks. kuva 29) pintaturpeen (0-5 cm) rikkipitoisuuden alueellinen jakauma. Kuva 29. Valtakunnallisen koealaverkoston suokoe alojen sijainti. aiheuttamiksi, lienee erojen todennäköisin syy soiden alun perin erilainen ravinnesisältö tai erot kuivatustilanteessa, turpeen maatuneisuudessa ja puuston määrissä. Nimen omaan pintaturpeen korkeammat rikkipitoisuudet Etelä- Suomessa maan pohjoisosiin verrattuna voivat ehkä olla rikkilaskeuman aiheuttamia (kuva 30). Valtakunnalliseen koealaverkkoon perustuvat tulokset vahvistivat myös laboratoriossa saatua tulosta, jonka mu kaan jopa karujen soiden pintaturpeen emässisältö on niin suuri, ettei happaman laskeuman aiheuttamalla emäshuuh toumalla ole merkitystä puiden ravinnetalouden kannalta. Hapanta laskeumaa merkittävämpi emäspoistuma voikin tapahtua luonnonhuuhtouman tai puunkorjuun yhteydes sä. 61 Metsäntutkimuslaitos Aiheesta enemmän Ahti, E. & Pätilä, A. 1985. Happaman laskeuman vaikutukset turve maiden ominaisuuksiin. Teoreettinen tarkastelu. Metsäntutki muslaitoksen tiedonantoja 209. 34 s. Pätilä, A. 1990. Buffering of peat and peaty soils: Evaluation based on the artificial acidification of peat lysimeters. Teoksessa: Kaup pi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Fin land. Springer-Verlag. s. 305-324. Pätilä, A. & Nieminen, M. 1990. Turpeen emäsravinne- ja rikkitase karuilla ojitetuilla rämeillä laskeuma huomioon ottaen. Summa ry: Base cation nutrients and sulphur status of drained oligot rophic pine mires considering the atmospheric input. Folia Fores talia 759. 16 s. 3.4 Happamuuden neutraloituminen maassa Metsämaa on puskuroitunut happamuuden muutoksia vas taan. Tämä ilmenee mm. siten, että maaveden happamuus muuttuu paljon hitaammin kuin puhtaan veden happa muus happo- tai emäslisäyksen seurauksena. Maaveden happamuutta säätelevät mm. kationinvaihto maahiukkas ten ja maaveden välillä, alumiini-ja rautayhdisteet, joiden liukoisuus riippuu happamuudesta, ja mineraalien kemial linen rapautuminen. Maaveden happamuus vähenee sitä mukaa kun se vajo aa syvemmälle maahan, koska veden sisältämiä vetyioneja kiinnittyy maahiukkasten pinnoille. Tällöin maa puoles taan happamoituu. Maan happamuus ilmenee mm. katio ninvaihtopaikkojen täyttymisenä vetyioneilla ja ns. happa milla metallikationeilla, alumiinilla ja raudalla, sekä maan pintaosien mineraaliaineksen köyhtymisenä metallisten ka tionien suhteen (kuva 31). Maan puskurikykyä happamoitumista vastaan voidaan selvittää laboratoriossa maanäytteiden haponneutralointi kyvyn perusteella tai maastossa esimerkiksi kasteluko kein. Laboratoriossa voidaan mitata häiriintymättömien maapatsaiden läpi suodattuvan happaman veden neutra loitumista tai yksittäisten maanäytteiden kykyä sitoa hap poa. Maan happamoituminen ja siihen liittyvä mineraali aineksen rapautuminen ovat hyvin hitaita tapahtumia, joten niitä ei voida sellaisenaan toistaa kokeissa. Laborato rio- ja kenttäkokeilla saadaan kuitenkin käsitys erilaisten maiden suhteellisesta puskurikyvystä. Eri kationien osallistumista happamuuden neutraloitu miseen voidaan arvioida kationien tavasta pidättyä maa ainekseen. Maavedessä olevat emäskationit eivät voi neut- 62 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 31. Maaveden koostumukseen vaikuttavat tekijät. raloida vetyioneja. Sen sijaan maahiukkasten vaihtopaik koihin kiinnittyneet emäskationit voivat korvautua vetyio neilla, jolloin niiden määrä maavedessä vähenee ja emäs kationien määrä vastaavasti kasvaa. Alumiini-ja rautayh disteet, joiden liukoisuutta happamuus säätelee, voivat myös neutraloida vetyioneja, tosin hitaammin. Hitain ve den neutraloitumiseen vaikuttava tapahtuma on kiven näisaineksen rapautuminen. Maan puskuri- ja neutralointikyky käy luonnossa par haiten ilmi maaveden ominaisuuksista tarkastelemalla eri syvyyksiltä otettuja vesinäytteitä. Maaveden laatu on kaik kien neutralointitapahtumien lopputulos. Sen ympärivuo tista tarkastelua hankaloittavat kuitenkin paitsi lumi, jää ja routa, myös muut näytteenoton tekniset vaikeudet ja analysointivirheille alttiit pienet pitoisuudet. ILME-projektin yhteydessä tutkittiin eri maakerrosten haponneutralointikykyä (ANC) laboratoriossa käsittelemäl lä maanäytteitä erilaisilla happomäärillä ja analysoimalla tällöin vapautuvat alkuaineet (kuva 32). Metallikationien pidättyminen Metallikationien merkitys maaveden happamuuden sääte lyssä ja kationien huuhtoutumisherkkyys riippuvat mm. metallikationien tavasta sitoutua maa-ainekseen (kuva 33). Maavedessä vapaana olevat kationit eivät pysty neutraloi- 63 Metsäntutkimuslaitos Kuva 32. Metallikationien vapautuminen lisättäessä happoa maa näytteeseen. Nollataso edustaa näytet tä, joka on uutettu puhtaal la vedellä. maan vetyioneja ja saattavat huuhtoutua helposti, mikäli kasvit eivät ota niitä ravinteina. Esimerkiksi nyt analysoidussa aineistossa valtaosa hu muskerroksen kaliumista oli vesiliukoista, mutta alumii nista ja raudasta vain alle 1 % (kuva 33). Puskurikyvyn kannalta tärkeän vaihtuvan muodon osuus oli humusker roksessa suurin kalsiumilla, 56 %. Metallikationeista rau- 64 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 33. Metallien suhteellinen jakautuminen humuskerroksessa orgaani sesti sitoutuneeseen, vaihtuvaan ja maavedessä olevaan vapaaseen muotoon. ta ja alumiini ovat sitoutuneet lähes kokonaan humusker roksen orgaaniseen ainekseen. Sen sijaan ravinnekatio neista orgaaniseen ainekseen on sitoutunut paljon pienem pi osuus, esimerkiksi magnesiumista 47 %, kalsiumista 31 % ja kaliumista vain 17 %. Ravinnekationien kiinnittymiskyky vaihtopaikkoihin, kun mittana on vaihtuvan ja vapaan muodon suhde, vaih telee maannoksen eri kerroksissa (taulukko 6). Kaliumin lisäksi myös magnesium näyttää ehkä olevan altis huuh toutumiselle kivennäismaan horisonteissa. Maan happamoituminen ilmenee podsoliprofiilin muo dostumisena (ks. 1.4 Metsämaa, s. 22 ja kuva 11, s. 23). Humuskerroksen alle muodostuu vähitellen huuhtoutu miskerros (E-horisontti), jolle on tyypillistä vaalean värin lisäksi mm. alumiinin ja raudan huuhtoutuminen. Nämä kulkeutuvat alemmas muodostaen saostuessaan rikastu miskerroksen (B-horisontti). Huuhtoutumiskerroksen mi neraalien rapautuessa vapautuvat ravinnekationit voivat myös huuhtoutua syvemmälle, mutta osa sitoutuu maa hiukkasten vaihtopaikkoihin korvaten vety-, alumiini- ja rautaioneja. Maan eri kerrosten happoliukoisten alkuaineiden pitoi suudet kuvaavat hyvin maan happamoitumisesta johtuvaa alkuaineiden uudelleenryhmittymistä (kuva 34). Ravinne kationien vapaan ja vaihtuvan muodon osuus kasvaa poh jamaasta huuhtoutumiskerrokseen siirryttäessä ja happo liukoisen osuuden pitoisuudet kasvavat pintakerroksesta syvemmälle siirryttäessä. Tämä kuvaa myös kivennäisai neksen rapautumisastetta eri maakerroksissa. Alumiini ja rauta käyttäytyvät eri tavoin. Niiden va paan ja vaihtuvan muodon osuudet ovat hyvin pieniä happo liukoiseen muotoon verrattuna, joten jakauma poikkeaa ravinnekationien jakaumista. Happoliukoinen muoto ku vaa alumiinin ja raudan osalta orgaanisesti sitoutunutta, helposti rapautuvaa sekä huuhtoutumiskerroksesta liuen nutta ja syvemmälle saostunutta muotoa. Kuvan 34 mu kaan huuhtoutumiskerroksesta on rapautunut ja huuhtou tunut paljon alumiinia ja rautaa, kun taas rikastumisker roksessa näitä metalleja on enemmän kuin pohjamaassa. 65 Metsäntutkimuslaitos Taulukko 6. Metallikationien kiinnittymiskyky maan kationinvaihtopaikkoihin humus- (O), huuhtoutumis- (E), rikastumis- (B) ja pohjamaakerroksessa (C). Kiinnittymiskyky on arvioitu vaihtuvan ja vapaan muodon pitoisuuksien suhde ukuna. Kuva 34. Kaliumin, kalsiumin, magnesiumin, alumiinin ja raudan happoliukoisen, vaihtuvan ja vapaan muodon pitoisuudet kivennäismaan huuhtoutumis- (E) ja rikastu- miskerroksissa (B) sekä pohjamaassa (C). Veden neutraloituminen maassa Sadevesi tulee metsämaahan kasvillisuuden läpi, jolloin myös veden laatu muuttuu vapaaseen sadantaan verrattu na (ks. Laskeuma metsiköissä, s. 40). Vesi muuttuu myös kulkiessaan maakerroksen läpi, jolloin muun muassa ve den happamuus vähenee sen vajotessa syvemmälle maa han (taulukko 7). Suurimmat muutokset tapahtuvat hu muskerroksessa ja huuhtoutumiskerroksessa (ks. Metsi kön ja puun ravinnekierto, s. 44). Karkean maan läpi kulki essaan vesi neutraloituu hitaammin kuin hienorakeisessa maassa. Oheisten taulukoiden koealoista Jokioinen edus taa savimaata, Tuusula karkeaa hietaa ja Parkano karke aa hiekkaa. Jokioisten koealalla vesi neutraloitui jo 15 cm:n syvyydellä, Tuusulassa 45 cm:n syvyydellä, mutta Parkanossa ei vielä tälläkään syvyydellä. Kasvien juurten menestymisen kannalta kalsiumin ja alumiinin suhdetta maavedessä pidetään hyvänä tunnuk sena. Jos Ca/Al-suhde on alle 0,1, juuret saattavat vaurioi- Kationi O E B Vaihtuva/vapaa C K 0,23 0,14 0,16 0,18 Mg 1,81 0,50 0,18 0,36 Mn 2,95 0,62 0,37 - Ca 4,22 2,05 0,71 0,67 AI 20,2 _ _ _ Fe 24,7 - - - Taulukko 7. Maaveden laatu eri syvyyksillä Parkanon, Jokioisten ja Tuusulan koealoilla v. 1986. 66 Metsäluonto ja ilmansaasteet tua, jolloin kasvien veden ja ravinteiden otto voi häiriintyä. Parkanossa suhde oli epäedullisin, mutta kuitenkin yli 0,1, joten kalsiumia on ollut kaikilla paikoilla vähintään tyy dyttävästi alumiiniin verrattuna. Taulukossa 7 on esitetty myös rikin pitoisuudet maa vedessä sulfaatiksi laskettuna. Sulfaatti ei anionina sitou du juuri lainkaan maan kiinteään ainekseen, vaan kulkeu- Parkano Etäisyys maanpin- nasta cm PH Ca/Al moo li so 4 ppm Näytteitä kpl 15 4,58 (4,55-4,61] 0,4 (0,41-0,44] 18,4 (1 1,2-25,5) 2 30 4,71 (4,61-4,80] 12,5 (4,1-21,0) 17,2 (9,7-22.3) 4 45 4,75 (4,65-4,82] 3,5 (2,4-6,2] 11,1 (6,9-13,2) 4 Jokioinen Etäisyys maanpin- nasta cm pH Ca/Al mooli SO z ppm Näytteitä kpl 15 5,46 (5,06-5,87) 23,7 (1,7-57,0) 16,7 (1 1,0-24,1) 24 30 5,42 (5,17-5,95) 38,3 (12,6-62,5) 18,5 (15,8-25,7] 20 45 5,46 (5,18-6,20) 34,8 (1,4-64,1] 18,3 (15,8-23,7] 20 Tuusula Etäisyys maanpin- nasta cm pH Ca/Al mooli so 4 ppm Näytteitä kpl 15 4,31 (3,90-4,93) 7,5 (3,1-52,7) 28,7 (17,7-71,6) 40 30 4,77 (4,17-5,36) 7,3 (3,8-18,1) 26,0 (19,2-38,4) 41 45 5,1 1 (4,42-5,47) 43,2 (3,4-1 18,8) 29,8 (22,7-39,8) 45 67 Metsäntutkimuslaitos Kuva 35. pH, vetyionin ja alumiinin määrät sade vedessä ja vajovedessä Sailan Sätsissä 20.7,- 22.9.1989. Kuva 36. Emäskationien (K, Ca, Mg) määrät sadevedessä ja vajove dessä Sallan Sätsissä 20.7-22.9. 1 989. tuu maannoksen läpi lähes sellaisenaan. Tutkituista koe aloista Tuusulassa lienee suurin rikkilaskeuma ja siihen viittaa myös maaveden sulfaattipitoisuus. Sulfaatin hai tallisiin ominaisuuksiin maan happamoitumisen ja vilja vuuden säilymisen kannalta kuuluu sen helppo liikkuvuus maassa ja kyky viedä mukanaan varaukseltaan vastaava määrä kationeja. Vajoveden mukana kulkeutuvat ainemäärät riippuvat pitoisuuksien lisäksi vesimääristä. Sallan Sätsistä kerät tyjen vesinäytteiden perusteella vesi happamoitui hiukan kulkiessaan puuston latvuston läpi (kuva 35), neutraloitui hiukan humuskerroksessa ja kivennäismaan pintakerrok- 68 Metsäluonto ja ilmansaasteet sessa (0-5 cm) ja neutraloitui lähes täysin vajotessaan 20 cm:n syvyyteen. Vetyionimäärät vähenevät kuitenkin vielä nopeammin, koska vajoveden määrä vähenee syvemmälle mentäessä. Vajoveden alumiinin määrät olivat Sallassa vähäisiä. Pintamaasta huuhtoutui kaliumia melko runsaasti, hiu kan kalsiumia, mutta ei mitattavia määriä magnesiumia (kuva 36). Vajoveden mukana huuhtoutui 20 cm:n syvyy teen likimain yhtä paljon ravinnekationeja kuin mitä niitä tuli vapaassa sadannassa, kaliumia kuitenkin enemmän. Aiheesta enemmän Derome, J. 1989. Acid-induced aluminium mobilization in Finnish mineral soils. Teoksessa: Kämäri, J., Brakke, D.F., Jenkins, A., Norton, S.A. & Wright, R.F. (toim.). Regional Acidification Mo dels. Springer-Verlag. s. 23-30. Derome, J. 1990. Maaperän luonnollinen happamoituminen. Teok sessa: Kangasmaiden ominaisuudet ja hoito. Maantutkimuspäivä Kouvolassa 1990. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 370: 5- 17. Tamminen, P. & Mälkönen, E. 1986. Kangasmaiden herkkyys happa moitumiselle. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 210. 25 s. 3.5 Maanhoidollisin keinoin voidaan ehkäistä happamoitumista Ilmansaasteina maahan tulevan happaman laskeuman ar vioidaan vähitellen muuttavan ravinteiden saatavuutta si ten, että emäskationien (Ca, Mg, K) saatavuus vähenee ja typen saatavuus kasvaa. Maan happamuuden lisääntyessä juurille myrkyllisen alumiinin liukoisuus voi lisääntyä ja samalla vaikeuttaa kasvien veden ja ravinteiden ottoa. Näitä haittoja voidaan ehkäistä lisäämällä maan ha ponneutralointikykyä kalkitusaineilla ja turvaamalla ta sapainoinen ravinteiden saatavuus lannoitteilla. Lisäksi metsien kasvatuksessa perinteisesti käytetyt maanhoidon menetelmät, kuten kulotus ja lehtipuiden suosiminen se kapuuna havumetsissä, lieventävät maan happamoitumis ta ja edistävät ravinteiden kiertoa. Kalkitus Metsämaiden kalkituskokeita on tehty maassamme jo 1920- luvulta lähtien. Kokeiden tavoitteena on ollut vähentää maan happamuutta, edistää mikrobitoimintaa ja siten no peuttaa typen ja muiden ravinteiden vapautumista maan orgaanisesta aineesta uudelleen kasvien käytettäviksi. 69 Metsäntutkimuslaitos Kuva 37. Kalkituksen vaikutus kangasmaiden humuskerroksen ja kiven näismaan pintaosan (0- 10 cm) kokonaishappa muuteen (pH(KCl)) eri kasvupaikkatyypeillä noin 25 vuoden kuluttua kalkituksesta. Kalkituksessa on annettu kalkkikivi jauhet ta 2000 kg/ha. Merkkien selitykset: 0 = kalkitsemat tomat ja Ca = kalkitut koealat. Maan pH:n nousun lisäksi (kuva 37) kalkitus vaikuttaa muutamien vuosikymmenien ajan myönteisesti muihinkin maan happamuutta kuvaaviin tunnuksiin; se mm. nostaa emäskyllästysastetta ja vähentää vaihtuvan alumiinin määrää maan pintakerroksissa (kuva 38). Kun kalkituk sessa on käytetty 2000 kg/ha kalkkikivijauhetta, annetus ta kalsiumista on vielä 25 vuoden kuluttua tavattu noin 65 % humuskerroksesta ja 20 cm paksuisesta kivennäismaan pintakerroksesta. Kangasmaiden lisäksi myös turvemaat pystyvät tehok kaasti pidättämään kalsiumia, kuten 60 vuotta vanhan kalkituskokeen tulokset osoittavat (kuva 39). Dolomiitti kalkkia kalkitusaineena käytettäessä parannetaan samal la maan magnesiumvaroja useiden vuosikymmenien ajak si. Maan happamoitumisen lisääntyessä saattaa magne siumin riittävyydestä muodostua myös vaikea ongelma. Kangasmaiden kalkitus vaikuttaa usein maan orgaani- 70 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 38. Kalkituksen vai kutus (2000 kg/ha kalkki kivijauhetta) vaihtuvan alu miinin määrään kangas maan humuskerroksessa ja kivennäismaan pintaosas sa (0-l 0 cm) noin 25 vuoden kuluttua kalkituk sesta. Merkkien selitykset kuvassa 37. sen aineen määrään, joka on selvästi lisääntynyt humus kerroksessa, mutta vähentynyt kivennäismaan pintaosas sa. Turvemailla ilmiö näkyy raakahumuskerroksen muo dostumisena ja selvänä paksunemisena. Myös kokonaisty pen määrän muutokset eri maakerroksissa ovat olleet sa mansuuntaisia. Orgaanisen aineen kasaantuminen maa han johtuu ilmeisesti kalkituksen aiheuttamista hajottaja mikrobiston ja karikkeen laadun muutoksista. Turvemailla yksi kalkituksen tärkeimmistä tavoitteista on ollut nopeuttaa turpeeseen sidottujen suurten typpiva rastojen mineralisaatiota ja lisätä puille käyttökelpoisen typen määrää. Kenttäkokeiden tulokset eivät kuitenkaan yksiselitteisesti osoita kalkituksen merkittävästi nopeut tavan turpeen hajoamista ja typen mineralisaatiota, ellei kalkkia päästä sekoittamaan turpeeseen. Maan h aponneutraloi nti ky vyn parantumisen ohella kal kituksella on myönteistä vaikutusta happaman laskeuman haittoja ajatellen myös siten, että sulfaattimuodossa kas veille tärkeiden emäskationien huuhtoutumista mahdolli sesti edistävää rikkiä sitoutuu kalkituilla metsämailla vai keasti liukenevaan muotoon. Tähän mennessä saatujen tulosten mukaan kalkitus ei ole kuitenkaan lisännyt puiden kasvua, vaan kasvu on yleensä vähentynyt pitkäksi aikaa kalkituksen jälkeen. Syitä tähän ei täysin tunneta, mutta kalkituksen on todet tu muuttavan voimakkaasti eri mykorritsaryhmien keski näisiä suhteita, mikä voi vaikuttaa myös puiden ravintei den ottoon. Lisäksi kalkitus voi sitoa maahan tiettyjä ra vinteita, kuten booria, jolloin seurauksena ilmenee ravin nehäiriöitä. 71 Metsäntutkimuslaitos Kuva 39. Kalsiumin ja magnesiumin (kg/ha) ja kautuminen turvemaan eri kerroksissa 60 vuoden kuluttua kalkituksesta (0, 2000, 4000 ja 8000 kg/ha dolomiittikalkkia). Kalkitusaineita voidaan maanmuokkauksen yhteydes sä sekoittaa maahan, jolloin vältytään pH:n voimakkaalta nousulta aivan humuskerroksen pinnassa. Metsänviljely kokeiden esitulosten mukaan kalkituksesta (3000 kg/ha) ei tällöin ole ollut haittaa taimikon alkukehitykselle, mutta toisaalta hyötykin on toistaiseksi ollut epävarma. Kalkituksella voidaan torjua metsämaiden happamoi tumista, mutta puiden kasvun ja elinvoimaisuuden paran taminen edellyttää samalla myös tasapainoisen ravinneta louden turvaamista. Tällaisia kunnostuslannoituksia var ten metsiköiden lannoitustarve jouduttaneen useimmiten selvittämään ravinneanalyysien avulla. 72 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kulotus Kulotus vapauttaa hakkuutähteisiin, pintakasvillisuuteen ja humuskerrokseen sitoutuneita ravinteita uuden puu sukupolven käyttöön. Koska valtaosa puuston sisältämistä ravinteista on sitoutunut latvustoon, joka yleensä jätetään hakkuutähteinä uudistusalalle, kulotuksella saadaan huo mattava määrä ravinteita välittömästi kasvien käytettä väksi. Kulotuksen tarkoituksena onkin valmistaa maa met sän uudistamista varten. Kulotuksessa palaneen aineen sisältämä typpi vapau tuu kaasuna ilmaan, mutta muita ravinteita jää tuhkaan kasvien kannalta lähes ihanteellisissa suhteissa. Orgaani sen aineen sisältämät kivennäisravinteet vapautuvat pala essaan pääosin oksideina tai karbonaatteina, jotka yleensä ovat emäksisiä ja vähentävät siten maan happamuutta jopa muutaman vuosikymmenen ajaksi. Happamuuden vä heneminen aktivoi puolestaan maamikrobien toimintaa ja nopeuttaa ravinteiden kiertoa. Emäskationien lisäys on voimakkainta humuskerroksessa heti palamisen jälkeen. Kulotusvuonna humuskerroksen kalsiumin määrän on to dettu nousseen kolminkertaiseksi ja magnesiumin määrän kaksinkertaiseksi kulottamattomaan alaan verrattuna. Maanhoidon menetelmänä kulotuksen käyttöä rajoittaa ravinteiden huuhtoutumisriski. Jos emäskationeja huuh toutuu merkittävästi kulotuksen jälkeen, menetetään sa malla niiden maata neutraloiva vaikutus. Metsänhoidolli sesti kulotuksen käyttö on perusteltavissa moreenimaiden tuoreilla ja kuivahkoilla kankailla, joilla ravinteiden huuh toutumisvaara on pienin. Tuhkalannoitus Tuhkalannoitus vaikuttaa maan happamuuteen ja ravin teisuuteen samansuuntaisesti kuin kulotus. Vielä melko nuorissa kangasmaiden tuhkalannoituskokeissa puuntuh ka (3000 kg/ha) on vähentänyt selvästi humuskerroksen happamuutta. Toistaiseksi senkään ei ole havaittu vaikut taneen puuston kasvuun. Ojitetuilla soilla puuntuhka lisää voimakkaasti puus ton kasvua, ja sillä voidaan korjata jopa vaikeita ravinne häiriöitä. Lannoituksessa käytetyt tuhkamäärät ovat ol leet 2000-16 000 kg/ha. Tuhka sisältää runsaasti emäs-ja hivenravinteita, mutta ei typpeä. Tuhkalannoitus paran taa puiden ravinnetasapainoa, vähentää turvemaiden pin takerrosten happamuutta ja lisää maan emäskyllästysas tetta. Ilmansaasteista mahdollisesti aiheutuvien ravinne häiriöiden torjuntaan ja korjaamiseen puuntuhka soveltuu erittäin hyvin. Tuhkalannoituksen yleistyminen edellyttää kuitenkin nykyistä taloudellisemman tuhkan talteenotto-, kuljetus- ja levitystekniikan kehittämistä. Metsäntutkimuslaitos Kuva 40. Humuskerroksen pH ja typpipitoisuus laske vat puuston ikääntyessä. Lehtipuusto parantaa ja havupuusta heikentää maan viljavuutta (Tammi nen 1989). Lehtipuiden suosiminen Puulajit voivat muuttaa maan kemiallisia ja biologisia omi naisuuksia tuottamansa karikkeen ja juuristojensa väli tyksellä. Puulajivalinnalla on siten myös mahdollista vai kuttaa maan happamoitumiskehitykseen. Puuston tuottaman karikkeen määrällä ja laadulla on suuri merkitys metsämaan luontaisessa happamoitumi sessa, koska karikkeen hajotessa syntyvät erilaiset orgaa niset hapot vaikuttavat ratkaisevasti maannoksen kehit tymiseen (ks. 1.4 Metsämaa, s. 22). Havumetsissä humus kerroksen pH, typpi-, kalsium- ja magnesiumpitoisuudet laskevat puuston ikääntyessä (kuva 40). Varttuneissa leh- 74 Metsäluonto jo ilmansaasteet timetsissä humuskerros sisältää enemmän ravinteita kuin havumetsissä, joten havupuusto heikentää ja lehtipuusto parantaa maan viljavuutta. Havumetsissä on maanhoidon vuoksi syytä suosia lehti puita sekapuuna aina, kun se on mahdollista. Myös yli tiheiden metsien harventaminen ja yli-ikäisten metsien uudistaminen lieventävät metsämaan luontaista happa moitumista ja pitävät yllä maan viljavuutta. Aiheesta enemmän Derome, J., Kukkola, M. & Mälkönen, E. 1986. Forest liming on mineral soils. Results of Finnish experiments. National Swedish Environmental Protection Board. 3084: 1-107. Derome, J. & Pätilä, A. 1990. Alleviation of forest soil acidification through liming. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 1093- 1116. Lipas, E. 1990. Kalkituksen aiheuttama boorinpuute kangasmaan kuusikossa. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 352: 1-22. Lipas, E. 1990. Kalkituksen vaikutus ravinteiden saatavuuteen. Teok sessa: Kangasmaiden ominaisuudet ja hoito. Maantutkimuspäivä Kouvolassa 1990. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 370: 49- 60. Silfverberg, K. & Hotanen, J.-P. 1989. Puuntuhkan pitkäaikaisvai kutukset ojitetulla mesotrofisella kalvakkanevalla Pohjois-Poh janmaalla. Folia Forestalia 742. 23 s. Tamminen, P. 1989. Mitä on viljavuus? Metsä ja Puu 10: 22-23. 75 Metsäntutkimuslaitos 4. Latvuksen kunto ja puun elinvoimaisuus 4.1 Puiden elinvoimaisuuden arvioiminen Puiden elinvoimaisuus eli vitaliteetti voidaan määritellä niiden kykynä säilyä hengissä, kasvaa ja tuottaa lisäänty miskykyisiä jälkeläisiä. Elinvoimaisuuteen vaikuttavat sekä puun perinnölliset ominaisuudet että kasvupaikan ympä ristötekijät, kuten kasvupaikka, ilmasto, luontaiset tuhon aiheuttajat ja ihmisen toiminta. Elinvoimaisen puun elä mänkaaressa siemenestä kehittyy eri kasvuvaiheiden kaut ta lisääntymiskykyinen aikuinen, joka selviää kilpailusta metsikön muiden puiden kanssa (kuva 41). Puut reagoivat lajista, ikävaiheesta ja kasvupaikasta riippuen eri tavoin ulkoisiin stressitekijöihin. Luonnossa yksilöiden välinen muuntelu saman lajin sisällä on suurta. Terveinä ja elinvoimaisina pidetään usein vain tuuhealatvuksisia, hyvin kasvavia puita. Kuitenkin saariston tai pohjoisen tuntureiden kitukasvuiset puut ovat esimerkkejä levinneisyysalueensa rajoille sopeutuneista yksilöistä. Mitä lähempänä levinneisyysalueensa rajoja puu kasvaa, sitä herkemmin sen elinvoimaisuus heikkenee esi merkiksi ilmansaasteiden vuoksi. Erityisesti maamme poh joisosien luonto on haavoittuva kaikille lisästressiä aiheut taville tekijöille. Kuntotunnuksia eri tarkoituksiin Arvioitaessa puiden elinvoimaisuutta on pyrittävä löytä mään sellaisia tunnuksia, jotka mahdollisimman herkästi ja monipuolisesti kuvaavat puiden tilaa, esimerkiksi yh- 76 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 41. Luonnontilaisissa metsissä suurin osa sieme nistä kehittyneistä puuyksi löistä kuolee joko taimivai heessa tai myöhemmin puiden välisen kilpailun tai jonkin tuhon takia. Hengis sä säilyneet taimet kasva vat nopeasti varjostavan aluskasvillisuuden yläpuolel le ja valtaavat kasvutilaa latvukselleen ja juuristol leen. Se edellyttää teho kasta yhteyttämistä sekä vastustuskykyä tuholaisia ja stressitekijöitä vastaan. Neulasmassa, kasvu, lisääntymiskyky ja monet muut ominaisuudet vaihtele vat puun iän mukaan. Tämä näkyy myös puun ulkoasussa. Vanhemmiten puun neulasmassa ja kasvu alkavat vähentyä ja koko puu muuttuu rapistuneen näköiseksi. Piirros: Ilkka Taponen. teyttämis-ja kasvukykyä. Tällaisina mittoina voidaan käyt tää esimerkiksi neulasten tai lehtien määrääjä sen vaihte lua (harsuuntuminen, neulasvuosikerrat), puiden rapistu mista ilmentäviä tunnuksia (oksatuhot, sekundaariversot, rungon pihka vuoto), neulasten värivikoja ja hedelmälli syyttä (käpyjen määrä). Puiden elinvoimaisuutta kuvasta vat myös niiden kasvu (luku 2. Metsien kasvu, s. 30) sekä sieni-, eläin- ja abioottisten tuhojen esiintyminen (luku 5. Metsätuhojen esiintyminen, s. 127). Nämä tunnukset il mentävät vain puiden ulkoista kuntoa, ja niitä käytetään laajojen metsäalueiden terveydentilan selvityksissä. Puiden elinvoimaisuus heijastuu myös neulasten ravin netilassa, puun aineenvaihdunnassa sekä muutoksina neu lasten pintavahoissa tai solujen rakenteessa. Näiden tutki minen on työlästä ja hidasta, eikä niitä toistaiseksi voida käyttää laajojen metsäalueiden tilan selvittämiseen. Usein kuitenkin ilmansaasteiden vaikutukset voidaan havaita neulasten alkuainekoostumuksessa (ks. Neulasten kemial linen koostumus elinvoimatunnuksena, s. 92) tai solumuu toksina (luku 4.3 Ilmansaasteiden vaikutukset neulasten solurakenteeseen, s. 119) jo ennen näkyvien oireiden ilmes tymistä. Nämä tunnukset auttavatkin ennakoimaan vaka via vaurioita. Myös ilmansaasteiden vaikutusmekanismeja tai eri tuhonaiheuttajien vuorovaikutuksia tutkittaessa tar vitaan näitä puiden sisäisestä tilasta kertovia tunnuksia. 77 Metsäntutkimuslaitos Kuva 42. Kuusen oksan rakenne. Primaariversot kasvavat oksan pääran gan nivelkohtien tai nivel välien hankasilmuista. le posilmuista saattaa kehit tyä useita vuosia primaari versojen syntymisen jäl keen sekundaariversoja eli hätäoksia. Ne kasvavat yleensä oksan päärangan yläpuolelle yksittäin tai pieninä pensasmaisina ryhminä. Niitä voi syntyä myös sivuoksiin. Puun van hetessa sekundaarioksat lisääntyvät, koska puu kor vaa niiden avulla harsuun tumisessa menettämiään neulasia. Tämän takia se kundaariversoja kutsutaan hätäoksiksi. Niiden avulla kuusi pystyy uusimaan yh teyttävää neulasistoaan ja säätelemään voimavaro jensa käyttöä. Ravinteiden ja veden kuljetusmatka hätäversoihin on lyhyempi kuin kärkisilmuihin, eivätkä oksan yläpinnan versot kärsi varjostuksesta yhtä paljon kuin oksien ala osat. Piirros: Ilkka Tapo nen. Latuustunnukset ja puun kasvu elinvoimaisuuden ilmentäjinä Neulasissa tai lehdissä tapahtuvat monet puiden keskei sistä elintoiminnoista kuten yhteyttäminen ja haihdutus. Latvuksen kunto vaikuttaa myös puiden kykyyn kuljettaa ravinteita ja yhteyttämistuotteita. Yhteyttävän neulas- tai lehtimassan muutokset vaikuttavat rungon nestevirtauk siin ja kasvuun, juuriston toimintaan sekä ravinteiden liikkumiseen ja varastointiin. Puiden elinvoimaisuuden heikentyessä esimerkiksi il mansaasteiden, sääolojen tai tuhojen takia niiden neulas tai lehtimassa usein vähenee. Hyväkuntoiset puut toipu vat yleensä entiselleen epäsuotuisan kauden jälkeen, mut ta huonokuntoisten yksilöiden ylimääräinen neulas- tai lehtikato voi johtaa vakavampaan näivettymiseen ja jopa kuolemaan. Neulasten tai lehtien määrää voidaankin käyt tää kuvaamaan puun yleistä terveydentilaa. Neulasmas san muutokset eivät suoraan kerro elinvoimaisuuden heik kenemisen syitä, ja siksi neulasmassaa käytetään kunto tunnuksena yleensä yhdessä muiden elinvoimatunnusten kanssa. Esimerkiksi neulasten värioireet antavat lisätie toa latvuksen kunnosta. Harsuuntuminen Harsuuntumisella tarkoitetaan neulas- tai lehtikatoa, joka muuttaa latvuksen harsuksi eli vähäneulasiseksi tai har valehtiseksi. Harsuuntuminen voi johtua puiden ikäänty misestä, kasvupaikan ominaisuuksista, ilmastosta, säistä, sieni-ja hyönteistuhoista tai ihmisen toiminnan vaikutuk- 78 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 43. Kuusen harsuun tumistyypit. Ikkunatyypin harsuuntumi sessa latvuksen yläosaan, muutama metri latvan alapuolelle syntyy neulase ton aukko. Aukko on selvin lähellä runkoa. Se laaje nee harsuuntumisen ede tessä ylös- ja alaspäin sekä kohti oksien kärkiä. Lehtikuusityypissä neulasia varisee tasaisesti koko latvuksesta lukuunottamatta aivan latvuksen yläosaa. Oksat muuttuvat nauha maisiksi ja litistyneiksi sivuversojen katkeilun ja hätäversojen muodostumi sen takia. tatvatyypissä latvan kärki kuivuu ja vähitellen latvuk sen koko yläosan kunto heikkenee. Oksankärkityyppi, jossa harsuuntuminen alkaa oksien kärjistä ja etenee latvuksen sisäosiin, on harvinaisempi. Esimerkiksi keväthallojen aiheuttama uusien vuosikasvainten paleltuminen näkyy myö hemmin kesällä paljaina oksankärkinä. Neulasia varisee oksien kärjistä myös sienitautien seurauk sena. Piirros: Ilkka Tapo nen. sesta, esimerkiksi ilmansaasteista. Tämän vuoksi harsuun tumista pidetään puiden yleistä terveydentilaa kuvaavana tunnuksena. Havupuiden neulaset altistuvat ilmansaas teille useiden vuosien ajan ympäri vuoden, mutta lehtipuut puolestaan uudistavat lehvästönsä vuosittain. Puun har suuntuessa latvus muuttuu neulasten tai lehtien varisemi sen sekä oksien kuolemisen ja katkeilun takia harvaksi ja valoa helposti läpäiseväksi. Kuusen harsuuntuessa elävät silmut vähenevät ja le posilmuista kehittyy ns. hätä- eli sekundaari versoja (kuva 42). Voimakkaasti harsuuntuneissa puissa neulasvuosi kertoja on vähän, ja rungon paksuus-ja pituuskasvu alkaa vähentyä. Pituuskasvun hidastuminen muuttaa latvan kär jen pyöristyneeksi. Kuusen yleisimmät harsuuntumistyypit ovat ikkuna-, lehtikuusi-, latva- ja oksankärkityyppi, jotka jaotellaan neulaskadon alkamiskohdan ja etenemisen mukaan (kuva 43). Myös tyyppien välimuodot ovat tavallisia. Harsuuntu misen alkuvaiheessa harsuuntumistyypit ovat tavallisesti selviä, mutta voimakkaasti harsuuntuneista puista voi löy tää kaikkien tyyppien piirteitä. Kuusen perinnöllisesti määräytyvä latvustyyppi vaikut taa harsuuntumisen ilmenemiseen (latvustyypit, ks. kuva 44). Kampa- ja harjakuusissa oksistoon syntyy aukkoja sivuversojen katkeillessa. Varsinkin kampakuusen latvus muuttuu roikkuvien sivuversojen katkeillessa harvaksi ja aukkoiseksi. Laakakuusen harsuuntumista on vaikeampi havaita, koska oksat ovat leveitä ja litteitä; selviä aukkoja ei synny, vaikka harsuuntuminen olisikin runsasta. 79 Metsäntutkimuslaitos Kuva 44. Kuusen latvustyy pit. Kuusen oksamuotojen, sivuversojen haaroittumis tavan ja oksakulman pe rusteella voidaan erottaa erilaisia latvustyyppejä, joista tavallisimmat ovat harjakuusi, kampakuusi, laakakuusi, nauhakuusi ja huiskilokuusi. Harjakuusessa on runsaas ti sivuversoja, jotka suun tautuvat eri suuntiin harja maisesti. Oksien pääran gat kasvavat rungosta yläviistoon ja oksan kärki kaartuu ylöspäin. Kampakuusen sivuversot ovat melko pitkiä ja roikku vat suoraan alaspäin. Oksa on kärkeen asti suora. Laakakuusen oksat ovat litteitä, leveitä ja monihaa raisia. Oksat kasvavat tavallisesti rungosta alaviis toon. Kuusen latvustyyppi on helpointa tunnistaa keski ikäisten tai vanhojen pui den latvuksen puolivälistä. Etelä- ja Keski-Suomessa harjakuusi on yleisin, myös kampakuusi on tavallinen ja laakakuusiakin tava taan. Pohjois-Suomessa ovat kapealatvaiset laaka-, nauha- ja huiskilo kuuset yleisimpiä. Yleisim min kuusen latvus on eri tyyppien välimuoto. Piirros: Ilkka Taponen. Männyn harsuuntumisessa ei voida erottaa yhtä selviä tyyppejä kuin kuusella (kuva 45). Harsuuntuminen voi alkaa vanhimpien neulasvuosikertojen tasaisella varise misella koko latvuksesta, mutta se saattaa myös kohdistua vain yksittäisiin oksiin, joiden paljaat rangat säilyvät pit kään latvuksessa. Harsuuntuminen saattaa edetä myös alhaalta ylöspäin, jolloin alaoksien kuollessa latvus supis tuu. Joskus mänty harsuuntuu ensin oksien kärjistä. Lat van yläosan on todettu harsuuntuneen ilmansaasteille pit- 80 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 45. Männyn har suuntumistyypit. Alalatvus tyypissä harsuuntuminen alkaa alaoksilta ja elävän latvuksen raja nousee korkeammalle. Versosurma vaikuttaa usein tällä ta voin. Oksittaisen harsuun tumisen seurauksena lat vuksessa näkyy kuolleita oksanrankoja ja aukkoja. Tasainen harsuuntuminen muuttaa koko latvuksen valoa läpäiseväksi. Hede kukinnan aiheuttamat neulasettomat oksanosat eivät ole harsuuntumista. Latvatyypissä latvan kärki kuolee ja harsuuntuminen etenee alaspäin. Oksan kärkityypille ovat ominais ta paljaat oksankärjet, mikä voi olla seurausta nuorimpien neulasten paleltumisesta tai sienitau deista. Piirros: Ilkka Tapo nen. kään altistuneissa männyissä, tällöin harsuuntumisraja on epäselvä. Latvan yläosan selvärajaisen kuivumisen ai heuttaa yleensä tervasroso-sieni. Neulasvuosikerrat Männyn ja kuusen neulaset säilyvät puussa useita vuosia. Neulasten elinikä riippuu mm. puun perinnöllisistä omi naisuuksista ja iästä, kasvupaikasta sekä ennen kaikkea maantieteellisestä sijainnista. Suomessa neulasten elinikä kasvaa pohjoista kohden. Vanhimpien neulasten vuosittainen variseminen on luon nollinen ilmiö, joka mahdollistaa yhteyttävän neulasiston uudistumisen. Mänty varistaa neulasiaan yleensä selvästi ikäluokan kerrallaan siten, että vanhin ikäluokka kellas- Metsäntutkimuslaitos Kuva 46. a] Männyn neulaset ovat pareittain kääpiöversoissa. Varisseet neulaset voidaan laskea arpikyhmyjen perusteella. Uusi verso saa alkunsa päätesilmusta, jonka silmu suomujen jäänteet osoitta vat vuosikasvaimen raja kohdat. Samana kesänä syntyneet neulaset muo dostavat vuosikerran. Täydeksi neulasvuosiker raksi luetaan kasvain, jossa vähintään puolet neulasista on jäljellä. Kuvassa täysiä neulas vuosikertoja on kolme, ja vanhimmat oksassa kiinni olevat neulaset ovat 4- vuotiaita. Piirros: Ilkka Taponen. Kuva 46. b] Kuusen neula set kiinnittyvät johteisella lehtikannalla versoon. Puutuneet lehtikannat jäävät neulasten varistua kasvaimeen. Myös kuusen vuosikasvaimet voidaan erottaa silmusuomujen jäänteiden avulla, mutta väliversot ja leposilmuista syntyneet versot sekä kärkisilmujen "jurominen" vaikeuttavat vuosikasvai men iän määritystä. Kuvas sa on kuusen oksankärjen haarautuminen yksinker taistettu siten, ettei vuosi kasvaimien keskiosiin muodostuvia väliversoja ole piirretty näkyviin. Piir ros: Ilkka Taponen. Metsäluonto jo ilmansaasteet tuu, ruskettuu ja varisee elo-syyskuussa. Kuusikin varis taa ensin vanhimpia neulasiaan mutta ei yhtä selvästi ikäluokittain kuin mänty, vaan samanaikaisesti useasta vanhimmasta vuosikasvaimesta (kuva 46). Kokonaiset si vuversot ja oksat, varsinkin varjossa kasvavat alalatvuk sen oksat, saattavat kuusella ruskettua ja menettää ker ralla kaikki neulasensa. Kuusen neulasia varisee myös ympäri vuoden, eniten kuitenkin kevättalvella ja myöhäis syksyllä. Suurin osa neulasista varisee ruskeana, mutta neulas karikkeessa on myös vihreitä neulasia. Ne voivat olla pe räisin katkenneista oksista, tai sitten ne ovat varisseet latvuksesta vihreinä, mikä on haitallista puun ravinne taloudelle. Puissa on vähiten neulasia talviaikaan, kun vanhimmat neulaset ovat jo varisseet. Eniten neulasia on heinä-elo kuussa uuden vuosikasvaimen kehityttyä. Neulasellisia kasvaimia eli neulasvuosikertoja on männyllä eniten lat vuksen yläosassa, kuusella latvuksen puolivälissä ja kum mallakin lajilla vähiten alalatvuksessa. Miten neulasmassan vaihtelua tutkitaan? Puun yhteyttävä neulas- tai lehtimassa voidaan määrittää joko suoraan punnitsemalla tai epäsuorasti puun kokosuh teiden tai latvuksen valon läpäisevyyden avulla. Välillises ti neulasmassan muutoksia voidaan tutkia myös karikkeen eli puista varisseiden neulasten avulla (ks. Säät vaikutta vat männyn neulasten varisemiseen, s. 96). Käytännössä puiden neulasmassaa ja sen muutoksia arvioidaan tavallisesti silmävaraisesti maastossa, kuten esimerkiksi harsuuntuneisuuden tai neulasvuosikertojen määrä arvioidaan kasvavista puista. Puun elinikäistä neu lasvuosikertojen määrän kehitystä voidaan selvittää ns. johtojännemenetelmällä (ks. Johtojännemenetelmällä saa daan tietoa neulasvuosikerroista puun koko elinajalta, s. 97). Harsuuntuneisuuden arviointi Latvuksen harsuuntuneisuus arvioidaan kiikareiden avul la ylimpien latvuskerrosten puista (ylispuut, valtapuut ja lisävaltapuut, ks. kuva 47). Harsuuntuneisuus arvioidaan kuusesta elävän latvuksen ylemmästä puoliskosta, män nystä ja lehtipuista taas elävän latvuksen ylimmästä 2/3- osasta (kuva 48). Kuusen harsuuntuneisuutta arvioitaessa otetaan huomioon myös latvustyyppi. Naapuripuiden piis kauksen tai männyn hedekukinnan tai tervasroson aiheut tamaa neulaskatoa ei lueta harsuuntuneisuudeksi. Harsuuntuneisuus ilmaistaan suhteellisena neulas- tai lehtikatona verrattuna samalla kasvupaikalla kasvavaan 83 Metsäntutkimuslaitos Kuva 47. Metsikön puut erilaistuvat vallitseviksi latvuskerroksiksi (pää- ja lisävaltapuut) ja vallituiksi latvuskerroksiksi (väli- ja aluspuut]. Lisäksi erotetaan ylispuut ja alikasvos. Harsuuntuminen arvioi daan vallitsevien latvusker roksien ja ylispuiden latvuksista, jotka eivät ole kärsineet varjostuksesta ja kilpailusta niin paljon kuin hidaskasvuisemmat vallitut puut. Piirros: Ilkka Tapo nen. todelliseen tai kuviteltuun, samanikäiseen harsuuntumat tomaan puuhun (taulukko 8; Kuusen ja männyn harsuun tumissapa, s. 220-221). Pohjoismaissa harsuuntuneena pidetään puuta, jonka suhteellinen neulas- tai lehtikato on yli 20 %; tällöin puun oletetaan alkavan kärsiä neulasten tai lehtien menetyksestä. Saksalaisessa luokituksessa 10- 25 % harsuuntuneisuutta pidetään lievästi haitallisena. Harsuuntuneisuuden arviointi on hyväksytty kansain väliseksi, YK:n alaisten ympäristöohjelman (UNEP) ja Eu roopan talouskomission (ECE) asiantuntijoiden suosittele maksi metsävaurioiden kartoitusmenetelmäksi, ja sitä käy tetään 30 Euroopan maassa vuosittain (Euroopan metsä vauriotilanne: ks. Metsien harsuuntuneisuus Euroopassa 1989 s. 116). Suomessa harsuuntuneisuutta on arvioitu vuodesta 1985 lähtien. Taulukko 8. Harsuuntuneisuutta eli suhteellista neulas- ja lehtikatoa arvioitaes sa käytetään kymmenen prosentin harsuuntumisluokkia. Luokka Neulas- tai lehtikato, % Harsuuntumisaste 0 0-10 ei harsuuntunut 1 1 1-20 1 ievästi harsuuntunut 2 21-30 kohtalaisesti harsuuntunut 3 31-40 4 41-50 5 51-60 6 61-70 vakavasti harsuuntunut 7 71-80 8 81-90 9 91-100 84 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 48. Kuusen harsuun tuneisuus arvioidaan elävän latvuksen ylemmäs tä puoliskosta, männyn ja lehtipuiden harsuuntunei suus elävän latvuksen ylimmästä 2/3-osasta. Piirros: Ilkka Taponen. Harsuuntuneisuuden arviointi on ongelmallista Harsuuntuneisuuden soveltuvuutta puiden kunnon mitta riksi on arvosteltu ajoittain erittäin voimakkaasti. Ennen kaikkea on arvosteltu harsuuntuneisuuden arvioinnin sub jektiivisuutta ja saatujen tulosten tulkinnanvaraisuutta. On vaikeaa erottaa puiden iän ja kasvupaikan tai säiden vaikutusta esimerkiksi ilmansaasteiden vaikutuksista. Li säksi neulasten ja lehtien määrä vaihtelee puissa perinnöl lisestikin, eikä terveen vertailupuun määrittäminen ole aina helppoa. Harsuuntuneisuuden arviointi on toistaiseksi ollut ai noa käytettävissä oleva menetelmä, jolla on voitu vuosit tain arvioida metsien elinvoimaisuutta valtakunnallisesti. Kuitenkin silmävaraista arviointia tarkempia neulasmas san mittausmenetelmiä tarvitaan. Arvioinnin luotettavuut ta pyritään jatkossa parantamaan mm. yhdistämällä kau kokartoitusmenetelmillä saatavaa tietoa silmävaraisiin maastohavaintoihin. Harsuuntuneisuuden ja puiden monien muiden kunto tunnusten on havaittu vaihtelevan samansuuntaisesti. Har suuntuneisuus onkin osoittautunut käyttökelpoiseksi ylei sen elinvoimaisuuden osoittajaksi; sen avulla puiden elin toimintoihin keskeisesti vaikuttavan usean tunnuksen in formaatio saadaan tiivistettyä yhteen lukuarvoon. 85 Metsäntutkimuslaitos Kuinka paljon puussa on neulasia? Lehtimassan on todettu riippuvan puun kokosuhteista. Esimerkiksi havupuilla neulasmassaa on sitä enemmän, mitä suurempi on rungon mantopuun pinta-ala. Tämä joh tuu neulasten ja mantopuun toiminnallisesta yhteydestä, sillä neulasten tarvitsema vesi kulkee mantopuun putki soluissa. Neulasten määrä riippui selvästi puun koosta ja har suuntuneisuudesta (kuva 49). Harsuuntumattomassa puus sa suurin osa neulasmassasta oli latvuksen yläpuoliskossa, vakavasti harsuuntuneessa puussa taas latvuksen alapuo liskossa. Neulasmassalla oli selvä yhteys myös mantopuun 1,3 metrin korkeudelta mitatun poikkileikkauksen pinta-alaan. Puun pituus, latvussuhde, viiden edellisen vuoden pak suuskasvu, rinnankorkeusläpimitta ja lähimmän naapuri puun etäisyys selittivät yhdessä neulasmassan vaihtelun lähes kokonaan. Silmävaraista harsuuntuneisuusarviota tarkennettiin tutkimalla kaadettuja koepuita näyteoksittain. Latvusten neulasmassat määritettiin näyteoksien neulasten kuiva massan ja oksien määrän avulla. Puiden kokoerojen vaiku- Kuva 49. Lievästi (a) ja vakavasti (b) harsuuntu neen, lehtomaisella kan kaalla Tuusulassa kasva neen kuusen neulasmassa (kuivamassa, kg). Yläkuvis sa esitetään eri korkeuksil la olevien oksakiehkuroi den mitatut tai mallilaskel milla arvioidut neulasmas sat, alakuvissa esitetään neulasmassojen kumulatii viset jakaumat. Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 50. Kuusen silmävaraisesti arvioidun harsuun tuneisuuden suhde mitattuun neulasmassaan. a) Pystypuusta silmävaraisesti arvioitu harsuuntunei suus ja kaadetusta puusta määritetty oksakohtainen neulaskatoprosentti vastasivat melko hyvin toisiaan. b) Harsuuntuneisuus ja koko latvuksen neulasmassa (kuivamassa/latvuksen pituus, kg/m) sekä c) harsuuntuneisuus ja latvuksen yläpuoliskon neulasmassa (kuivamassa/latvuksen yläpuoliskon pituus, kg/m], Kuusen harsuuntuneisuus arvioi daan latvuksen ylemmästä puoliskosta. Harsuuntu neisuuden ja neulasmassan yhteys oli selvempi latvuksen yläosassa kuin koko latvuksessa. tusta pienennettiin vakioimalla neulasmassat latvuksien pituuksilla (kuva 50). Latvuksissa oli sitä vähemmän neu lasia mitä suuremmaksi neulaskato oli silmävaraisesti ar vioitu, ja latvuksen yläpuoliskolle näyteoksien perusteella laskettu oksakohtainen harsuuntuneisuusprosentti vasta si suhteellisen hyvin pystypuusta arvioitua harsuuntunei suusluokkaa. Silmävaraisen harsuuntuneisuusarvion luotettavuus Latvusten kunnon silmävarainen arviointi on aina subjek tiivista ja arviointitulokseen voivat vaikuttaa monet esi merkiksi metsikön tiheydestä, sääoloista ja valaistuksesta johtuvat virhelähteet. Esimerkiksi vastavalossa harsuun tuneisuus usein yliarvioidaan. Neulasten väriviat taas nä kyvät parhaiten myötävalossa. Arvioijien koulutus ja "sil mien kalibrointi" onkin välttämätöntä ennen kartoituksen aloittamista. Valtakunnallisen harsuuntuneisuusarvioinnin vuosina 1986-90 tehneiden neljän arvioijan määrityksien yhden- 87 Metsäntutkimuslaitos mukaisuutta ja henkilökohtaisen arviointitason säilymistä on tutkittu maastotesteillä (ks. Metsien elinvoimaisuuden vuosittainen seuranta, s. 105). Eri arvioijat ovat määrittä neet samojen puiden harsuuntuneisuuden toistensa arvi oinneista tietämättä. Arvioijien välillä ei ollut tilastollisia eroja verrattaessa eri harsuuntuneisuusluokkiin luokitel tujen puiden osuuksia (kuva 51). Lähes 90 % yksittäisistä puista arvioitiin yhden luokan yli- tai aliarvion tarkkuu della samoin (kuva 52). Maastotestien mukaan kokeneiden arvioijien luokitte luerot olivat niin pieniä, etteivät ne olennaisesti vähennä tulosten luotettavuutta. Arvioitaessa valtakunnallisesti tu hansia puita yli-ja aliarvioinnit lisäksi kompensoivat toisi aan. Silmävaraisessa arvioinnissa on kuitenkin aina epä varmuustekijöitä, jotka on pidettävä mielessä tulkittaessa valtakunnallisia harsuuntuneisuustuloksia. Kuva 51. Tuusulassa tehdyssä testissä neljä arvioi jaa luokitteli testiaineiston puut (100 mäntyä ja 100 kuusta). Eri harsuuntuneisuusluokkiin luokiteltu jen puiden osuuksissa ei ollut tilastollisia eroja arvioijien välillä. Suurimmat erot olivat harsuuntu mattomaksi (harsuuntuneisuus 0-10%] luokiteltujen puiden osuuksissa. Kuva 52. Arvioijat luokittelivat männyistä 44 % ja kuusista 45 % täysin samoin tarkasteltaessa yksittäi sen puun arviointia. Yhden luokan yli- tai aliarvion rajoissa 86 % männyistä ja 89 % kuusista arvioitiin yhdenmukaisesti. Henkilökohtainen arviointitaso vaih teli ajan kuluessa melko vähän. Yli 90 % testipuista arvioitiin yhden luokan yli- tai aliarvion rajoissa yh denmukaisesti kahtena peräkkäisenä vuonna. 88 Metsäluonto jo ilmansaasteet Harsuuntuminen ja puun kasvu Yksittäisen puun harsuuntuneisuuden ja kasvun välillä on havaittu selvä yhteys (kuva 53). Harsuuntuneisuusarvioi den perusteella on kuitenkin vaikea arvioida koko metsi kön kasvua. Luonnontilaisessa, täysin terveessäkin met sässä on aina itseharvenemisen seurauksena huonokuntoi sia puita. Täystiheä metsikkö kykenee käyttämään elinvoi maansa menettäviltä puilta vapautuvat kasvutekijät, ku ten valo ja ravinteet. Kuolevien puiden esiintyminen metsässä ei siis merkit se välttämättä sitä, että metsikön kasvu olisi heikentynyt. Eikä yksittäisten puiden elinvoimatunnusten avulla voida tehdä kovin suoraviivaisia päätelmiä metsikön kasvukun nosta. Jos valtaosa metsikön puista menettää elinvoimai suuttaan, luonnollisesti myös koko metsikön tuotos vähe nee. Kasvutappioiden täsmällinen arviointi edellyttää kui tenkin tarkempia tutkimusmenetelmiä. Neulasten värioireet Kaasumaiset ilmansaasteet voivat vaurioittaa neulasia tun keutumalla ilmarakojen kautta tai neulasten pintaa peit tävän kutikulan läpi solukoihin. Syntyneiden soluvaurioi den seurauksena neulasissa ilmenee erilaisia värioireita. Neulasten väri saattaa muuttua tasaisesti tai niihin muo dostuu vaaleita laikkuja tai kuolioita. Värioireita aiheutta vat myös monet luontaiset tekijät (taulukko 9). Yleensä ulkoisten oireiden perusteella ei kyetä tekemään luotetta vaa diagnoosia, vaan aiheuttajan tunnistaminen edellyttää erityismenetelmien käyttöä. Mikroskooppiset havainnot neulasten sisärakenteesta kertovat myös paljon ilmansaas teiden vauriomekanismeista (ks. 4.3 Ilmansaasteiden vai kutukset neulasten solurakenteeseen, s. 119). Sienituhon aiheuttajien määritys taas perustuu itiöemien ja eristetty jen rihmastojen tunnistamiseen. Rikkidioksidivaurioille on tyypillistä neulasten kärjestä alkava kellastuminen ja ruskettuminen. Tällaisia vaurioi ta on havaittu mm. rikkipitoista polttoainetta käyttävien teollisuuslaitosten välittömässä läheisyydessä. Alumiini-, teräs- ja lannoiteteollisuuden ympäristöissä fluoriyhdis teet ovat aiheuttaneet neulasten kärkipaloa eli neulasten kärkien ruskeaksi kuivumista. Mutta monet ravinnepuu tokset (mm. magnesiumin tai kaliumin puutos) näkyvät havupuissa myös neulasten kärjen kellastumisena. Kaasutettaessa havupuiden taimia otsonilla (03) neula siin on muodostunut kellanvalkoisia pisteitä ja laikkuja. Havaitut vauriot ovat ilmenneet yleensä ensin valon puo leisissa neulasissa. Luonnossa myös monet hyönteiset ja sienitaudit samoin kuin halla, kova pakkanen tai muut äärevät sääolot aiheuttavat samannäköisiä väri vikoja neu lasiin. Otsonin aiheuttamia neulasvaurioita on todettu Poh jois-Amerikassa mm. ponderosamännyllä, ja otsonin otak- 89 Metsäntutkimuslaitos Kuva 53. Puun sädekas vun riippuvuus harsuuntu neisuudesta laskettuna VMI8:n Etelä-Suomen ai neistosta vuonna 1 986 ja 1 987 (ks. liite l ]. Säde kasvua on kuvattu kasvu in deksillä (% I r ); ks. tarkem min s. 37. Harsuuntumis luokat, ks. s. 83. sutaan olevan myös Keski-Euroopan havupuiden kellastu misoireiden yhtenä aiheuttajana. Suomessakin otsoni pitoisuudet nousevat aurinkoisina päivinä niin suuriksi, että suorien vaurioiden syntyminen herkimmissä lajeissa on mahdollista. Vuotuisen havupuiden elinvoimaisuuden seurannan yh teydessä on tutkittu myös värioireiden ilmenemistä ja ylei syyttä. Luvussa Metsien elinvoimaisuuden vuosittainen seu ranta, s. 105, esitetään tuloksia neulasten keltakärkisyy destä ja oksan yläpinnan neulasten värivioista. Kuvissa 54 ja 55 on kellastumis- ja ruskettumisoireista kärsiviä kuu sen oksia. 90 Metsäluonto ja ilmansaasteet Taulukko 9. Kuusen ja männyn neulasten värioireille on monia syitä. Värimuu toksen alkamiskohta neulasella samoin kuin oireellisten neulasten ikä ja sijainti latvuksessa antavat vihjeitä aiheuttajista. K = keltainen tai kellanvihreä, R = ruskea, punaruskea tai harmaanruskea. Aiheesta enemmän Huttunen, S. 1988. Pelastakaa metsät. 149 s. Tammi. Jukola-Sulonen, E-L., Mikkola, K. & Salemaa, M. 1990. The vitality of conifers in Finland, 1986-88. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Ver lag. s. 511-549. Metsänterveysopas 1988. Metsätuhot ja niiden torjunta. 168 s. Samer ka Oy. Nöjd, P. 1990. Detecting forest growth responses to environmental changes a review of Finnish studies. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 507-522. Neulasen värioire Aiheuttaja Tasainen Laikkuinen Kärjestä Tyveltä alkava alkava Punkit ja hyönteiset: Havupunkki K K Neulaspunkki K Kirvat K Havukirvat K Sienet: Neulasruosteet K,R K,R Neulaskaristeet K,R K,R Lumihomeet R Versosurma R K Ravinnehäiriöt: Typen puute K Fosforin puute K, R Kaliumin puute K Magnesiumin puute K Ilmansaasteet: Rikkidioksidi R R Otsoni K Fluoridit R Muita aiheuttajia: Pakkanen, halla, |aapolte R R R Kuivuus K Tiesuola R Vesakontorjunta- aineet R R Valaistusolojen äkillinen muutos K 91 Metsäntutkimuslaitos Kuva 54. Neulasten värioireita on seurattu vuotuisen kartoituksen yhteydessä isojen kuusien alaoksilta ja nuorien puiden koko latvuksista. Paikoitellen koko Suomes ta on havaittu kuusen oksien yläpinnan neulasen värin haalistumista. Tarkasteltaessa tällaisia oksia lähemmin voidaan todeta neulasten olevan oksan yläpuolella keltakär kisiä ja keltalaikkuisia. Kuvat on otettu Tuusulan Ruotsinkylästä. Valokuvat: Erkki Oksanen. Kuva 55. Oksien yläpin nan neulasten on todettu myös ruskistuneen aivan nuorimpia neulasia lukuun ottamatta. Kuvassa oikeal la oksan yläpuoli ja va semmalla saman oksan alapuoli. Tällaista oiretta on tavattu erityisesti teider varsilla ja reunametsissä. Kuva on Mäntsälästä. Valokuva: Erkki Oksanen. 92 Metsäluonto ja ilmansaasteet Salemaa, M., Jukola-Sulonen, E-L. & Lappalainen, T. 1987. Vaihto virtavastuksen käyttökelpoisuudsta kuusen (Picea abies) vitali teettitunnuksena. Aquilo. Ser.Bot. Tom. 25 vol II: 161-166. Westman, L. & Lesinski, J. 1986. Kronutglesning och andra för ändringar i grankronan. Morfologisk beskrivning. Naturvärdsver ket Rapport 3262. 96 s. Neulasten kemiallinen koostumus elinvoimatunnuksena Kasveista tehtävien ravinneanalyysien avulla voidaan ar vioida ravinteiden puutos-ja myrkytystiloja sekä tarkkail la kasvien ravinnetilaa hyvän sadon ja laadun saavuttami seksi. Neulasten avulla voidaan tutkia myös ilmansaastei den vaikutuksia ja levinneisyyttä, kertoohan neulasten ke miallinen koostumus sekä maaperän ravinnetilan muutok sista että ilmansaasteiden suorista vaikutuksista puihin. Suorat vaikutukset ilmenevät mm. epäpuhtauksien kerty misenä neulasten pinnalle tai solukoihin, ja samanaikai sesti niistä voi myös huuhtoutua ravinteita. Neulasanalyy sien avulla on Suomessa kartoitettu varsinkin ilman rikki yhdisteiden leviämistä. Lukuisat eri tekijät aiheuttavat luontaisesti vaihtelua neulasten kemiallisessa koostumuksessa. Näytteiden ke ruuta suunniteltaessa sekä tuloksia tulkittaessa onkin tär keää tuntea näiden tekijöiden aiheuttama vaihtelu. Neulasten ikä Neulasten iän vaikutusta niiden kemialliseen koostumuk seen tutkittiin kuivahkon kankaan 60-70-vuotiaissa män niköissä Inkoossa ja Sallassa (kuva 56). Puussa helposti tai keskinkertaisesti liikkuvien ravinteiden, kuten typen, ri kin ja magnesiumin, pitoisuudet pienenivät ja heikosti liik kuvien, esimerkiksi kalsiumin, pitoisuudet kasvoivat neu lasten vanhetessa. Ulkopuolista rikkikuormitusta kuvas tanee se, että Inkoossa rikkipitoisuudet kohosivat neulas ten vanhetessa. Ravinteiden liikkumista ks. tarkemmin Metsikön ja puun ravinnekierto, s. 44. Neulasten asema latvuksessa Männyn nuorimpien neulasten ravinnekoostumusta lat vuksen eri osissa tutkittiin kuivahkon kankaan varttu neessa männikössä sekä kanervatyypin mäntytaimikossa Pohjois-Satakunnassa (kuva 57). Kummankin metsikön ra vinnepitoisuudet olivat samanlaiset. Varttuneessa metsi- 93 Metsäntutkimuslaitos Kuva 56. Männyn neulas ten iän vaikutus niiden ravinnepitoisuuksiin Inkoos sa (Etelä-Suomi) ja Sallas sa (Pohjois-Suomi). Aineis toon sisältyi 20 mäntyä molemmilta alueilta. kössä mäntyjen latvuksen yläosan neulasten ravinnepitoi suudet olivat korkeampia kuin latvuksen alaosan. Nuorilla männyillä korkeimmat pitoisuudet todettiin kuitenkin 3. ja 4. oksakiehkuran näytteistä. Kuusen nuorimpien neulasten typpi-, kalsium- ja mag nesiumpitoisuuksia tutkittiin 90- ja 33-vuotiaan kuusen latvuksen eri osista (kuva 58). Kuuset kasvoivat lehtomai sella kankaalla Tuusulassa. Varttuneella kuusella korkeim mat pitoisuudet havaittiin latvuksen yläosasta, missä yh teyttäminen ja muut elintoiminnot ovat voimakkaimpia. Nuorella kuusella neulasten kalsiumpitoisuudet olivat lat vuksen alaosassa korkeammat kuin yläosassa. Valon ja kautuminen latvuksen sisällä voi vaikuttaa havaittuihin eroihin. Vuodenaikainen vaihtelu Vuodenaikojen välisiä eroja neulasten ravinnepitoisuuk sissa tutkittiin lehtomaisen kankaan 70-vuotiaassa kuusi kossa (kuva 59). Samoista puista kerättiin näytteet sekä maaliskuussa että marraskuussa 1987 kolmesta nuorim masta neulasvuosikerrasta. Kaliumin ja fosforin pitoisuudet yksivuotiaissa neula sissa olivat kevättalvella suuremmat kuin kasvukauden jälkeen. Nämä ravinteet liikkuvat helposti puun sisällä ja niitä siirtyy vanhemmista neulasista nuorempiin. Kai- 94 Metsöluonto ia ilmansaasteet Kuva 57. Männyn neulasten typpi-, rikki-, kalsium- ja magnesiumpitoisuudet latvuksen eri osissa 80- ja 25- vuotiaissa männiköissä. Aineistona oli 20 puuta molemmissa metsiköissä. Kuva 58. Kuusen neulasten typpi-, kalsium- ja magnesiumpitoisuudet 90-vuotiaan ja 33-vuotiaan kuusen latvuksen eri osissa. siumin, rikin ja magnesiumin pitoisuudet taas kasvoivat kesän kuluessa. Sen sijaan typpipitoisuudet olivat saman tasoisia maalis- ja marraskuussa. Aiheesta enemmän Laaksovirta, K. 1984. Biologisten indikaattoreiden käyttö ilman saas tumisen käytännön selvityksissä. Ympäristöjä terveys 2-3:145 154. Mälkönen, E. 1991. Neulas-ja maa-analyysien käyttökelpoisuus met sänhoitotoimenpiteiden suunnittelussa. Teoksessa: Metsänkas vatuksen perusteet turve- ja kivennäismailla. Metsäntutkimus päivä Joensuussa 1991. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 383: 52-61. 95 Metsäntutkimuslaitos Kuva 59. Kuusen neulas ten ravinnepitoisuuksien keskiarvot keskihajontoi neen. Aineistona oli 14 puuta. Raitio H. 1991. Neulas- ja lehtianalyysi diagnostisena tutkimus menetelmänä. Luonnon Tutkija 95: 15-18. Salemaa, M. & Nieminen, T. 1991. Kuusen neulasten ravinnekoostu muksen vaihtelu. Luonnon Tutkija 95: 19-23. Suomen standardisoimisliitto SFS. Standardi E 204. Ilmansuojelu. Bioindikaatio. Havupuiden neulasten kokonaisrikkipitoisuus. Näytteenotto, esikäsittelyjä tulosten esittäminen. 96 Metsäluonto ja ilmansaasteet Säät vaikuttavat männyn neulasten varisemiseen Metsäntutkimuslaitoksen Punkaharjun tutkimusalueella on vuodesta 1962 lähtien kerätty samasta männiköstä ym pärivuotisesti kariketta eli puista varisevia neulasia ja muita osia. Lämmintä kesää seuraavana syksynä varisee paljon neu lasia. Tutkimusjakson aikana varisseen neulaskarikkeen määrä on vaihdellut erittäin paljon, suurimmat vuotuiset karikemäärät ovat olleet jopa kymmenkertaisia pienimpiin verrattuna (kuva 60). Yhtenäistä esimerkiksi metsikön iän mukaista vaihtelua ei ole havaittu. Heinäkuun keskiläm pötilan on todettu vaihtelevan samansuuntaisesti vuotui sen karikemäärän kanssa (kuva 61), eli mitä lämpimäm pää on heinäkuussa sitä enemmän neulasia varisee seu raavan syksyn aikana. Heinäkuun korkea lämpötila lisäsi myös seuraavan vuoden neulaskarikemääriä. Myös maalis-huhtikuun keskilämpötila on yhteydessä neulasmäärän vaihteluun, mutta ei yhtä voimakkaasti kuin heinäkuun lämpötila. Mitä lämpimämpää on keväällä sitä enemmän neulasia varisee kevään kuluessa, mutta kevään lämpötila vaikuttaa vain kyseisen vuoden karikemääriin. Vaikutusmekanismeja ei tunneta Toistaiseksi ei tiedetä varmasti, miksi heinäkuun ja maalis-huhtikuun lämpötilat vaikuttavat karikemääriin. Lämpimänä heinäkuuna männyt saattavat kärsiä kuivuu desta ja pudottaa sen takia tavallista enemmän neulasi aan. Toisaalta lämmin heinäkuu saattaa merkitä myös suotuisia kasvuoloja, joiden ansiosta neulaset uudistuvat voimakkaasti. Lämmin alkukevät rasittaa mitä ilmeisimmin puita. Korkea lämpötila voimistaa yhteyttämistä, mutta maassa vielä olevan roudan takia juuret eivät pysty tehokkaasti ottamaan vettä, ja tällöin neulaset kärsivät kuivuudesta. Ympäristön muutosten seurannan kannalta Punkahar jun pitkäaikainen neulaskarikkeen keräyssarja on kuiten kin mielenkiintoinen. Se osoittaa neulasten varisemisen vaihtelevan suuresti vuosittain, joten yhden tai vain muu taman vuoden tietoihin perustuvat johtopäätökset ovat epä varmoja. Ympäristön seurantatutkimuksissa tarvitaankin tällaisia pitkiä havaintosarjoja, jotka osoittavat luonnon mukaisen vaihtelun, johon verraten voidaan luotettavam min arvioida ihmisen aiheuttamien ulkoisten ympäristö tekijöiden, kuten ilmansaasteiden vaikutuksia. 97 Metsäntutkimuslaitos Kuva 60. Seurantajakson aikana neulaskariketta varisi vähimmillään 18 g/ m 2 vuodessa, enimmillään 213 g/m 2 vuodessa. Yksi tarkasteluvuosi on jakso heinäkuusta kesäkuuhun, siis esim. 1970 vastaa jaksoa 1.7.1969- 30.6.1970. Kuva 61. Heinäkuun keskilämpötila vaihteli samansuuntaisesti karike määrän kanssa. Aiheesta enemmän Jukola-Sulonen, E-L., Mikkola, K. & Salemaa, M. 1990. The vitality of conifers in Finland 1986-88. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Ver lag. s. 511-549. Kouki, J. & Hokkanen, T. 1992. Long-term needle litterfall of a Scots pine Pinus sylvestris stand: relation to temperature factors. Oeco logia 89: 176-181. Johtojännemenetelmällä saadaan tietoa neulasvuosikerroista puun koko elinajalta Tietyn metsän tai puun aiempaa kehitystä on mahdollista selvittää monella tavalla. Puiden vuotuisen paksuuskas vun vaihtelua voidaan tutkia mittaamalla vuosirenkaiden eli vuosilustojen paksuudet. Näillä ns. dendrokronologisil la kasvunvaihtelututkimuksilla on Yhdysvalloissa selvi tetty ilmastonmuutoksia lähes 4000 vuoden ajalta, ja Suo messakin männyn paksuuskasvun vaihtelun avulla on tut kittu ilmaston muutoksia aina 1100-luvulle asti. Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 62. Kaavamainen esitys männyn neulasparin (kääpiöverson), johtojän teen ja varsinaisen kasvai men suhteista viiden kasvukauden aikana neulasparin syntymästä sen karisemisen jälkeiseen vuoteen. Vuosilustoista voi nähdä puun kasvun vaihtelevan vuo sittain ja ajanjaksoittain. Kahden peräkkäisen kymmen vuotisjakson keskimääräisen kasvun ero voi olla jopa yli 20 %. Suurelta osin tämä johtuu säiden vaihteluista, jotka tunnetaan ns. nälkä- ja katovuosien osalta jo varhaisilta ajoilta, mutta josta luotettavimmat tiedot on saatu vasta ilmastoasemien perustamisen jälkeen. Esimerkiksi ns. läm pökauden, eli vuosien 1930-40 kesien jakson keskilämpöti la oli 2,7° C korkeampi kuin vuosien 1900-10 jaksolla. Paksuuskasvun vaihtelu ei kuitenkaan kerro suoraan puiden vihreän latvuksen muutoksista. Miltä puut näytti vät vuosisadan alkukymmeninä, kun ne kasvoivat huonos ti? Olivatko puut harsuja vai normaalin tuuheita? Voiko kasvu vaihdella luonnonoloissa myös ilman neulasmäärän vaihtelua? Puiden harsuuntuneisuutta on arvioitu vasta vuodesta 1985 lähtien (ks. Harsuuntuneisuus valtakunnan metsien inventoinnin mukaan, s. 102), joten menneisyydes tä on vain vähän tietoa käytettävissä. Selvitettäessä neulasia karistavien sienitautien merki tystä puiden kehitykselle alettiin vuonna 1987 kehitellä menetelmää, jonka avulla voitaisiin luotettavasti tutkia neulasten karisemisen vaihtelua menneisyydessä. Mene telmästä on käytetty nimeä johtojännemenetelmä. Uuden menetelmän avulla voidaan selvittää puussa olleiden neu lasvuosikertojen määrä koko puun elinajalta sekä neulas ten ikä. Johtojänteen pituus kertoo neulasen iän Männyn kääpiöverso, johon kiinnittyy neulaspari, ja runko ovat yhteydessä toisiinsa johtojänteen avulla, jonka kautta vesi ja ravinteet kulkevat rungosta neulasiin. Johtojänne alkaa rungon (verson) ytimestä ja ulottuu sen pintaan (kuoreen) saakka niin kauan kuin kääpiöverso on puussa. Kun neulaspari irtoaa, johtojänteen kasvu lakkaa, vaikka vuosilustoja tulee lisää (kuva 62). Johtojänteen ulompi pää, jossa neulaset olivat kiinni, jää siten vuosi vuodelta yhä syvemmälle rungon pinnasta. 99 Metsäntutkimuslaitos Kuva 63. Männyn poikki leikkauksessa kääpiöverso jen muodostamat jäljet näkyvät selvinä. Kuvan vuorimännyssä on näkyvis sä kolme kääpiöversoa. Valokuva: Timo Kurkela. Johtojänteen pituus, eli kuinka moneen vuosilustoon johtojänne ulottuu, kertoo suoraan, kuinka monta vuotta kääpiöverso oli puussa kiinni, eli mikä oli neulasten elinikä (kuva 63). Tietyn vuoden vuosilustosta voidaan puolestaan määrittää, kuinka monta neulasvuosikertaa puussa kul loinkin oli. Johtojännemenetelmän avulla puusta saadaan selville koko sen elinajalta mm. neulasvuosikertojen mää rä kunakin vuonna kesällä ja talvella, neulasten keskimää räinen ikä kunakin vuonna, vuotuinen neulasten karisemi nen sekä puun neulasmäärän ajallinen vaihtelu. Tulokset voidaan myös kytkeä esimerkiksi kasvukauden lämpöti laan tai puun kasvutietoihin. Analysoimalla riittävästi puita tiedot voidaan yleistää metsikkötasolle. Johtojännemenetelmässä on tutkittava vuosilusto ker rallaan. Yhdestä puusta joudutaan käymään läpi jopa 10 vuosilustoa, sillä neulaset saattavat säilyä puussa jopa 10 vuotta. Siten puun historiaan paneutuminen on varsin hidasta. Harsuuntuneita puita on ollut ennenkin Neulasvuosikertojen vaihtelua aina 1860-luvulta nykyhet keen selvitettiin noin 40 Etelä-ja Pohjois-Suomessa kasva van männyn avulla. Tulosten mukaan Lapissa näyttää olleen 1900-luvun alussa suuri neulaskato (kuva 64), joka on ulottunut koko Fennoskandiaan. Rovaniemen maalais kunnan Hietaperänkankaan puut ovat kokeneen vuonna 1902-03 huomattavasti ankaramman neulaskadon kuin kesällä 1987, jolloin sattui ns. Lapin neulaskato, jossa männyn keskimääräinen neulasvuosikertojen määrä puto si yli viidestä kolmeen. Sen sijaan yksittäisten mäntyjen latvoissa vuosikertoja oli vuosina 1904-08 korkeintaan kak si. Osittain tämä johtui vuosina 1902 ja 1903 syntyneiden neulasten lyhytikäisyydestä. 100 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 65. Männyn neulas vuosikertojen määrä talvella neljässä puussa Hietaperänkankaalla Rovaniemellä vuosina 1870-1988. Kukin puu piirretty omana käyrä nään. Kuva 64. Männyn neulas ten keskimääräisen iän (yhtenäinen viiva) ja neulasvuosikertojen vaihte lu (katkoviiva) yhdessä puussa Hietaperänkan kaalla Rovaniemellä vuosina 1875-1912. Samanaikaisesti vuosisadan alun neulaskadon kanssa alkoi heikon kasvun kausi, joka kesti yli kymmenen vuotta. Koska kasvun romahduksen tiedetään johtuneen säistä, ilmastolliset tekijät ovat todennäköisesti aiheuttaneet myös ankaran neulaskadon. Sääasemien mukaan kesä 1901 oli poikkeuksellisen lämmin, kesä 1902 taas erittäin lyhyt ja kylmä. Lisäksi syksyllä 1902 esiintyi kovia pakkasia, joi den on arveltu vaurioittaneen huonoimmin talveentuneita puita. Ainakaan tähän mennessä tutkittujen puiden perus teella ei voi sanoa, että männyn neulasvuosikerrat olisivat vähentyneet Lapissa viimeisten 120 vuoden aikana (kuva 65). Männyn latvakasvaimessa on ollut talvisin keskimää rin 2,6-2,8 neulasvuosikertaa. Tämä on vaihdellut ajoit tain erittäin paljon, mutta toistaiseksi muutokset ovat ol leet palautuvia. Neulasvuosikertojen määrät ovat vaihdel leet paljon myös Etelä-Suomessa. Kuitenkaan tässä pie nessä tutkimusaineistossa ei yhdessäkään puussa ole ollut täyttä viittä neulasvuosikertaa viimeisten 40 vuoden kulu essa. Neulaset ovat säilyneet puussa keskimäärin 3 vuotta, vaihdellen 0,5 vuodesta 4,5 vuoteen (ks. myös Metsien elin voimaisuuden vuosittainen seuranta, s. 105). 101 Metsäntutkimuslaitos Vanhat rakennushirretkin tutkimuksen käyttöön Johtojärmemenetelmällä pystytään selvittämään neulashis toria lähes puun syntyhetkeen asti. Parhaita puun osia ovat ne, joissa puun ytimen läheiset vuosilustot ovat levei tä. Siksi vanhoista puista tutkitaan ensimmäiseksi vain tyviosat. Lapin mänty voi olla jopa 600 vuotta vanha, joten tutkimalla sen tyviosaa saadaan tietoa puun neulasmää ristä monen vuosisadan takaa. Jos vanhoja eläviä puita ei ole käytettävissä, voidaan tutkia myös pystyssä olevia tai kaatuneita kuolleita puita sekä vanhoja rakennuspuita. Turvesoista nostettavilla puilla saatetaan päästä aineis tossa vuosituhansien päähän menneisyyteen. Johtojännemenetelmällä on alettu selvittää männyn neu lasvuosikertojen vaihtelua eri puolilla Suomea. Tämän pit käaikaisen työn tavoitteena on muodostaa ns. neulasvuosi kertaindeksit kasvuindeksien tapaan. Vastaavia aikasar joja on mahdollista tuottaa myös neulasten iästä. Menetel mällä voidaan myös selvittää tunnettujen, puuston tilaan vaikuttaneiden ilmiöiden osallisuutta ja merkitystä har suuntumisen aiheuttajana. Johtojännemenetelmää käyte täänkin esimerkiksi Kuolan ja Harjavallan teollisuuslai tosten päästöjen vaikutusten tutkimiseen. Aiheesta enemmän Jalkanen, R. 1988. Karisevatko viimeisetkin neulaset Pohjois-Suo men puista? Teollisuuden metsäviesti 1/1988: B—ll. Jalkanen, R. & Kurkela, T. 1990. Needle retention, age, shedding and budget, and growth of Scots pine between 1865 and 1988. Teok sessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidifica tion in Finland. Springer-Verlag. s. 691-697. Jukola-Sulonen, E.-L., Mikkola, K. & Salemaa, M. 1990. The vitality of conifers in Finland, 1986-88. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.): Acidification in Finland. Springer-Ver lag. s. 523-560. Mikola, P. 1952. Havumetsien viimeaikaisesta kehityksestä metsän rajaseudulla. Summary: On the recent development of coniferous forests in the timberline region of northern Finland. Commun. Inst. For. Fenn. 40(2). 35 s. Siren, G. 1961. Skogsgränstallen som indikator for klimatfluktuatio nerna i norra Fennoskandien under historisk tid. Commun. Inst. For. Fenn. 54(2). 66 s. 102 Metsäluonto ja ilmansaasteet 4.2 Metsäpuiden elinvoimaisuus vuosina 1985-89 Metsäpuiden latvusten kuntoon perustuvan arvioinnin mukaan metsien elinvoimaisuus vaihteli tutkimusjakson 1985-89 aikana. Elinvoimaisuuden heikkenemistä osoitti vat mm. harsuuntuneisuuden ja oksatuhojen lisääntymi nen sekä voimakkaimmin harsuuntuneilla alueilla havait tu lievä neulasvuosikertojen määrän väheneminen. Myös neulasten värivikoja havaittiin. Harsuuntuneisuus ei kui tenkaan lisääntynyt tasaisesti koko maassa, vaan eri vuo sina suurimmat muutokset osuivat eri puolille maata. Myös elinvoimaisuuden elpymistä tapahtui, sillä maan keski osissa havupuut osoittivat merkkejä neulaskadosta toipu misesta. Lyhytaikaisen seurannan perusteella ei vielä voida arvi oida, onko harsuuntuneisuus lisääntynyt pysyvästi vai onko kyse luontaisesta vuotuisesta vaihtelusta. Männyn karike aikasarjat ja johtojännemenetelmällä saadut tiedot neulas vuosikertojen määristä puun koko eliniältä osoittavat, että neulasten variseminen on vaihdellut suuresti jo aikaisem minkin. Suomen metsien harsuuntuneisuus tausta-alueilla esi tetään seuraavassa kolmen eri tasoisen inventoinnin pe rusteella (ks. myös liite 1). Valtakunnan metsien 8. inven toinnin (VMI8) yhteydessä vuosina 1985-86 perustettiin 3009 pysyvää koealaa, joilla arvioitiin havupuiden har suuntuneisuus yhteensä 5405 puusta. Tulokset kattavat koko maan. Näistä koealoista valittiin 450 koealan otos, jolla on seurattu yhteensä 3500 puun harsuuntuneisuutta ja arvioitu muut yleiset kuntotunnukset vuosittain. Valta kunnan metsien 8. inventoinnin yhteydessä on myös kerta inventoinnin koealoilta arvioitu puiden harsuuntuneisuus. Vuosina 1986-89 harsuuntuneisuus on arvioitu VMI:n yh teydessä Etelä-Suomessa yhteensä noin 20 100 puusta. Harsuuntuneisuus valtakunnan metsien inventoinnin mukaan Harsuuntuneisuus Etelä-Suomessa kertakoealat Valtakunnan metsien 8. inventoinnin kertakoealojen mit tausta on tähän mennessä tehty maan eteläisimmissä met sälautakunnissa. Neljän vuoden aikana on mitattu yhteen sä 25 772 metsämaan koealaa, ja yksittäisten puiden har suuntuneisuus on arvioitu kaikkiaan 20 101 koepuusta. 103 Metsäntutkimuslaitos Taulukko 10. Koepuiden harsuuntuneisuus VMI8:n kertainventoinnin koealoilla (metsä- ja kitumaa, kasvatusmetsien ja uudistuskypsien metsien pää- ja lisävaltapuut sekä ylispuut]. Harsuuntuneiksi luokitellaan puut, joiden harsuuntuneisuusaste on yli 20 %. Vuoden 1986 tulos on: 0 Ahvenanmaan, 1 Helsingin, 2 Lounais-Suomen, 4 Uudenmaan-Hämeen (osittain) ja 8 Etelä-Karjalan metsälautakuntien alueilta. Vuoden 1987 tulos on: 3 Satakunnan, 4 Uudenmaan-Hämeen (osittain), 5 Pirkka-Hämeen ja 6 Itä-Hämeen (osittain) metsälautakuntien alueilta. Vuoden 1988 tulos on: 6 Itä-Hämeen (osittain), 7. Etelä-Savon, 9 Itä-Savon, 10 Pohjois-Karjalan (osittain) sekä 1989: 10 Pohjois-Karjalan (osittain) ja 1 1 Pohjois-Savon metsälautakuntien alueilta. Ml-alue = metsälautakunnan alue. Vuosi Ml-alue Koe- puita 0-10 O CM 1 21-30 31-40 Harsuuntuneisuus, % 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 >90 Mänty 1986 0,1,2,4,8 31 19 90,2 5,3 2,7 1,2 0,4 0,1 0,0 _ _ 1987 3,4,5,6 2769 91,1 5,0 2,5 0,9 0,4 0,0 0,0 0,1 0,0 - 1988 6,7,9,10 2949 91,0 5,4 2,5 0,8 0,3 0,0 - - 0,0 0,0 1989 10,1 1 1827 92,5 4,4 2,1 0,4 0,2 - 0,1 0,1 0,0 0,0 (1986- -1989) 10664 91,1 5,1 2,5 0,9 0,3 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Kuusi 1986 0,1,2,4,8 2453 84,5 7,3 4,9 1,9 0,8 0,4 0,1 0,1 0,1 - 1987 3,4,5,6 3241 86,3 7,0 4,3 1,4 0,6 0,2 0,1 - 0,0 0,0 1988 6,7,9,10 2161 87,7 7 5 3,4 0,9 0,4 0,1 - - - - 1989 10,1 1 1582 86,9 6,8 3,6 1,6 0,4 0,2 0,1 0,2 0,1 - (1986- -1989) 9437 86,3 7,2 4,1 1,4 0,5 0,2 0,1 0,1 0,1 0,0 Taulukko 11. Koepuiden (kasvatusmetsien ja uudistuskypsien metsien pää- ja lisävaltapuut] harsuuntuneisuus 3009 pysyvällä koealalla vuosina 1985-86. 104 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuusella harsuuntuneisuutta oli enemmän kuin män nyllä. Kaikista tutkituista koepuista harsuuntuneiksi (har suuntuneisuus yli 20 %) luokiteltiin kuusista 6,5 % ja männyistä 3,8 % (taulukko 10). Eri vuosien inventointialu eiden välillä ei ollut koepuiden harsuuntuneisuudessa mai nittavia eroja. Metsälautakunnittain erot olivat suurem pia, esimerkiksi Helsingin metsälautakunnan alueella har suuntuneisuutta todettiin jonkin verran enemmän kuin muualla. Kuusivaltaiset metsät olivat harsuuntuneempia kuin mäntyvaltaiset. Lievästi harsuuntuneita metsiköitä, joissa harsuuntuneiden puiden keskimääräinen harsuuntunei suus oli 21-40 %, oli vuosina 1986-89 inventoidulla alueel la kaikkiaan noin 1 036 000 hehtaaria eli 14,0 % metsä maan pinta-alasta. Voimakkaasti harsuuntuneita metsiä, joissa oli harsuuntuneiden puiden keskimääräinen har suuntuneisuus yli 40 %, oli noin 60 000 hehtaaria eli 0,9 % metsämaan alasta. Helsingin metsälautakunnan alueella voimakkaasti harsuuntuneiden metsien suhteellinen osuus oli yli kolminkertainen muihin alueisiin verrattuna. Harsuuntuneisuus koko Suomessa pysyvät koealat Pysyvien koealojen perustamisen yhteydessä arvioitiin koko maassa vuosina 1985-86 kaikilta pysyviltä koealoilta yh teensä 5405 koepuun harsuuntuneisuus. Nämä koealat mitattiin uudelleen vuosina 1990-91. Harsuuntuneita oli vuosina 1985-86 tutkituista män nyistä 8,5 % ja kuusista 13,9 % (taulukko 11). Männyn harsuuntuneisuudessa ei Lapin ja Etelä-Suomen välillä ollut suurta eroa, sen sijaan Lapissa ja Kainuussa oli sel västi enemmän harsuuntuneita kuusia kuin muualla maas- Koepuita 0-10 Harsuuntuneisuus, % 11-20 21-30 31-40 42-50 51-60 61-70 71-80 81-90 >90 Mänty Etelä-Suomi 2621 79,0 13,2 4,5 2,1 0,8 0,2 0,1 0,1 0,0 0,0 Lappi 856 75,1 14,3 5,9 2,9 0,5 0,7 0,1 0,2 0,2 0,1 Koko maa 3477 78,0 13,5 4,9 2,3 0,7 0,3 0,1 0,1 0,1 0,0 Kuusi Etelä-Suomi 1686 75,6 13,7 7,0 2,5 0,5 0,3 0,2 0,1 0,1 0,0 Lappi 242 47,3 16,7 20,8 9,5 2,3 0,8 0,8 1,1 0,4 0,3 Koko maa 1928 72,1 14,0 8,7 3,4 0,8 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1 105 Metsäntutkimuslaitos sa. Eteläisellä rannikkoalueella ja Kaakkois-Suomessa puut todettiin hieman harsuuntuneemmiksi kuin muualla Ete lä-Suomessa. Pohjoisessa puiden voimakkaan harsuuntu neisuuden taustatekijöinä ovat metsiköiden korkea ikä sekä ilmastolliset tekijät. Metsikkökohtaisessa tarkastelussa har suuntuneita metsiä oli metsämaan alasta suhteellisesti eniten Lapissa. Aiheesta enemmän Aarne, M., Uusitalo, M. & Herrala-Ylinen, H. (toim.). 1990. Metsä tilastollinen vuosikirja 1989. Folia Forestalia 760. 246 s. Metsien elinvoimaisuuden vuosittainen seuranta Harsuuntuneisuus 1986-89 Tarkempia tutkimuksia varten pysyvistä koealoista valit tiin 450 kangasmaiden koealaa, joilla on vuodesta 1986 lähtien seurattu puiden kuntoa vuosittain. Neljän vuoden ajan samat neljä arvioijaa ovat arvioineet samojen puiden kunnon (kuva 66). Seurattavina ovat olleet nuorissa ja varttuneissa kasvatusmetsissä sekä uudistuskypsissä met sissä sijaitsevien pysyvien koealojen pää- ja lisävaltapuut sekä ylispuut. Havupuiden kunto on arvioitu vuosittain heinä-syyskuussa ja lehtipuiden kunto heinä-elokuussa. Jakson alussa seurattavia mäntyjä oli 2152, kuusia 1420 ja lehtipuita 641, eli yhteensä 4213 puuta. Jakson aikana puita kuoli ja kaadettiin, joten seurantajakson lopulla tut kittuja puita oli jäljellä enää 3521. Tulokset on laskettu näiden koko jakson aikana seurattujen puiden perusteella. Tutkimuksessa selvitettiin Suomen metsien elinvoimai suuden alueellista ja ajallista vaihtelua. Ilmansaasteiden osuutta havaittuihin tuhoihin ja vaurioihin tutkittiin mm. vertaamalla metsissä havaittujen vaurio-oireiden alueelli suutta ilmansaasteiden laskeumaan. Suurin osa puista oli harsuuntuneisuudeltaan alle 20 % kaikkina seurantavuosina. Kuusikot olivat harsuuntuneem pia kuin männiköt. Kaikkien puulajien harsuuntuneisuus lisääntyi nelivuotisen seurantakauden aikana 10 prosent tiyksikköä, ja kuusen harsuuntuneisuus voimistui jakson aikana enemmän kuin männyn (kuva 67). Harsuuntuneimmat metsät sijaitsivat Pohjois-Suomes sa, Pohjanmaalla ja Länsi-Suomessa (kuva 68). Harsuun tuneisuus oli sitä yleisempää, mitä vanhempia metsiköt olivat (kuva 69). Harsuuntuneimmat alle 80-vuotiaat män tymetsät kasvoivat Länsi-Suomessa. Harsuuntuneet nuo- 106 Metsäluonto ja ilmansaasteet ret kuusimetsät sijaitsivat puolestaan Pohjanmaalla ja ete läisen Suomen teollistuneella alueella. Harsuuntuneisuuden alueellisuus ei muuttunut mer kittävästi tutkimusjakson aikana. Sen sijaan muutokset puiden kunnossa, kuten harsuuntuneisuuden lisääntymi nen ja siitä toipuminen, jakautuivat eri puolille Suomea eri vuosina. Vuosien 1986 ja 1989 välillä kuusen harsuuntu neisuus lisääntyi eniten Lapissa, Pohjanmaalla ja eteläi sen Suomen teollistuneilla alueilla. Männyn harsuuntunei suus puolestaan voimistui eniten Lapissa, Länsi-Suomessa ja osassa Kaakkois-Suomea. Harsuuntuneisuus vähentyi paikoin Keski-Suomessa. Kuva 66. Vuotuisen har suuntuneisuuden seuran nan koealat (yhteensä 450 koealaa). Neljän arvioijan inventoimat alueet on merkitty kirjaimin A-D. 107 Metsäntutkimuslaitos Kuva 67. Männyn ja kuusen harsuuntumisjakau mat kangasmailla vuosina 1986-89. Kuvasta ilme nee, että harsuuntuminen on lisääntynyt erityisesti kuusella neljän vuoden tutkimusjakson aikana. Männyllä ei ole tapahtu nut merkittävää muutosta vuosien 1988 ja 1989 välillä. Neulasvuosikerrat 1986-89 Sekä männyllä että kuusella oli Pohjois-Suomessa enem män neulasvuosikertoja kuin Etelä-Suomessa (kuva 70). Lapissa mäntyjen neulaset säilyivät puussa keskimäärin 4,5 vuotta ja Etelä-Suomessa 3,5 vuotta, eli Pohjois-Suomes sa noin vuoden vanhemmiksi kuin Etelä-Suomessa. Lapis sa vanhimmat männyn neulaset olivat jopa 7-9 -vuotiaita. Kuusen neulasten keski-ikä oli Etelä-Suomessa 7,5 vuotta ja Pohjois-Suomessa 10,5 vuotta. Lapissa kuusen neulas ten ennätysikä oli 20 vuotta ja Etelä-Suomessa 13 vuotta. Voimakkaasti harsuuntuneilla puilla oli myös vähän neu lasvuosikertoja. Neulasten värioireet 1989 Kuusen neulasten keltakärkisyyttä tutkittiin oksien van hemmista osista eli yli kaksivuotiaista vuosikasvaimista. Havaittu keltakärkisyys oli hyvin lievää, vain neulasten uloin kärki oli kirkkaan tai oranssin keltainen. Voimak kaimpana oiretta tavattiin kuusella Etelä- ja Länsi-Suo messa. Lievä keltakärkisyys oli yleistä myös Kainuussa. Neulasten keltakärkisyyttä todettiin neljäsosassa tut kituista kuusista, yleisimmin latvuksen yläpuoliskossa. Vain harvoin yli 10 % neulasista oli keltakärkisiä. Kan sainvälisen metsävaurioiden kartoitusohjelman (UN-ECE) suositusten mukaan vasta yli 10 %:n keltakärkisyys huo mioidaan lievänä värivikaisuutena. Kuusia, joissa oli kel takärkisiä neulasia, oli eniten tuoreilla kankailla (30 % oireellisista puista) ja kuivahkoilla kankailla (26 %). Oi reellisten puiden määrä lisääntyi lievästi metsikön vanhe- 108 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 68a. Harsuuntuneimmat mäntymetsät sijaitsivat Lapin koillis- ja lounaisosissa, Kuusamossa ja Etelä- Suomen länsiosissa. Männyn harsuuntuminen lisääntyi 1986-87 eniten Keski-Lapissa (ks. myös Säät vaikuttavat männyn neulasten varisemiseen, s. 96], 1987-88 Länsi-Suomessa ja 1988-89 Koillis-Lapissa. Maan keskiosissa mäntyjen harsuuntuneisuus pysyi muuttumattomana vuosina 1988-89 tai puut toipuivat neulaskadosta. Kartassa harsuuntuneisuus on esitetty 50 km x 50 km ruutujen neulaskatokeskiarvona. Kartoissa tummin rasteri kuvaa neulaskatoa yli 1 3 % ja vaalein alle 7 %. Valkeilta alueilta ei ole tietoa. 109 Metsäntutkimuslaitos Kuva 68b. Kuuset olivat harsuuntuneimpia pohjoisimmassa Lapissa, Kainuussa ja Pohjanmaalla. Kuusen harsuuntuneisuus lisääntyi 1986-87 koko maassa, erityisesti Lapin keskiosissa. 1987-88 muutos painottui Kainuuseen ja Pohjanmaalle. Vuonna 1989 kuusten harsuuntuneisuus lisääntyi edelliseen vuoteen verrattuna eniten pohjoisella metsärajalla ja eteläisen Suomen teollistuneilla alueilla, kun taas muualla Etelä-Suomessa harsuuntuneisuus oli pysynyt ennallaan tai vähentynyt. Kartoissa tummin rasteri kuvaa neulaskatoa yli 26 % ja vaalein alle 10 %. Valkeilta alueilta ei ole tietoa. 110 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 69. Männyn ja kuusen harsuuntuneisuus oli sitä yleisempää mitä vanhempia metsiköt olivat. Aineisto on vuodelta 1988. Mäntyjä on yhteen sä 2156 ja kuusia 1440. tessa ja harsuuntuneisuuden lisääntyessä. Oksan ylä- ja alapinnan neulasten värieroa tutkittiin 430 männyllä ja 600 kuusella. Väriero havaittiin 36 %:ssa tutkituista männyistä ja 32 %:ssa tutkituista kuusista. Männyissä ero oli kaikissa tapauksissa lievä. Myös suurin osa kuusissa havaituista värieroista oli lieviä, oksan ylä pinta oli selvästi haalistunut tai ruskettunut vain viides osassa oireilevista puista. Lievää oksan ylä- ja alapinnan värieroa havaittiin sekä kuusissa että männyissä tasaises ti koko maassa, selvimmillään värierot olivat kuitenkin kuusissa Etelä- ja Lounais-Suomessa. Oireelliset puut ei vät olleet harsuuntuneempia kuin oireettomat. Männyissä oksan yläpinnan haalistuminen ilmeni neu lasten keltakärkisyytenä. Kuusissa oire oli pääasiassa neu lasten yleistä kloroottisuutta eli kellastumista, mutta myös neulasten keltakärkisyyttä, laikuttaisuutta tai tyven kel lastumista havaittiin. Valossa kasvaneiden kuusen oksien yläpinnat olivat useammin kellastuneet kuin varjossa kas vaneiden. Latvuksen rapistumisoireet 1988 Oksatuhot kuvaavat latvuksen aukkoisuutta ja kuivien oksien määrää. Eriasteisia oksatuhoja havaittiin noin 40 %:ssa männyistä ja noin 75 %:ssa kuusista. Vuoteen 1986 verrattuna oksatuhot olivat hieman lisääntyneet ja oksien vaurioaste pahentunut. Samoissa puissa oksatuhot ja har suuntuneisuus kytkeytyivät kiinteästi toisiinsa (kuva 71). Oksatuhojen ja harsuuntuneisuuden yhteys ei johtunut pelkästään puiden ikääntymisen aiheuttamasta rapistu misesta, sillä se havaittiin myös 60-80-vuotiaissa metsis sä. Harsuuntuneilla kuusilla havaittiin oksien yläpinnalla ns. sekundaariversoja eli hätäoksia (ks. Latvustunnukset Korjaus "Metsäluonto ja Ilmansaasteet" -kirjaan Sivu 111, kuva 70 mänty ja kuusi ovat vaihtaneet paikkaa 111 Metsäntutkimuslaitos Kuva 70. Männyn ja kuu sen neulasvuosikerrat vuo sien 1986-88 keskiarvo na (ruutu 50 km x 50 km]. Tummilla alueilla on män nyllä yli neljä, kuusella yli kahdeksan neulasvuosiker taa, vaaleammilla alueilla männyllä on alle kolme, kuusella alle kuusi neulas vuosikertaa. Valkeilta alu eilta ei ole tietoa. Pylväs diagrammeissa esitetään vuosittaiset neulasvuosiker tojen muutokset eri osissa maata. Vain niillä alueilla, joilla harsuuntuneisuus li sääntyi eniten, harsuuntu neisuuden lisääntyminen näkyi myös neulasvuosi kertojen vähentymisenä. ja puun kasvu elinvoimaisuuden ilmentäjinä, s. 77). Kun puiden harsuuntuneisuus oli alle 50 %, sekundaarioksia oli selvästi vähemmän kuin ns. primaariversoja. Voimakkaas ti harsuuntuneissa puissa suurin osa versoista oli sekun daarisia (kuva 72). Kuusen latvan kärjen muoto muuttuu puiden harsuun tuessa. Harsuuntuneet puut olivat useammin pyöreälat vaisia kuin latvukseltaan runsasneulasiset puut (kuva 73). Välillisesti tämä kertoo puiden pituuskasvun hidastumi sesta. Noin kolmasosalla tutkituista kuusista havaittiin run gossa pihkavuotoa (kuva 74), runsasta se oli 13 %:ssa kuusista. Pihkavuotoisia puita kasvoi kaikilla kasvupaik katyypeillä, mutta yleisintä se oli tuoreilla kangasmailla. Pihkavuotokohtia oli sitä enemmän mitä harsuuntuneem pia ja vanhempia puut olivat (kuva 75). Metsien elinvoimaisuuteen vaikuttaneet tekijät Neulaskadon syyt vaihtelivat sekä vuosittain että alueit tain. Yksittäisten latvuksen kuntoon vaikuttavien tekijöi den osuutta on vaikea eritellä, sillä puiden elinvoimaisuu teen, kasvuun ja rakenteeseen vaikuttavat ympäristöteki jät ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tietty puusta mi tattu tunnus voi vaihdella jonkin ympäristötekijän muu tosten mukaisesti. Erityisesti Suomessa etelä-pohjois-suun tainen vaihtelu ja vuodenaika vaikuttavat suuresti koko metsäluontoon. 112 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 71. Harsuuntuneilla puilla oli myös runsaasti oksatuhoja. Kuviossa on yhdistetty männyn ja kuusen tulokset. Harsuuntu neisuuden ylittäessä 20 % latvuksessa oli kuivien oksien lisäksi pieniä, kuolleiden oksien katketes sa syntyneitä aukkoja. Puissa, joiden harsuuntu neisuus oli 41-60 %, havaittiin latvuksessa suuria aukkoja. Harsuuntu neisuuden ylittäessä 60 % suurin osa sivuoksista oli vaurioitunut. Kuva 72. Mitä harsuuntu neempia kuuset olivat, sitä enemmän niiden oksilla kasvoi sekundaariversoja eli hätäoksia. Vaihtelun aiheuttaja voi kuitenkin olla myös jokin tun tematon tekijä tai usean eri tekijän yhteisvaikutus. Näiden syy-ja seuraussuhteiden erottaminen on usein varsin vai keaa. Metsien elinvoimaisuuteen vaikuttavien tekijöiden merkitys riippuu lisäksi maantieteellisestä sijainnista, pui den kehitysvaiheesta ja herkkyydestä sekä ympäristön saas tuneisuudesta. 113 Metsäntutkimuslaitos Kuva 73. Voimakkaasti harsuuntuneiden kuusien latvan kärjet olivat pyöris tyneitä. Kuva 74. Rungon pihka vuodon runsaus kertoo puun kunnosta. Pihkavuo tokohtien lukumääriä lasketaan seurantapuista vuotuisessa seurannassa. Valokuva: Erkki Oksanen 114 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 75. Harsuuntuneilla kuusilla tavattiin pihkavuotoa rungossa useammin kuin harsuuntumattomilla. Kuvassa osite 60-80-vuotiaista metsistä (yhteensä 326 puuta). Ikä ja pohjoisuus Havumetsät olivat harsuuntuneimpia Lapin ankarassa il mastossa. Pohjoisuus vaikuttaa samansuuntaisesti kuin metsien vanheneminen, sillä Suomessa metsien ikä kasvaa siirryttäessä etelästä pohjoiseen. Myös ruotsalaisten tutki musten mukaan vanhat metsät tai korkeilla alueilla kas vavat metsät ovat harsuuntuneimpia. Levinneisyysalueensa ääriosissa tai muuten ankarissa oloissa kasvavat puut ovat herkkiä pienellekin lisästressil le. Esimerkiksi ilmansaasteet voivat nopeuttaa puiden nor maalia, ikääntymisen aiheuttamaa rapistumista. Mutta kaikki havaittu puiden elinvoimaisuuden vaihtelu ei johdu niiden ikääntymisestä, sillä elinvoimaisuus on heikenty nyt myös nuorissa metsissä Etelä-Suomen kuormitetuim milla alueilla. Säät ja ilmasto Poikkeukselliset säät ovat voineet rasittaa puita kaikkialla Suomessa seurantajakson aikana. Lämmintä ja kuivaa vuo den 1986 kesää seurasi vuosisadan kylmin talvi, ja erityi sesti Pohjois-Suomessa alkutalvi oli poikkeuksellisen vä häluminen. Kesä 1987 oli keskimääräistä viileämpi ja sa teisempi. Sen sijaan vuosien 1988 ja 1989 alkukesät olivat lämpimiä ja kuivia talvien ollessa samalla leutoja. 115 Metsäntutkimuslaitos Männyn neulaskato lisääntyi kesällä 1987 voimakkaas ti Lapin keskiosissa. Neulaskadon syitä selvittänyt tutki mus korosti säätekijöiden ensisijaista osuutta vaurioiden syntyyn (ks. Pohjois-Suomen neulaskato kesällä 1987, s. 159). Ilmansaasteet Rikki-ja typpilaskeuma jakautuu Suomessa epätasaisesti. Se on suurin Etelä-ja Kaakkois-Suomessa, joissa on eniten saastuttavaa teollisuutta ja liikennettä, ja jonne tulee eni ten kaukokulkeumaa. Koillis-Lappi on puolestaan Kuolas ta tulevan rikki- ja raskasmetallilaskeuman vaikutusalu etta. Harsuuntuneimmat metsät ja suurimmat laskeumat ei vät osu samoille alueille koko Suomea tarkasteltaessa. Tut kittaessa pienempiä alueita, joissa etelä-pohjois-suuntai nen vaihtelu ei ole niin määräävää, harsuuntumisen ja rikkilaskeuman väliltä on kuitenkin löydetty yhteisvaihte lua. Myös paikallisesti, esimerkiksi taajamissa ja päästö lähteiden ympäristössä, ilmansaasteet voivat olla tärkeim piä harsuuntumisen aiheuttajia. Maaperän happamoituminen saattaa vaikuttaa puiden neulaskatoon ja neulasten värioireisiin, sillä harsuuntu neimmat nuoret metsät sijaitsivat vähäravinteisilla mailla Länsi-Suomessa. Näillä alueilla männyn harsuuntuneisuus lisääntyi eniten. Se oli kuitenkin seurausta ennen kaikkea voimakkaasta männynversosurmaepidemiasta. Kuusen harsuuntuneisuus lisääntyi tutkimusjakson ai kana eniten Kainuun vaara-alueilla ja Pohjanmaalla, jossa esiintyi myös nuoria harsuuntuneita puita. Näillä alueilla luontoa rasittavat lännestä Oulun ja Raahen päästölähteet sekä idästä Kostamuksen alueen rikkipäästöt. Vuosina 1988-89 harsuuntuneisuus lisääntyi eniten eteläisessä te ollistuneessa Suomessa ja kuusen pohjoisella levinneisyys rajalla. Etelä-Suomessa kuusia vaivasivat näinä vuosina neulas- ja havupunkit sekä oksien yläpinnan ruskettumi nen, jonka syytä ei ole tunnistettu. Länsi-Suomen lisäksi männyn harsuuntuneisuus lisään tyi paikoitellen myös Etelä-ja Kaakkois-Suomessa. Keski- Lapissa harsuuntuneisuus lisääntyi joillakin alueilla, mut ta toisaalla taas puut toipuivat neulaskadosta. Vuosina 1988-89 neulaskato lisääntyi Inarin Lapin vanhoissa, ennes täänkin harsuuntuneissa metsissä. Kuolan päästöjen vaiku tusta Lapin metsien tilaan tutkitaan perusteellisemmin vuonna 1989 alkaneessa Itä-Lapin metsävaurioprojektis sa. Etelä-Pohjanmaa erottui selvästi sekä kuusen että män nyn harsuuntuneisuuden voimistumisen takia; neulaset olivat siellä myös lyhytikäisimpiä. Pohjanmaalla on suuri osa maamme turkistarhoista. Niillä muodostuvan ammo niumtypen on havaittu aiheuttaneen paikallisesti puiden ravinnehäiriöitä (ks. tarkemmin Typpilaskeuman vaiku tukset turkistarhojen lähimetsissä, s. 170). 116 Metsäluonto ja ilmansaasteet Aiheesta enemmän Jukola-Sulonen, E-L, Mikkola, K., Nevalainen, S. & Yli-Kojola, H. 1987. Havupuiden elinvoimaisuus Suomessa 1985-1986. Met säntutkimuslaitoksen tiedonantoja 256. 102 s. Jukola-Sulonen, E-L, Mikkola, K. & Salemaa, M. 1990. The vitality of conifers in Finland 1986-88. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 523-560. Kauppi, P., Anttila, P., Karjalainen-Balk, L., Kenttämies, K., Kämä ri, J. & Savolainen, I. 1990. Happamoituminen Suomessa. HAP ROn loppuraportti. Ympäristöministeriö. Sarja A 89. 89 s. Kärenlampi, L. 1990. Maaekosysteemit vaarassa uhkat ilmake hästä. Ekologisen ympäristöhygienian laitos. Luonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta. Kuopion yliopisto. Kuopion Luon non Ystäväin Yhdistys. Kuopio. Ills. Metsävarat ja metsien elinvoimaisuus. 1990. Ympäristökatsaus 9. Ympäristöministeriö, lis. Salemaa, M., Jukola-Sulonen, E.-L. & Lindgren, M. 1991. Forest condition in Finland, 1986-1990. Silva Fennica 25(3): 147-175. Metsien harsuuntuneisuus Euroopassa 1989 Harsuuntuneisuuden arviointi on toteutettu Euroopan eri maissa yhteisesti sovittujen menetelmien mukaan. Vuon na 1985 YK:n Euroopan talouskomission (ECE) asiantunti jat hyväksyivät harsuuntuneisuuden kansainväliseksi met sävaurioiden kartoitusmenetelmäksi. Ohjeet ovat kuiten kin melko väljät, joten eri valtiot ovat voineet soveltaa menetelmien yksityiskohtia omien tarpeidensa mukaises ti. Tällä hetkellä Euroopan metsäpinta-alan 176 miljoonas ta hehtaarista (entisen Neuvostoliiton alue ei ole mukaan luettuna) on 116 miljoonaa hehtaaria eli 66 % kartoituksen piirissä. Kaikkiaan 360 000 puuta on arvioitu yhteensä 32 000 koealalta. Kuvassa 76 esitetään kaikkien puulajien keskimääräi nen harsuuntuneisuus Euroopassa. Italian tulos koskee vain alle 60-vuotiaita puita, ja Ruotsin ja Norjan tulokset ainoastaan havupuita. Tähdellä (*) merkityillä alueilla il mansaasteita pidetään keskeisenä harsuuntumisen aiheut tajana. Havupuiden käpysato 1987-89 Hedelmällisyys on tärkeä osa puiden elinvoimaisuutta. Hede-ja emikukkien tuottamiseen ja elinkykyisten sieme nien kehittymiseen vaikuttavat sekä perintötekijät että ympäristötekijät. Havupuiden käpysato vaihteli suuresti vuosittain ja alu- 117 Metsäntutkimuslaitos Kuva 76. Euroopan metsien harsuuntuneisuus 1989. eittain (kuva 77). Männyn paras käpysato oli vuonna 1988 Pohjois-Suomessa. Kuusen käpysato taas oli ennätykselli sen hyvä vuonna 1989 koko maassa; eniten käpyjä kasvat tivat Pohjois-Pohjanmaan kuuset, keskimäärin 70 käpyä latvuksen ylimmässä neljänneksessä. Kuusen harsuuntuneisuuden ja käpysadon suhdetta tar kasteltiin vuoden 1989 aineiston avulla. Kuvassa 78 esite tään käpyjen määrä yli 80-vuotiaissa metsissä Kainuun itäosissa ja Lounais-Suomessa. Käpysadon ja harsuuntu neisuuden välillä ei havaittu selvää yhteyttä. Harsuuntu neilla puilla ei ollut enempää käpyjä kuin tuuhealatvaisil lakaan. Käpyjen määrä vaihteli suuresti myös harsuuntu neisuudeltaan samanlaisten puiden kesken. Kuusen suureen käpysatoon vuonna 1989 vaikutti pui den sisäisen rytmiikan lisäksi suuresti edellisen kesän läm pimyys. Vastaava tilanne oli vuonna 1973, jolloin kuusen hyvää käpysatoa edelsi myös lämmin kesä. Aiheesta enemmän Koski, V. & Tallqvist, R. 1978. Tuloksia monivuotisista kukinnan ja siemensadon määrän mittauksista metsäpuilla. Folia Forestalia 364. 60 s. 118 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 77. Männyn (a-c) ja kuusen (d—f) käpysato vuosina 1987-89. Keskimääräinen käpymäärä puiden latvuksen yläpuoliskosta (ruutu 50 km x 50 km). Käpymäärä arvioitiin yhdeltä puolelta latvusta. Laskennassa oli mukana myös kävyttömät puut, mikä pienentää keskiarvoja. Kartoissa tummimmilla alueilla oli yli 50 käpyä, vaaleilla alueilla alle 10 käpyä puuta kohden. Valkeilta alueilta tiedot puuttuvat. Kuva 78. Kuusen käpymäärä eri harsuuntumisluokissa 119 Metsäntutkimusloitos 4.3 Ilmansaasteiden vaikutukset neulasten solurakenteeseen Puustovaurioiden syiden selvittämiseksi tarvitaan perus tietoa tuhon-ja vaurionaiheuttajien vaikutusmekanismeista sekä niiden keskinäisistä vuorovaikutuksista. Esimerkiksi altistamalla puut kontrolloiduissa oloissa ilman epäpuh tauksille voidaan saada perustietoa niiden vaikutuksesta. Aikaisemmin altistuskokeissa puita kaasutettiin suuril la saastemäärillä (useita satoja |ig/m :t ) lyhyen aikaa (muu tamasta tunnista muutamaan vuorokauteen). Tällaisilla kokeilla on kuitenkin vaikea arvioida ilmansaasteiden vai kutuksia puihin luonnossa, jossa pienet saastepitoisuudet vaikuttavat pitkän aikaa, vuodesta toiseen. Uusimmissa altistuskokeissa onkin pyritty käyttämään tutkittavalla alueella tavattavia saastepitoisuuksia. Myös altistusaikaa on pyritty pidentämään mahdolli simman hyvin todellista tilannetta vastaavaksi. Lisäksi on tutkittu eri saasteiden yhteisvaikutuksia sekä luonnon omien stressitilanteiden, kuten pakkasen tai kuivuuden vaikutuksia yhdessä saasteiden kanssa. Tutkimuksissa on pyritty selvittämään mm. vaikuttavatko luonnossa tavat tavat alhaiset saastepitoisuudet haitallisesti puihin. Solu rakennetutkimuksessa selvitetään, millaiset stressitekijät aiheuttavat oireita puiden neulassoluissa ja voidaanko näi tä oireita käyttää hyväksi luonnossa ilmenevien vauriota pauksien syiden selvittämisessä. Koejärjestelyt Tutkimuksessa havupuita altistettiin eri saastepitoisuuk sille ja puista kerättyjen neulasten rakennetta ja raken teen muutoksia tarkasteltiin mikroskoopilla. Tulokset pe rustuvat seuraavista neljästä kokeesta tutkittuihin näyt teisiin: 1. Otsoni- j a rikkidioksidikaasutukset laboratoriossa kuusentaimil la (Neuherberg, Saksan Liittotasavalta, 1985-86). Ilman otsoni pitoisuudet olivat 40-300 |ig/m:! ja päivittäiset altistusajat 3-9 tuntia. Rikkidioksidipitoisuudet olivat 30 ja 150 ug/m :! ja päivit täiset altistusajat 3 ja 24 tuntia. Altistuksia tehtiin kahden kuu kauden ajan yhtäaikaa kahdeksassa kammiossa, joiden kasvu olot vastasivat muutosta syksystä talveen keski-eurooppalaisissa oloissa. 2. Otsonikaasutukset katottomissa kammioissa kuusella (Birmens dorf, Sveitsi 1987). Otsonipitoisuudet vaihtelivat ympäröivän il man pitoisuuksista 200 |ig/m :i :aan. Päivittäinen altistusaika oli 24 tuntia ja altistuksia jatkettiin yhden kasvukauden ajan. 3. Otsoni- ja typpihappokaasutukset (HNO.,) katottomissa kaasu tuskammioissa männyllä ja kuusella (Göteborg, Ruotsi 1985-90). Tutkimuksessa selvitettiin myös maaperän kuivuuden vaikutuk- 120 Metsäluonto ja ilmansaasteet sia. Otsonikaasutukset aloitettiin vuonna 1985 ja typpihappo kaasutukset vuonna 1987. Saastepitoisuudet olivat 50-100 |ig/m 3 ja päivittäinen altistusaika seitsemän tuntia. Altistuksia jatket tiin kunakin kasvukautena noin kolme kuukautta. 4. Hapansadetus- ja talveentumiskokeet männyllä (Suonenjoki, 1988). Kokeessa sadetettiin keinotekoisesti happamoitetulla ve dellä (pH 3,0-5,6) männyntaimia yhden kasvukauden ajan kaksi tai kolme kertaa viikossa. Syksyllä talveentumista seurattiin altistamalla sekä happamalla vedellä että tavallisella vedellä kasteltuja taimia eri lämpötiloille. Jokaisessa käsittelyssä oli mukana myös pakkasasteita, joiden tiedettiin olevan talveentu misvaiheessa oleville taimille haitallisia. Jokaisessa altistuskokeessa oli mukana myös ns. kontrolli kaasutus, jossa puille annettiin suodatettua ilmaa. Useim milla tutkimuspaikkakunnilla tämä onkin välttämätöntä, koska niiden ilmassa on huomattavia määriä epäpuhtauk sia. Ilmansaastepitoisuuksia seurattiin jatkuvasti jokai sessa kaasutuskammiossa. Kussakin kokeessa tutkittavat kuuset olivat samaa kloonia eli ne olivat perintötekijöil tään täysin samanlaisia. Mikroskooppiseen tarkasteluun kerättiin vain vihreitä neulasia. Suodatettua ilmaa saaneiden neulasten solurakenne Kaikissa altistuskokeissa suodatettua ilmaa saaneiden kuusten neulasten solurakenne oli ehjä kaikkina vuoden aikoina. Tällöin solujen viherhiukkaset olivat linssin muo toisia, niiden strooma eli perusmassa oli vaalea, ja siinä oli vähän plastoglobuleita (pieniä rasvapallosia) ja hyvin ke hittynyt yhteyttävä kalvosto. Solulima ja muut soluelimet kuten mitokondriot ja mikrobodit olivat myös ehjiä. Alkukeväästä loppusyksyyn viherhiukkaset olivat solu jen seinämillä ja jokaisessa oli yksi tärkkelysjyvänen (kuva 79). Kesällä tärkkelysjyvänen oli niin suuri, että se saattoi täyttää koko viherhiukkasen. Talvella viherhiukkaset oli vat kasaantuneet johonkin osaan solua. Niissä ei ollut tärkkelystä, mutta muuten niiden rakenne oli samanlai nen kuin kesällä (kuva 80). Talvella ja kevättalvella oli kuitenkin havaittavissa etenkin neulasten uloimmissa so lukerroksissa viherhiukkasten yhteyttävän kalvoston vä henemistä. Tällöin yhteyttävissä kalvopinoissa eli graa noissa saattoi olla vain kaksi kalvoa päällekkäin normaa lin viiden tai useamman kalvon sijaan. Kesällä kalvosto palautui normaaliksi. 121 Metsäntutkimuslaitos Kuivuuden aiheuttamia solurakennemuutoksia neulasissa Osaan ylhäältä avoimiin, suodatettua ilmaa saaviin kaasu tuskammioihin oli aiheutettu keinotekoinen kuivuus siten, että sateentulo estettiin katolla. Katto rakennettiin siten, että se ei estänyt ilmavirtausta kammiossa. Jo kokeen perustamisvaiheessa näiden kammioiden maa oli eristetty ympäröivästä maasta. Tilannetta seurattiin yhden kasvu kauden ajan. Puut kasteltiin ensimmäisen kerran heinä kuun viimeisenä päivänä, ja tämän jälkeen aiheutettiin uusi kuivakausi myöhemmin syksyllä. Keväällä kokeen alussa neulasten solujen viherhiukkaset olivat samanlai sia kuin normaalisti kastelluissa puissa (kuvat 79 ja 80). Keväästä heinäkuun loppuun jatkuneen kuivan kauden jälkeen viherhiukkasissa ei ollut juuri lainkaan tärkkelys jyväsiä, jotka hyvin kastelluiden puiden neulasten viher hiukkasissa samaan aikaan olivat suuria. Lisäksi viher hiukkasten linssimäinen muoto oli muuttunut lähes tai täysin pyöreäksi. Strooma oli tumma ja yhteyttävää kal vostoa oli enemmän kuin hyvin kasteltujen puiden neula- Kuva 79. Suodatettua ilmaa kaasutuskammiossa saaneen kuusen neulasen yhteyttävän solukon viher hiukkasia. Neulanen on syntynyt vuonna 1985, näyte kerätty 3.4.1987 (Göteborg). Viherhiukkas ten yhteyttävä kalvosta (nuolet) on hyvin kehittynyt. Perusmassa eli strooma (*) on vaalea ja siinä erottuu rasvapallosia, plastoglubuleita (P) sekä suurehko tärkkelysjyvänen (Tj). Solulima (SI) on normaali. Jana = 1 µm. Kuva 80. Suodatettua ilmaa kaasutuskammiossa saaneen kuusen neulasen yhteyttävän solukon viher hiukkasia talvella. Neulanen on syntynyt vuonna 1985, näyte kerätty 20.1.1987 (Göteborg). Viher hiukkasissa erottuu hyvin kehittynyt yhteyttävä kalvos ta (nuolet). Strooma on vaalea ja siinä on vähän plastoglobuleita (P). Solulima (SI) on normaali. Jana = 1 µm. Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 81. Suodatettua ilmaa saaneessa kammiossa kasvaneen, kuivuudesta kärsineen kuusen neulasen yhteyttävän solukon viherhiukkanen. Neulanen on syntynyt vuonna 1985, näyte kerätty 30.7. 1986 (Göteborg). Maaperän kuivuus on aiheuttanut viher hiukkasen pyöristymistä. Strooma on tumma ja siinä erottuu erittäin paksut yhteyttävät kalvopinot (Kp). Tärkkelystä ei ole, vaikka hyvin kastelluissa vertailu puissa tärkkelysjyväset täyttivät lähes koko hiukka sen. Jana = 1 µm. Kuva 82. Kylmäkäsitellyn männyn neulasen yhteyttä vää solukkoa. Neulanen syntynyt 1988, näyte ke rätty 26.9.1988 (Suonenjoki). Solunsisältö näkyy tummana massana (*), joka on irronnut soluseinästä (Ss). Jana = 1 µm. sissa (kuva 81). Viikko kastelun jälkeen viherhiukkasissa oli jo pienet tärkkelysjyväset kaikkialla yhteyttävässä so lukossa. Syksyinen kuivuus näkyi lievempänä viherhiuk kasten pyöristymisenä kuin kesäisen kuivuuden aikana. Talveksi solurakenne oli palautunut lähes normaaliksi. Pakkaskäsiteltyjen neulasten solurakenne Männyn taimien kylmänkestävyyden kehittymistä selvit tävässä kokeessa liiallisen kylmyyden vaikutuksesta solu kalvo irtosi soluseinästä. Samanaikaisesti solunsisältö ko konaisuudessaan painui kasaan ja oli nähtävissä enem män tai vähemmän yhtenäisenä tummana massana (kuva 82). Samanlaisia oireita on aikaisemmin havaittu liiallisen typpilannoituksen jälkeisissä kylmyyden aiheuttamissa vaurioissa kuusen neulasissa. 123 Melsöntutkimusloitos Otsonialtistusten aiheuttamat solurakennemuutokset neulasissa Kaikissa otsonikaasutuskokeissa neulasten solumuutok set olivat samanlaisia, ja ne näkyivät ensin neulasten ylä pinnan uloimmissa solukerroksissa. Tämän jälkeen vau rioalue eteni asteittain kohti neulasten alapinnan soluk koa. Asteittainen vaurioituminen oli nähtävissä myös yksit täisissä soluissa. Hienorakennevauriot näkyivät ensin vi herhiukkasissa, jotka alkoivat pienentyä. Viherhiukkasen pienentyessä strooma alkoi muuttua tummaksi ja rakei seksi (kuva 83). Samanaikaisesti tärkkelysjyväset pieneni vät tai hävisivät kokonaan. Tärkkelysjyvästen pienenemi nen viittaa yhteyttämisen vähenemiseen, joka voitiinkin osoittaa kaasunvaihtomittauksilla. Lisäksi plastoglobulit lisääntyivät voimakkaasti etenkin neulasen yläpinnalla. Viherhiukkasmuutokset saattoivat olla hyvinkin voimak kaita ennen kuin seuraava soluelin, mikrobodi, alkoi vauri oitua. Tämän jälkeen vaurioitui solulima ja viimeiseksi mitokondriot. Happaman sateen ja typpihappokaasutuksen aiheuttamat solurakennemuutokset neulasissa Happaman sateen ja HN0 3 -käsittelyn aiheuttamat ensim mäiset muutokset näkyivät solukalvon ja soluliman voi makkaana rakkuloitumisena. Samanaikaisesti solulimaan kerääntyi rasvan kaltaista ainetta suurina kasaumina. HN0 3 -käsitellyissä neulasissa viherhiukkasten muutokset rajoittuivat lähinnä plastoglobulien lisääntymiseen sekä niiden värin ja muodon muutoksiin (kuva 84). Hapan sade aiheutti viherhiukkasten yhteyttävien kal vojen turpoamista soluvaurion loppuvaiheessa. Soluvaurio oli nähtävissä koko neulasessa, eli samanlaista asteittain etenevää solukkovauriota kuin otsonialtistusten yhteydes sä ei havaittu. Lisäksi vauriot olivat voimakkaammat nuo rimmissa neulasissa, kun taas otsonikäsittelyn yhteydessä vauriot olivat pahimmat vanhemmissa neulasissa. Yhtäaikaisen otsoni- ja rikkidioksidikaasutuksen aiheuttamat solurakennemuutokset neulasissa Yhteiskaasutus otsonilla ja rikkidioksidilla aiheutti neula siin samat mutta huomattavasti voimakkaammat oireet kuin pelkkä otsonikaasutus. Lisäksi vauriossa oli rikkidi oksidikaasutuksen aiheuttamia lisäoireita. Kun otsonia oli vähän (40 jig/m 3 ) ja sen päivittäinen altistusaika pitkä ja 124 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 83. Otsonilla kaasutetun kuusen neulasen yh teyttävän solukon viherhiukkasia. Neulanen on syn tynyt 1984, näyte kerätty 31.1.1986 (Neuher berg) kammiosta, jonne oli kahden kuukauden ajan johdettu otsonia 150 µg/m 3 kolme tuntia vuorokau dessa. Viherhiukkaset ovat pieniä, niiden strooma (*) on tumma ja rakeinen. Jana = 1 µm. Kuva 84. HN0 3 :lla kaasutetun kuusen neulasen yhteyttävää solukkoa. Neulanen on syntynyt vuonna 1987, näyte kerätty 14.3.1988 (Göteborg) kam miosta, jonne johdettiin HN0 3 :a kesällä 1986. Viherhiukkaset ovat normaalin kokoisia ja strooma vaalea, mutta plastoglobulit ovat epämääräisen muotoisia (nuolet). Solulima on voimakkaasti rakku loitunut (*). Jana 1 = µm. rikkidioksidia suhteellisen paljon (150 ug/m :i ) kolme tuntia päivittäin, havaittiin otsonioireiden lisäksi plastoglobulien muodon muuttuminen normaalista pyöreästä epämääräi seksi. Myös solulima ja muut soluelimet olivat usein hajon neet. Neulasissa, jotka saivat 150 jig/m :i otsonia kolme tuntia vuorokaudessa ja samanaikaisesti 30 ug/m 3 rikkidioksidia läpi vuorokauden, viherhiukkaset olivat erittäin pieniä, mutta solulima ja muut soluelimet olivat suhteellisen ter veen näköisiä. Lisäksi viherhiukkaset olivat joko matomai sia, pyöreitä tai nuijapään muotoisia. Pyöreät viherhiuk kasten osat olivat täynnä plastoglobuleita ja usein vailla yhteyttäviä kalvopinoja (kuva 85). 125 Metsäntutkimuslaitos Kuva 85. Otsonilla ja rikkidioksidilla kaasutetun kuusen neulasen yhteyttävän solukon viherhiukkasia. Neulanen on syntynyt vuonna 1984, näyte kerätty 13.1.1986 (Neuherberg) kammiosta, jonne joh dettiin 150 µg/m 3 otsonia kolme tuntia vuorokau dessa sekä 30 µg/m 3 rikkidioksidia ympäri vuoro kauden kahden kuukauden ajan. Viherhiukkaset ovat erittäin pieniä, tummia ja poikkeavan muotoisia. Yhdessä viherhiukkasessa näkyy pieni tärkkelysjyvä nen (Tj), toisessa runsaasti plastoglobuleita (P). Jana = 1 µm. Kuva 86. Otsonilla ja HN0 3 :lla kaasutetun kuusen neulasen yhteyttävän solukon viherhiukkasia. Neula nen on syntynyt vuonna 1987, näyte kerätty 14.3. 1988 (Göteborg) kammiosta, jonne oli johdettu vuorokaudessa seitsemän tunnin ajan 100 µg otso nia ja HN0 3 :a kesällä 1987. Viherhiukkaset ovat pieniä, tummia ja rakeisia. Plastoglobulit (P) ovat lisääntyneet ja ne ovat epämääräisen muotoisia. Solulimassa näkyy rasvankaltaisen aineen (*) ka saumia. Jana = 1 µm. Yhtäaikaisen otsoni-ja typpihappokaasutuksen aiheuttamat solurakennemuutokset neulasissa Myös tässä yhteiskaasutuksessa havaittiin samanaikai sesti otsonikaasutukselle sekä HN0 3 -kaasutukselle omi naiset oireet. Viherhiukkaset olivat pienentyneitä, perus massaltaan tummia ja rakeisia. Samoissa soluissa näkyi lisäksi typpihapolle ominaiset oireet eli soluliman rakku loituminen ja rasvankaltaisen aineen keräytyminen. Vi herhiukkasten plastoglobulit olivat epämääräisen muotoi sia ja usein vaaleita (kuva 86). Johtopäätöksiä Ilman saasteet luonnossa tavattavina pitoisuuksina voivat kokeiden mukaan vaurioittaa neulasten solurakennetta. Vaurioita oli myös täysin vihreissä neulasissa ja täysin 126 Metsäluonto ja ilmansaasteet terveennäköisissä puissa. Erilaiset stressitekijät ilmenivät solukko-ja solutasolla kullekin tekijälle ominaisena muu toksena. Vaikka kaikkien mahdollisten ympäristötekijöi den solutasoisia vaikutuksia ei tunneta, jo nykyisenkin tiedon pohjalta voidaan kohtuullisen tarkasti selvittää, mihin vaurioittavaan tekijään neulasten solumuutokset viittaavat. Aiheesta enemmän Sutinen, S. 1988. Pitkäaikaisen otsonikaasutuksen vaikutuksista kuusen neulasen hienorakenteeseen ja fotosynteesiin. Solubio logi 3b: 15-20. 127 Metsäntutkimuslaitos 5. Metsätuhojen esiintyminen 5.1 Metsiemme tärkeimpiä sienitauteja ja tuholaisia Yleisimpiä metsien sienitauteja Juurikääpä on lahottajasieni, joka aiheuttaa kuusella maan nousemaksi kutsuttua tyvilahoa ja männyllä juurten ja tyven tervastumiseen johtavaa tyvitervastautia sekä juuri lahoa. Juurikääpä on Etelä-Suomessa kuusen vaarallisim pia lahottajasieniä. Lahot kuuset voivat ulospäin näyttää täysin terveiltä, mutta joskus niissä havaitaan tyvellä pih kavuotoa, kasvu saattaa vähetä äkillisesti ja latvus supis tua. Tällöin puun latvus muuttuu harsuuntuneeksi. Kesäaikaiset hakkuut ja korjuun yhteydessä syntyvät vauriot mahdollistavat juurikäävän leviämisen itiöiden päästessä terveisiin puihin. Puiden välillä vallitsevien juu riyhteyksien kautta sieni voi myös rihmastonsa välityksel lä levitä puusta toiseen. Varsinkin Etelä-Suomen kuusikoissa esiintyy juurikää vän kanssa usein mesisieni. Mesisienten kuusessa aiheut tama laho rajoittuu yleensä puun tyviosaan. Männynmesi sieni puolestaan tappaa männyn taimia erityisesti maan eteläosan kuivilla kankailla. Tervasroso tappaa täysikasvuisten mäntyjen latvoja, mutta sitä esiintyy myös pienissä taimissa ja oksissa. Ter vasrosoa aiheuttaa meillä kaksi ruostesientä (Cronartium flaccidum ja Endocronartium pini), ja eri mänty-yksilöiden välillä on huomattavia eroja taudinkestävyydessä. Versoruoste on yleisimpiä männyn taimikoiden tauteja, jonka toinen isäntäkasvi on haapa. Männyn viimeisimpään vuosikasvaimeen kesäkuussa syntyvän sienen itiöpesäk- 128 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 87. Männynverso surma. Valokuva: Seppo Nevalainen. keen aiheuttaman arven vuoksi taimesta tulee mutkainen ja haarainen. Ankaran taudin jälkeen puun pituuskasvu voi merkittävästi hidastua. Männynversosurman aiheuttaa surmakka eli versosyö pä, joka on kotelosieni. Tauti tartuttaa kevään ja kesän aikana neulasia, silmusuomuja tai esimerkiksi lumen ai heuttamia oksahaavaumia. Kasvukauden aikana puu pys tyy estämään infektion etenemisen, mutta lepokauden ai kana sieni valtaa puun elävää solukkoa, ja tauti tulee näkyväksi tartuntaa seuraavana keväänä. Tautia esiintyy hyvin yleisesti männiköissä latvuksen alaosissa. Vakavammassa tautityypissä ruskettuneita tai jo neulasettomia kasvaimia on myös latvuksen muissa osissa (kuva 87). Latvakasvaimen sairastuminen johtaa latvan vaihtumiseen. 129 Metsäntutkimuslaitos Kuva 88. Juovakaristetta kuusen neulasilla. Kuvattu kevättalvella lähes kahden vuoden kuluttua tartunnas ta. Valokuva: Joensuun yliopiston kuvalaitos. Versosurmaa tavataan männiköissä varsinkin pien ilmastoltaan kylmillä kasvupaikoilla, esimerkiksi painan teissa, suppakuopissa, puronotkoissa ja Pohjois-Suomen korkeiden alueiden kuusikoiden uudistusaloilla. Sieni ai heuttaa myös taimitarhatuhoja. Havupuiden neulasissa esiintyy lukuisia neulasten en- nenaikaista varisemista aiheuttavia sieniä. Yleensä niiden tartunta tapahtuu nuorimpiin neulasiin, vaikka neulaset voivat joissakin tapauksissa karista vasta parin, kolmen vuoden kuluttua. Neulastauteina esiintyy sekä kantasie niin kuuluvia ruostesieniä että karisteita, joista useimmat ovat kotelosieniä. Suopursuruoste aiheuttaa kuusen uusimpien neulasten kellastumisen ja karisemisen. Sienen itiöpesäkkeet värjää vät kuuset huomiota herättävän oranssinkeltaisiksi. Kuusen neulaskaristesienet aiheuttavat neulasten rus kettumista. Lophodermium picea-lajin tartuttamat neula set ovat kauttaaltaan ruskeita-ruosteenruskeita, ja niissä on havaittavissa pieniä itiöemiä sekä useimmiten selviä poikkivöitä. Juovakariste tartuttaa aivan nuoria kuusen neulasia. Noin vuoden kuluttua neulaset ruskettuvat ja kahden vuoden ikäisissä, harmaanruskeissa neulasissa pit känomaiset, mustat itiöemät ovat selvästi näkyvissä (kuva 88). Kuusen neulasissa voi neulasten värimuutoksia aiheut taa myös Rhizosphaera kalkhoffii-sieni. Taudin oireita esiin tyy kaiken ikäisissä neulasissa. Sairastuneissa neulasissa havaitaan keväällä värimuutosta ja myöhemmin ne muut tuvat purppuran ruskeiksi. Tämän taudin tiedetään run sastuneen mm. Japanissa eräällä mäntylajilla ilmansaas- 130 Metsäluonto ja ilmansaasteet teiden vaikutuksesta. Karisteisiin kuuluva männyn lumihome on yleinen tau ti männyntaimikoissa. Saastuneet neulaset ruskettuvat keväällä lumen alta paljastuttuaan ja harmaantuvat kesän aikana. Tauti leviää talvella vain lumen pinnan alapuolella oleviin neulasiin. Männyn neulaskariste aiheuttaa tuhoja taimikoissa ja taimitarhoilla. Syksyllä sairastuneet neula set ruskettuvat alkukesällä ja karisevat maahan. Harmaa kariste on männyn tauti, joka aiheuttaa nuorissa puissa kasvutappioita. Se havaitaan yleensä syksyllä tai varhain keväällä, kun nuorin neulaskerta on muuttunut punarus keaksi tai harmahtavaksi. Alkukesällä sairastuneet neula set karisevat pääasiassa seuraavan vuoden loppukesän aikana. Aiheesta enemmän Metsänterveysopas 1988. Metsätuhot ja niiden torjunta. Helsinki 168 s. Yleisimpiä metsien tuholaisia Tukkimiehentäi on merkittävimpiä männyntaimien tuho laisia (kuva 89). Aikuiset kovakuoriaiset aiheuttavat suur ta tuhoa nakertelemalla taimien kuorta. Tukkimiehentäi tappaa Suomessa keskimäärin joka viidennen istutetuista suojaamattomista männyntaimista. Pikikärsäkkäät osal listuvat usein heikentyneiden puiden tai taimien kuivatta miseen nakertelemalla kuoreen pieniä reikiä. Ytimennävertäjät, pystynävertäjä ja vaakanävertäjä, esiintyvät yleisesti seuraustuholaisina ja saattavat tappaa muiden hyönteisten heikentämiä mäntyjä. Muita heiken tyneissä havupuissa eläviä, yleensä runsaana esiintyviä ja metsätaloudellisesti enemmän tai vähemmän merkittäviä kovakuoriaisia ovat kiiltokuusijäärä, ukkoniluri, juurinilu rit, monikirjaajat, kuusenoksakirjaaja, tähtikirjaajat sekä kirjanpainajat (kuva 90). Punalatikka on erityisesti heikentyneissä nuorissa män nyissä elävä lude, joka imennällään hidastaa taimien kas vua. Lajin tiedetään esiintyvän runsaana etenkin harju alueilla. Ruskomäntypistiäistä ja pilkkumäntypistiäistä tavataan ajoittain metsätalouden kannalta merkittävinä massaesiintymisinä, joiden tiedetään olevan yhteydessä isäntäpuiden stressiin. Perhosista mahdollisia tuhonaihe uttajia ovat esimerkiksi mänty mittari ja mänty-yökkönen. Nisäkkäistä hirvi ja myyrät ovat aiheuttaneet metsä tuhoja paikoittain erityisesti taimikoissa. Aluskasvillisuu den muutokset saattavat vaikuttaa myyrien runsauteen. 131 Metsäntutkimuslaitos Kuva 90. Kuusentähtikirjaaja on hyvin runsaana esiintyvä kaarnakuoriainen, mutta sen aiheuttamat tub metsissä ovat vähäisiä. Lajin syömäkuvio on tähtimäinen. Valokuva: Kari Heliövaara. 132 Metsäluonto ja ilmansaasteet Aiheesta enemmän Metsänterveysopas 1988. Metsätuhot ja niiden torjunta. Helsinki. 168 s. Nuorteva, M. 1982. Metsätuholaiset. Rauma. 91 s. 5.2 Sieni-, eläin- ja abioottisten tuhojen yleisyys Valtakunnalliset tulokset Valtakunnan metsien kahdeksannen inventoinnin (VMI8) yhteydessä kertainventoinnin koealoilla sekä kaikilla py syvillä koealoilla (ks. liite 1) on arvioitu erilaisten tuhojen määrä, vaurio-oire ja aiheuttaja. Vuosien 1985-86 inven toinneissa havaittiin pysyvillä 3009 koealalla tuhoja joka toisessa tutkitussa metsikössä. Eniten tuhoja oli Lapissa, noin 75 %:lla metsämaasta, muualla Suomessa noin 40 %:lla metsämaasta. Eteläisimmässä Suomessa vuosina 1986-89 mitatuilla VMI:n kertainventoinnin koealoilla tu hoja havaittiin puolestaan 31 %:lla metsämaasta (kuva 91). Valtaosa tuhoista oli kuitenkin lieviä eikä alentanut metsi kön laatua. Tutkituista puista oli vakavasti vaurioituneita ja kuole via tai kuolleita puita vähän. Tuhojen arvioinnissa otettiin huomioon vain tärkein tuho, vaikka samassa metsikössä tai puussa saattoi olla usean tekijän aiheuttamaa tuhoa. Yleisimpiä vikoja olivat erilaiset latvavioitukset, runko vauriot sekä neulasvauriot (kuva 92). Lähes kaikkia vikoja tavattiin pysyvillä koealoilla enemmän Lapissa kuin Etelä- Suomessa. Lapissa oli pystyyn kuolleita puita 13 %:lla metsämaasta, muualla maassa 6 %:lla. Vastaavasti koe puista oli Lapissa kuollut pystyyn 2 % ja muualla Suomes sa 0,5 %. Eri pääpuulajin metsiköissä oli selvästi erilaiset tuho tyypit. Kertainventointien mukaan lahoa oli 7 %:ssa kuusi koista mutta vain 1 %:ssa männiköistä. Mäntyvaltaisissa metsiköissä havaittiin vastaavasti enemmän neulastuhoja (9 %), pystyyn kuolleita puita (5 %) ja erilaisia latvavioituk sia (12 %). Metsäntutkimuslaitos Kuva 91. Eriasteisten tuho jen esiintyminen metsissä VMI8:n pysyvien koealo jen mukaan. Täydellisesti tuhoutuneita eli uudistamis ta vaativia metsiköitä oli 0,1-0,3 % metsämaan pinta-alasta. Kuolleita tai kuolevia puita oli koealoil la 1-4%. Kuva 92. Eri vaurio oireisten puiden osuudet valtakunnan metsien inventoinnin pysyvillä koealoilla 1985-86. Sienituhot ja abioottiset tuhot ovat yleisimpiä Sienituhot ja abioottiset tuhot olivat merkittävimpiä tun nistetuista tuhonaiheuttajaryhmistä pysyvillä koealoilla (kuva 93). Kertainventointien perusteella tärkeimpiä tu honaiheuttajia olivat mäntyvaltaisissa metsiköissä surmak ka-sieni, tervasroso sekä hirvi. Kuusivaltaisissa metsissä yleisimmin tuhoja aiheuttivat lahottajasienet. Kuusikoissa olivat aiheuttaneet vaurioita usein myös ilmastotekijät, kuten pakkanen ja tuuli, ja maaperätekijät sekä puunkor juu. Tuhonaiheuttajien yleisyyttä ja niiden muutoksia selvi tettiin myös vuosittain 450 koealalla samoissa puissa vuo sina 1986-88. Näissä puissa lisääntyi sienituhojen osuus, 134 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 93. Eri tuhonaiheut tajien yleisyys pysyvillä koealoilla 1985-86. Kuva 94. Tuhojen yleisyys vuotuisen elinvoimaseuran nan koealojen (450 koe alaa) puissa vuosina 1986-88. Sellaisten pui den osuus, joissa havaittiin jokin tuho, kasvoi tarkas telujakson aikana noin 1 3 %-yksikköä. Tulokset ovat suuntaa-antavia, sillä osa puista hakattiin jakson aikana ja hedekukinnasta aiheutunutta neulaskatoa ei huomioitu vuonna 1988. erityisesti männynversosurman ja kuusen neulasten väri vikoja aiheuttavien sienten osuus (kuva 94). Etelä-Suomen pysyvillä koealoilla tehtiin inventointia tarkempi selvitys erilaisten tuhonaiheuttajien esiintymi sestä. Yleisimmin esiintyi sienituhoja, joita aiheuttivat eri laiset lahottajasienet tai surmakka; kumpikin aiheutti noin kolmasosan havaituista sienituhoista. Myös suopursuruos te, kuusen neulaskariste, tervasroso, juovakariste sekä kuu senruoste olivat melko yleisiä. Muiden taudinaiheuttajien osuudet jäivät hyvin pieniksi. Yleisimpiä tuhohyönteisiä olivat ytimennävertäjät, joi den osuus oli puolet hyönteistuhoista, pihkakääriäinen, pienihavukirva ja muut kirvat, ruskomäntypistiäinen, puna latikka sekä pienikuusikääriäinen. Abioottisista tekijöistä pakkanen aiheutti puolet havai tuista vaurioista ja kasvupaikan kuivuus tai märkyys kol manneksen. Myös lumi- ja tuulituhoja esiintyi koealoilla. 135 Metsäntutkimuslaitos Kuva 95. Vähintään vauri oita jättävien tuhojen osuus eri harsuuntuneisuus luokissa VMI8:n pysyvien koealojen havupuissa. (Ks harsuuntuneisuusluokat: iatvustunnukset ja puun kasvu elinvoimaisuuden ilmentäjinä, s. 77) Tuhot ja harsuuntuneisuus Kaikilta pysyviltä koealoilta saadut tulokset osoittavat, että harsuuntuneisuuden lisääntyessä lisääntyy myös tu honalaisten puiden osuus. Noin 70 %:ssa yli 20 %:sesti harsuuntuneissa havupuissa oli jokin muu tuho, mutta yli 60 %:sesti harsuuntuneissa havupuissa tuhoja havaittiin jo 80-90 %:ssa. Tärkeämpää on kuitenkin niiden tuhojen osuus, jotka jättävät puihin vaurioita tai voivat aiheuttaa puiden kuole man. Näidenkin tuhojen osuus lisääntyy hyvin jyrkästi harsuuntuneisuuden kasvaessa. Alle 20 %:sesti harsuun tuneissa puissa noin joka kymmenennessä puussa oli täl lainen vakava tuho, mutta yli 60 %:sesti harsuuntuneissa puissa vakava tuho tavattiin jo 60-90 %:ssa. Viimeksi mai nitussa puujoukossa puun kuolemaan johtavia tuhoja oli puolet kaikista tuhoista (kuva 95). Kun samoja puita seurattiin vuosina 1986-87 ja 1987- 88 ns. ekstensiivitason koealoilla, todettiin tuhon asteen lisääntymisen puussa olevan selvästi yhteydessä harsuun tuneisuuden lisääntymiseen. Harsuuntuneiden puiden va kavista tuhoista oli valtaosa eli 88 % tuntemattomien teki jöiden aiheuttamia neulastuhoja, latvanvaihtoja ja runko vaurioita. Tuhonaiheuttajaryhmistä vain tuntemattomien tekijöiden aiheuttama tuhon asteen kasvu sekä latvuskil pailun (vuonna 1988) lisääntyminen olivat yhteydessä har suuntuneisuuden lisääntymiseen. Bioottisten tekijöiden osuus harsuuntumisen aiheutta jana on yleisesti ottaen vähäinen (kuva 96). Tunnettujen tuhojen välittömästi aiheuttamaa harsuuntuneisuuden li sääntymistä havaittiin koko eteläisen Suomen alueella noin 8 %:ssa tutkittuja havupuita, tällöin latvuskilpailua ei otettu huomioon. Sienet ja hyönteiset aiheuttivat harsuuntunei- 136 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 96. Harsuuntumisen aiheuttajat eri harsuuntu misluokissa. suuden välittömän lisääntymisen 2,6 %:ssa ja 2,4 %:ssa havupuita, ja abioottiset tekijät, kuten tuuli, lumi, ilmasto ja maaperätekijät 2,2 %:ssa. Männyllä tuulen ja versosurman vikuuttamissa puissa harsuuntuneisuus oli merkittävästi suurempaa kuin ter veissä puissa. Kuusella harsuuntuneisuus oli vastaavasti suurempaa lahoissa puissa. Joitakin alueellisia eroja todet tiin, esimerkiksi abioottisten tekijöiden, pääasiassa pakka sen, aiheuttamat vauriot lisäsivät harsuuntuneisuutta noin 4 %:ssa Etelä-Suomen metsälautakuntien alueilla havu puissa vuonna 1986. Versosurman pahiten vaivaamalla alueella, Lounais-Suomessa, Satakunnassa ja Pirkka-Hä meessä sekä Etelä-Karjalassa, lähinnä männiköissä teh dyissä selvityksissä havaittiin, että tauti oli lisännyt pui den harsuuntuneisuutta noin joka neljännessä puussa. Tuhojen aiheuttamaa harsuuntumisen lisääntymistä ei voida suoraan osoittaa valtakunnallisen aineiston perus teella. Tätä tarkoitusta varten on verrattava samoissa ym päristöoloissa, myös samanlaisten laskeumien vaikutuk sen alaisena kasvavia puita. Kun verrataan tietystä tuhos ta kärsineiden puiden harsuuntuneisuutta samojen koe alojen terveisiin eli ilman tuhomerkintää olleisiin puihin, saadaan eri vuosina varsin erilainen kuva harsuuntumi seen vaikuttaneista tuhoista. Jos tarkastellaan alueellisesti tuhosta kärsineiden ja samoilla koealoilla kasvavien terveiden puiden harsuuntu miseroja, huomataan surmakan eli versosyövän lisänneen männyn harsuuntumista Länsi-Suomessa. Lisäksi selvästi alueellisina keskittyivät männyn neulastuhot vuosina 1985- 86 ja männyn latvatuhot vuosina 1985-86 Lappiin ja Kai nuuseen. Kuusen runkovauriot puolestaan lisäsivät har suuntuneisuutta vuosina 1985-86 maan eteläosassa. Muut tuhot, esimerkiksi tervasroso (vuonna 1987) ja hyönteis tuhot, lisäsivät puiden harsuuntumista yksittäisillä koe aloilla maan eri osissa, mutta eivät alueellisesti lisänneet harsuuntuneisuutta. 137 Metsäntutkimuslaitos Pysyvillä koealoilla korkeintaan 20 % kaikista harsuun- tuneista havupuista kärsi sellaisista tuhoista, jotka vai kuttivat niiden elinvoimaan, mutta joiden ei voida katsoa yleistyvän ilman epäpuhtauksien vaikutuksesta. Tällai siksi tuhoiksi katsottiin tuulen, lumen, latvuskilpailun, ihmisen, nisäkkäiden ja ruostesienien aiheuttamat tuhot. Harsuuntuneisuuden todellisia syitä on usein vaikea osoittaa tausta-alueilla. Ilman epäpuhtaudet aiheuttavat melko hitaasti etenevän ja vaikeasti mitattavan muutok sen, sen sijaan äkilliset ja paikalliset muutokset metsien kunnossa voivat olla muiden tekijöiden, kuten esimerkiksi sieni-infektioiden tai säätekijöiden aiheuttamia. Aiheesta enemmän Jukola-Sulonen, E-L., Mikkola, K., Nevalainen, S. & Yli-Kojola, H. 1987. Havupuiden elinvoimaisuus Suomessa vuosina 1985-1986. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 256. 92 s. Nevalainen, S. & Liukkonen, K.M.H. 1988. Ilman epäpuhtauksien vaikutus bioottisiin metsätuhoihin. Kirjallisuuskatsaus. Folia Forestalia 716. 25 s. Männynversosurman yleisyys vuosina 1986-89 Surmakka-sienen aiheuttamaa männynversosurmaa ha vaittiin VMIn kertainventoinnin koealoilla 1986-89 lähes 10 %:ssa männiköistä. Pahimmat tuhot keskittyivät Lou nais-Suomeen, Satakuntaan, Hämeeseen ja Etelä-Karja laan, jossa tautia esiintyi eräillä paikkakunnilla yli puoles sa tutkituista männiköistä. Tautia oli hyvin yleisesti myös Pohjois-Karjalan, Etelä-Savon ja Itä-Savon männiköissä. Vuonna 1988 tarkastettiin Satakunnassa ja Pirkka-Hä meessä uudelleen sellaiset inventointilohkot, joilla tautia 011 havaittu edellisenä vuonna. Tarkastuksessa tautia ha vaittiin 63 %:ssa männyistä, ja 6 %:ssa niin vakavana, että puiden toipumista pidettiin epävarmana. Noin puolet tapa uksista oli kesällä 1988 ilmennyttä ns. uutta tartuntaa. Männynversosurmaa oli Satakunnassa ja Pirkka-Hä meessä yleisemmin soilla (21 % soista) kuin kangasmetsis sä (5 %). Tauti oli yleisin toisaalta rehevähköillä (ruohoisil la) ja toisaalta piensaraisilla tai puolukkaisilla soilla. Se yleistyi myös metsikön puuston tihentyessä, mutta esimer kiksi lämpösumma tai maaston korkeus merenpinnasta ei vaikuttanut selvästi taudin esiintymiseen. Versosyövän esiintymisen ja muiden kertakoealoilla arvioitujen tunnus ten välille ei Satakunnassa ja Pirkka-Hämeessä havaittu riippuvuutta. Pysyvilläkään koealoilla ei esimerkiksi naa vojen ja luppojen esiintyminen ollut yhteydessä versosur maan. 138 Metsäluonto jo ilmonsoosteet Vuotuisen seurannan koealoilla sienitaudit yleistyivät vuosina 1986-88. Tutkituista puista 13,6 %:ssa oli män nynversosurma vuonna 1988, mutta vain 0,8 %:ssa se hait tasi puun kehitystä. Versosyöpää tavattiin männyissä kesällä 1988 kaikkial la Etelä- ja Keski-Suomessa. Lapissa sitä esiintyi vain itärajan läheisyydessä. Länsi-Suomen pahimmilla epide mia-alueilla ruskea yleisväri leimasi kokonaisia metsiköitä ja taudin tappamia neulasia oli koko latvuksessa. Tauti laantui seuraavana kesänä 1989, mutta joitakin tuhokes kittymiä esiintyi vielä Itä-Suomessa. 139 Metsäntutkimuslaitos 6. Epifyytit ja aluskasvillisuus ilmansaasteindikaattoreina 6.1 Ilmansaasteet ja lajien yleisyys Jäkälät, sammalet ja putkilokasvit ympäristön tilan kuvaajina Ilmansaasteiden vaikutukset näkyvät usein metsäekosys teemin muissa osissa ennen kuin näkyviä oireita voidaan havaita puissa. Herkkiä kasvi-, sieni-ja eläinlajeja voidaan käyttää ns. bioindikaattoreina ilmaisemaan saastekuormi tusta metsissä. Tietyn bioindikaattorilajin yleisyys, esiin tyminen tai puuttuminen tai sen jonkin ominaisuuden ku ten värin tai kemiallisen koostumuksen muutos kuvastaa myös ympäristötekijöiden muutosta. Jotkut lajit väistyvät saastekuormituksen lisääntyessä. Jotkut taas hyötyvät saasteista niiden aiheuttaman ravin teiden, kuten typen, lisääntymisen takia. Jotkut lajit hyö tyvät muiden lajien vähentyessään vapauttamasta elinti lasta. Vauriot ja muutokset ilmaisinlajeissa lisääntyvät ilmansaasteiden lisääntyessä. Jäkälät ja sammalet bioindikaattoreina Useissa tutkimuksissa etenkin jäkälät on havaittu hyviksi ilmansaasteiden varhaisvaikutusten ilmentäjiksi. Usein ensimmäinen näkyvä merkki ilmansaastekuormituksen kasvamisesta on tiettyjen, puiden oksilla ja rungoilla kas- 140 Metsäluonto ja ilmansaasteet vavien eli epifyyttisten jäkälälajien väheneminen ja lopul ta katoaminen. Jäkälät ja sammalet ovat rakenteeltaan yksinkertai sempia kuin putkilokasvit, eli siemenkasvit ja sanikkaiset. Niillä ei ole erikoistunutta juuristoa, vaan ne ottavat ravin teet ja veden suoraan pintasolukkonsa läpi. Näin myös laskeuman mukana tulevat epäpuhtaudet voivat joutua helpommin jäkälien ja sammalien aineenvaihduntaan. Li säksi jäkälät pystyvät ottamaan tehokkaasti aineita lai meistakin pitoisuuksista. Haitalliset aineet kulkeutuvat jäkäliin helposti, koska jäkälien suojaava pintakerros on ohut tai se puuttuu kokonaan, eikä niillä ole kaasujen vaihtoa sääteleviä ilmarakoja. Jäkälät ovat sienen ja levän symbioottisia yhdistymiä, ja näiden osien vuorovaikutus on ilmeisen herkkä häiriöil le. Jäkälät kasvavat tehokkaasti keväisin ja syksyisin, jol loin myös ilmassa on eniten epäpuhtauksia. Maassa kasva vat jäkälät ovat lumipeitteen ansiosta paremmin suojassa kuin puiden rungoilla kasvavat epifyyttijäkälät. Partamai sesti kasvavat jäkälät, esimerkiksi naavat ja lupot, voivat siivilöidä kiinteitä saastehiukkasia myös suoraan ilmasta. Herkkiä jäkälälajeja ovat mm. nahkajäkälät sekä palle roporonjäkälä. Kangastinajäkälä on puolestaan melko kes tävä. Sammalista nopeasti lisääntyvät, paljaan maan ensim mäiseksi valtaavat lajit, ns. pioneerilajit, kestävät hyvin ilmansaasteita. Tällaisia ovat mm. hopeahiirensammal, ku losammal, nuotiosammal sekä varstasammalet. Tavalli simpiin metsäsammaliimme kuuluvat seinäsammal ja ker rossammal ovat ilmansaasteille melko herkkiä, sillä niiden lisääntyminen häiriintyy saastuneessa ympäristössä. Ne voivat lisäksi kärsiä typpilaskeuman aiheuttamasta heini en ja ruohojen runsastumisesta. Putkilokasvit Metsäpuita ja joitain viljelykasveja lukuunottamatta il mansaasteiden vaikutuksia putkilokasveihin on tutkittu hyvin vähän. Maaperän happamoituminen suosii luontai sestikin happamiin oloihin sopeutuneita lajeja, esimerkiksi metsälauhaa. Yleisesti ottaen heinäkasvit runsastuvat ruo hojen kustannuksella saastumisen edetessä, ja esimerkiksi Keski-Euroopan vuoristoseutujen pahiten saastuneilla alu eilla aluskasvillisuus onkin lähes pelkkää heinikkoa. Typensuosijat ovat usein pioneerilajeja, joiden menesty misedellytyksiä typpilaskeuma parantaa, ja jotka yleisty vät myös metsämaan käsittelyn jälkeen. Tällainen laji on mm. vadelma. Selkeimmät tulokset ilmansaasteiden vaikutuksista metsien aluskasvillisuuteen on saatu päästölähteiden lä heltä. Esimerkiksi turkistarhojen lähistöllä heinät ovat yleistyneet (ks. Typpilaskeuman vaikutukset turkistarho jen lähimetsissä, s. 170). Myös metsävarpujen on havaittu 141 Metsäntutkimuslaitos Kuva 97. Museonäytteet ovat ikkuna menneisyy teen. Helsingin yliopiston kasvimuseossa on runsaas ti näytteitä puilla kasvavis ta jäkälistä jo 1 850-luvul ta alkaen. Vaikka jo v. 1 934 ilmestyneessä tutki muksessa havaittiin Helsin gin keskustassa jäkälätön alue, "jäkäläautio", ovat vanhat pääkaupungin lähi seuduilta kerätyt naava- ja lupponäytteet hämmästyt tävän suuria nykyisiin ver rattuina. Naavoja ja lup poja kasvaa vieläkin pie ninä yksilöinä eteläisenkin Suomen metsissä, ainoas taan kaupunkien keskus toista ne ovat lähes täysin hävinneet. Valokuva: Mik ko Kuusinen. kärsivän teollisuusympäristöissä. Kuolan tiedeakatemian tutkimuksissa metallisulattojen lähistöjen kasvillisuudes ta on todettu variksenmarjan, sianpuolukan ja metsälau han sietävän parhaiten ilmansaasteita. Miten ilmansaasteiden vaikutuksia kasvillisuuteen tutkitaan? Ilman epäpuhtauksien vaikutuksia voidaan tutkia selvit tämällä jäkälien, sammalten tai putkilokasvien esiinty mistä ja runsautta, tai niiden muutoksia pitkän ajan kulu essa saastelähteen ympäristössä tai valtakunnallisesti. Lajien yleisyyttä voidaan selvittää maastossa tehdyillä ar vioinneilla tai tutkimalla puista maahan varisseen karik keen jäkälälajistoa (ks. Karikeaineistojen avulla selvite tään muutoksia herkkien jäkälien esiintymisessä, s. 147). Kariketutkimuksilla samoin kuin mm. museonäytteiden avulla voidaan saada kuva pitkän ajan kuluessa tapahtu neista muutoksista (kuva 97). Jäkäliä voidaan tutkia myös altistamalla niitä laborato riossa eri aikoja eri saastemäärille tai siirtämällä niitä eri pituisiksi ajoiksi ja eri etäisyyksille päästölähteestä, jonka päästöt tunnetaan. Jäkälien avulla voidaan myös arvioida ilmansaastekuormitusta määrittämällä niissä olevien al kuaineiden määriä (ks. 6.2 Sormipaisukarvejäkälän kemi allinen koostumus laskeuman kuvaajana, s. 153). 142 Metsäluonto ja ilmansaasteet Aiheesta enemmän Kuusinen, M., Mikkola, K. & Jukola-Sulonen, E-L. 1990. Epiphytic lichens on conifers in the 1960's to 1980's in Finland. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 389-412. Laaksovirta, K. 1984. Biologisten indikaattorien käyttö ilman saas tumisen käytännön selvityksissä. Ympäristöjä terveys 2-3: 145- 154. Westman, L. 1986. Lavars indokatorvärde vid studier av luftföru renngar och skogsskador. Statens Naturvärdsverk. Rapport 3187. 52 s. Epifyyttijäkälien esiintyminen Valtakunnan metsien 8. inventoinnin yhteydessä tutkittiin puilla kasvavien jäkälien yleisyyttä. Tutkittaviksi otettiin 13 indikaattori- eli ilmaisinlajia, jotka ovat havupuilla ylei siä, helposti tunnistettavia ja luontaisesti laajalle levinnei tä. Lajien herkkyys ilmansaasteille tunnetaan melko hy vin, joten ne on voitu ryhmitellä saasteita hyvin kestäviin, kohtalaisesti kestäviin, ja saasteille kohtalaisen herkkiin sekä hyvin herkkiin lajeihin (taulukko 12; bioindikaatto reista yleensä ks. Jäkälät, sammalet ja putkilokasvit ympä ristön tilan kuvaajina, s. 139). Jäkälien yleisyyttä selvitettiin metsien inventoinnin yhteydessä perustetuilla pysyvillä koealoilla (ks. tarkem min liite 1) vuonna 1985 Etelä-Suomessa ja vuonna 1986 Pohjois-Suomessa. Koealoja, joilla kasvoi havupuita, osui otokseen kaikkiaan 2333, ja jäkälät inventoitiin kaikkiaan 6526 kuuselta ja männyltä. Jäkälien runsaus arvioitiin karkealla 0-3 runsausasteikolla puiden rungoilta ja oksilta 0,5-2,0 m korkeudelta, poronhoitoalueella tarkistettiin jä kälät myös korkeammalta. Naavat ja lupot ovat väistyneet Etelä-Suomesta Kuvissa 98 ja 99 on esitetty herkkien jäkäläsukujen, naa vojen ja luppojen yleisyys Suomessa vuosina 1985-86. Naa voja on eniten Keski-Pohjanmaalla ja hyvin vähän Etelä- Suomessa, niiden luontainen levinneisyys ei ulotu Lappiin asti vaan painottuu maan keskiosiin. Luppoja sen sijaan on eniten Lapissa ja niiden määrä vähenee etelään päin. Ina rin Lapin itäosissa on myös niukkaluppoinen alue. Naavo jen ja luppojen niukkuus Etelä-Suomessa ei selity metsien rakenteen ja iän eroilla pohjoisempiin alueisiin nähden, vaan se johtuu mitä ilmeisimmin ilman epäpuhtauksista. Vielä 1950-luvun puolivälissä naavoja ja luppoja esiintyi yleisesti koko maassa. 143 Metsäntutkimuslaitos Kuva 98. Naavojen levinneisyys ja keskimääräinen runsaus tutkittujen puiden rungoilla ja oksilla 50 x 50 km:n ruudukolla. Naavojen runsaus arvioitiin maastossa 0-3 asteikolla. Valkoisilta alueilta ne puuttuvat. Tummilla alueilla naavat esiintyvät runsai na, vaaleilla niukasti. Kuva 99. Luppojen levinneisyys ja keskimääräinen runsaus. Selitykset samat kuin kuvassa 98. Taulukko 12. Tutkimuksissa kartoitettujen jäkälälajien saasteenkestävyys. Sormipaisukarve Sormipaisukarve on maamme yleisin havupuilla kasvava jäkälälaji, jota on runsaimmin Keski-Suomessa (kuva 100). Laji kestää ilmansaasteita kohtalaisen hyvin, mutta se puuttuu kuitenkin vahvimmin kuormitetuilta alueilta, ku ten kaupunkien keskustoista. Joidenkin silmävaraisten havaintojen mukaan sormipaisukarve on erityisesti Keski- Suomessa viime vuosina runsastunut peittäen kuusten ok sia vahvana harmaana mattona. Kestäviä: viherkuprujäkälä ja seinäsuomujäkälä Melko kestäviä: sormipaisukarve, kelta tyvi karve, ruskoröyhelö, keltaröyhelö Melko herkkiä: tyvikarpeet, harmaaröyhe ö, harmaahankakarve, raidan- isokarve, valkohankajäkälä, Herkkiä: lupot, naavat 144 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 100. Sormipaisukarveen levinneisyys ja keski määräinen runsaus. Selitykset samat kuin kuvassa 98. Kuva 101. Viherkuprujäkälän ja viherlevän levinnei syys ja keskimääräinen runsaus. Selitykset samat kuin kuvassa 98. Viherkuprujäkälä ja viherlevä Kaupunkien puistopuiden rungoilla usein tavattava vih reä, rupimainen peite on yleensä viherkuprujäkälää ja/tai viherlevää. Tässä ryhmässä lajin tarkka määritys on vai keaa, sillä levän ja jäkälän ero on usein epäselvä. Valta kunnan metsien inventoinnissa käytetty ekologisen laji kokonaisuuden (jäkälä + levä) määritys on kuitenkin riit tävän tarkka ilman epäpuhtauksien vaikutusten tutkimi seen. Viherkuprujäkälän ja viherlevän levinneisyyden paino piste on selvästi lounaisimmassa Suomessa (kuva 101). Lajit ovat toisaalta luontaiselta levinneisyydeltään eteläi siä, mutta ne yleistyvät myös ilman epäpuhtauksien takia, erityisesti typpikuormituksen lisääntyessä (ks. Leväpeite kuusen neulasilla merkki typpikuormasta, s. 148). Ilmaisinlajistosta johdettu lAP-indeksi Ilmaisinlajikartoituksen kaikkien tietojen tiivistämiseksi mahdollisimman yksinkertaiseen muotoon käytettiin tu- 145 Metsäntutkimuslaitos Kuva 102. Ilman laatu Suomessa jäkälälajien perus teella arvioituna. 13 epifyyttijäkälälajin esiintymisen perusteella on laskettu IAP-indeksin (Index of Atmos pheric Purity) alueellisuus 50 x 50 km:n ruudukolla. Mitä tummempi ruutu, sitä vähemmän on jäkälälajeja ja erityisesti herkkiä lajeja; kestäviä lajeja on taas enemmän. Mitä vaaleampi alue sitä enemmän myös herkkiä jäkäliä ja sitä puhtaampi ilma. losten analysointiin Kanadassa kehitettyä ilmanpuhtaus indeksiä eli ns. lAP-indeksiä (Index of Atmospheric Purity). Se kuvastaa jäkälälajien määrääjä laatua ja siten lajiston monimuotoisuutta. Ilman ollessa puhdasta jäkäliä kasvaa usein paljon ja lajeja on useita, tällöin myös lAP-indeksi on korkeampi kuin vähälajisessa ympäristössä. Kuvassa 102 on esitetty valtakunnan metsien 8. inven toinnin (VMI) pysyvien koealojen (3009 koealaa) aineistos ta laskettujen lAP-indeksien alueellisuus. Jakauma nou dattaa kohtalaisen selvästi tunnetuista päästölähteistä las kettujen rikkilaskeumamallien alueellisuutta. Alhaisim mat indeksin arvot (tummat alueet) ovat Etelä- ja erityi sesti Kaakkois-Suomessa, mutta myös Oulun seudulla sekä Inarin itäosissa, joissa jäkälälajisto on sangen köyhä. Itä-Lappi Kuolan niemimaan suurten teollisuuskeskusten, Nikelin ja Montsegorskin sekä Apatitin kaivosalueiden suuret rik ki-ja raskasmetallipäästöt tulivat ilmi vasta vuonna 1987. Lapin koealaverkko perustettiin jo vuonna 1986 huomatta vasti Etelä- ja Keski-Suomea harvemmaksi, koska Lapin oletettiin edustavan puhdasta tausta-aluetta. Siten erityi sesti koealojen vähyys on vaikeuttanut Itä-Lapin tutki musta ja yksityiskohtaisten johtopäätösten tekoa. 146 Metsäluonto jo ilmansaasteet Itäisessä Inarissa, josta Nikelin kaivoskombinaatin teol lisuusaavikoille on matkaa vain 30-50 km, on muutamia koealoja, joilla lAP-indeksit ovat alhaisia ja joilta herkät lajit puuttuvat. Länsi-Lapissa yhtä selvää lajiston köyhty mistä ei ole havaittavissa. Sen sijaan Itä-Lapissa, Sallan ja Savukosken itäosissa ei jäkälälajistossa näy muiden kuor mitettujen alueiden kaltaista lajien vähenemistä, vaan lup poja on ollut itäisimmilläkin koealoilla kohtalaisen paljon. Runsasluppoinen alue ulottuu myös itärajan takana noin 70 km etäisyydelle Montsegorskin teollisuusalueesta. Tähän mennessä saatujen tulosten perusteella on vai kea arvioida jäkälälajiston aikaisempaa koostumusta Itä- Lapin kuusikoissa. Lisäksi mm. epäpuhtauksien kemialli set ominaisuudet vaikuttavat niiden haitallisuuteen, esi merkiksi kaasumainen rikkidioksidi vaikuttaa eliöihin eri tavoin kuin sadeveden kanssa reagoinut rikki. Pohjoisessa sadesummasta kertyy suuri osa lumena, ja pakkasilla jä kälien aineenvaihdunta on tietenkin pysähdyksissä. Etelä- Suomessa taas sadevesi vaikuttaa jäkäliin huomattavasti pitemmän ajan vuodesta. Vuonna 1989 aloitettiin laaja, useiden korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten yhteistyönä toteutettava Itä-Lapin metsävauriotutkimus. Tässä hankkeessa selvitetään myös porolaidunnuksen vaikutuksia puuston kasvuun ja tervey dentilaan. Maanpinnan jäkäläpeitteen ohenemisen, ja pai koin täydellisen katoamisen, on epäilty liittyvän karujen männiköiden harsuuntumiseen. Aiheesta enemmän Jussila, 1., Laihonen, P. & Jormalainen, V. 1991. Turun seudun ilman laadun seuranta bioindikaattorien avulla vuonna 1990. SYKE Sarja 83. Turun yliopisto. Satakunnan ympäristötutki muskeskus. 61 s. Kuusinen, M. 1991. Havupuiden valtakunnallinen jäkäläkartoitus. Luonnon Tutkija 95: 26—30. Kuusinen, M., Mikkola, K. & Jukola-Sulonen, E-L. 1990. Epiphytic lichens on conifers in the 1960's to 1980's in Finland. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 389-412. Metsät. Metsävarat ja metsien elinvoimaisuus. Ympäristökatsaus 9. 1990. Ympäristötietokeskus, lis. Westman, L. 1986. Lavars indikatorvärde vid studier av luftförore ningar och skogsskador. Naturvärdsverket. Rapport 3187. 52 s. Metsäntutkimuslaitos Kuva 1 03. Naavojen, luppojen ja sormipaisukarvejäkälän esiintyminen neljän koealan karikenäytteissä vuosina 1967-88. Karikeaineistojen avulla selvitetään muutoksia herkkien jäkälien esiintymisessä Metsäpuiden karikesatoa on tutkittu pysyvillä koealoilla 1920-luvulta alkaen. Karike on puista maahan varisevia kasvinosia. Ensimmäiset koealat perustettiin vuonna 1925 metsäpuiden kukinnan ja siemensadon selvittelyä varten. Karikekeruuta jatkettiin ja laajennettiin 1950-luvulla, enim millään koealoja oli 150 eri puolilla Suomea. Tuolloin otet tiin käyttöön vielä nykyisinkin jatkuva keruumenetelmä, jossa 0,25-1 hehtaarin koealoille on sijoitettu 6-15 metalli suppiloa kankaisine keräyspusseineen (Ks. Säät vaikutta vat männyn neulasten varisemiseen, s. 96). Karikesadon seuranta lopetettiin useimmilla koealoilla 1970-luvun al kupuolella, mutta seurantaan jätettiin vielä parikymmen tä koealaa. Vuosikymmenten aikana kertynyt karikeaineisto on pää osin tallessa ja muodostaa näyteaineiston, jonka avulla voidaan tutkia mm. pitkäaikaista lajien runsauden vaihte lua tai neulasten alkuainekoostumuksen muutoksia. Eri tyisesti ilmansaasteille herkkien jäkälien yleisyydestä saa daan sen avulla arvokasta tietoa. Kuvassa 103 on esitetty neljän eri puolilla Suomea si jaitsevan koealan karikenäytteistä tutkittu lajien ja laji- 148 Metsäluonto ja ilmansaasteet ryhmien esiintymisen muutos. Suhteellisen saasteenkestä vän sormipaisukarvejäkälän esiintyminen ei ole muuttu nut, mutta ilmansaasteille herkät lupot ja naavat ovat selvästi vähentyneet eteläisimmässä Suomessa. Aineisto ei kuitenkaan kerro suoraan keräimiin pudonneiden jäkälien määrää (biomassaa) vaan ainoastaan sen, kuinka monesta koealan suppilosta lajia on löytynyt. Herkkien lajien väheneminen osoittaa ilman epäpuh tauksien jo selvästi vaikuttaneen metsäluontoon Etelä-Suo messa, mutta Länsi-ja Keski-Lapissa ei ole vielä havaitta vissa näin voimakkaita muutoksia. Koealojen puuston har veneminen ja ympäröivien metsien nuorentuminen ovat osaltaan vähentäneet luppoja ja naavoja, mutta ne eivät selitä havaittua jäkäläkatoa kokonaan. Aiheesta enemmän Kuusinen, M., Mikkola, K. & Jukola-Sulonen, E-L. 1990. Epiphytic lichens on conifers in the 1960's to 1980's in Finland. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 389-412. Metsät. Metsävarat ja metsien elinvoimaisuus. Ympäristökatsaus 9. 1990. Ympäristötietokeskus, lis. Leuäpeite kuusen neulasilla merkki typpikuormasta Levät ovat alkeellisimpia kasveja, joita elää kaikenlaisissa vesissä valtameristä vesilammikoihin, mutta on myös ki villä ja puiden rungoilla kasvavia lajeja, jotka suosivat varjoisia, pienilmastoltaan kosteita kasvupaikkoja. Levä peitettä esiintyy puilla erityisesti voimakkaiden typpiläh teiden, kuten karjasuojien ja lannoitetehtaiden lähistöllä sekä peltojen reunametsissä merkkinä runsaasta typpilas keumasta. Puilla havaitut levät kuuluvat pääosin viherleviin. Usein levät kasvavat vain rungoilla ja oksilla, mutta joskus ne leviävät oksilta neulasten pinnalle verhoten ne oliivinvih reään peitteeseen (kuva 105). Levien oletetaan häiritsevän neulasten keskeisiä elintoimintoja ja aiheuttavan näin so luvaurioita. Etelä-Skandinaviassa ja paikoin Keski-Euroopassa le väkasvustojen on havaittu yleistyneen neulasten pinnalla jo useiden vuosien ajan. Suomessa niitä esiintyy runsaasti puiden rungoilla lähinnä Lounais-Suomessa ja erityisesti taajamissa ja turkistarhojen ympärillä. Viime vuosina tut kijat ovat havainneet eteläisellä rannikkoalueella leväpei tettä myös neulasilla. 149 Metsäntutkimuslaitos Kuva 104. Leväpeitteen esiintyminen kuusen neulasilla Pieni neliö kuvaa niukkaa ja suuri runsasta leväpeitettä Havaintopisteitä oli yhteensä 165. Levien esiintymistä neulasilla selvitettiin vuonna 1989. Niitä esiintyi suurimman typpikuorman alueella Etelä- Suomessa yleisesti (kuva 104). Leväpeitettä tavattiin täy sikasvuisten puiden alaoksilta ja alikasvospuiden koko lat vuksesta. Levää kasvaa runsaimmin vanhoilla neulasilla, eikä sitä yleensä esiinny nuorimmilla neulasilla. Levää tavattiin yleensä vain yksittäisillä puilla. Tästä päätellen typpikuorman lisäksi myös muut tekijät, kuten puiden vastustuskyvyn ja ravinnetilan heikkeneminen, neulasia suojaavan vahapeitteen kuluminen ja vaurioitu neista neulasista huuhtoutuvat ravinteet, voivat edistää levien kasvua. Viime vuosien leudot talvet ja lämpimät kesät lienevät myös suosineet levien kasvua. Aiheesta enemmän Göransson, A. 1990. Alger, lavar och barruppsättning hos unggranar. Längs en kvävegradient frän Sverige tili Holland en pilotstu die. Naturvärdsverket. Rapport 3741. 37 s. 150 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 105. Leväpeitettä kuusen neulasilla. Nykyään metsässä kulkija voi havai ta leväkerroksen peittävän neulasia varsinkin Etelä- Suomessa. Valokuva: Erkki Oksanen. Neulasten pintamikrobit ja ilmansaasteet Useat mikrobit kasvavat ja lisääntyvät kasvien pinnalla isäntäkasvin solukkoihin tunkeutumatta, jolloin niitä kut sutaan epifyyttisiksi mikrobeiksi. Endofyyttiset mikrobit puolestaan elävät kasvin sisällä tautia aiheuttamatta ja lisääntyvät kasvinosan heikentyessä tai kuollessa. Raja epifyyttisten ja endofyyttisten ja toisaalta patogee nisten eli tautia aiheuttavien mikrobien välillä on liukuva saman suvun eri lajit saattavat käyttäytyä eri tavoin ja samakin laji voi muuttua aggressiivisemmaksi esimerkiksi isäntäkasvin kunnon heikentyessä. Toiset tutkijat pitävät vain tiettyjä hiivoja "oikeina" epifyytteinä, koska esimer kiksi yleiset Cladosporium- ja Aureobasidium-sienilajit voi vat asuttaa kasvien lehtiin syntyneitä vaurioita ja mm. ilmarakouurteita. Tuusulassa kesällä 1987 tehtyjen tutkimusten mukaan yleisimmät epifyyttiset lajit kuusen neulasilla olivat Cla dospormm-sukuun kuuluvat sienet sekä Aureobasidium pullulans-sieni. Elokuussa otetuissa näytteissä näitä laje ja oli huomattavasti runsaammin kuin kesäkuun näytteis sä. Yli 60 % elokuussa eristetyistä sienistä tai hiivoista kuului Aureobasidium-sukuun ja lähes 30 % Cladospo rium-sukuun. Muita sieniä, mm. Penicillium, Sclerophoma ja Sirococcus, oli kesäkuussa 13 % (elokuun näytteissä enää 3 %), ja mm. Rhotorula- ja Cryptococcus-suvun hiivoja oli 2-4 %. Sieniä oli nuorimmissa neulasissa yleensä enemmän Metsäntutkimuslaitos kuin vanhoissa. Ainoastaan Aureobasidium-lajeja oli hie- ]5 ] man runsaammin vanhemmissa neulasvuosikerroissa, mikä saattaa viitata siihen, että ne käyttävät ravinnokseen kuol leita kasvinosia, ja ovat ns. saprofyyttejä. Eri puuyksilöis sä sienien ja hiivojen määrät vaihtelivat kuitenkin paljon, sen sijaan yksittäisen puun eri osissa sieni-ja hiivamäärät olivat yhtä suuria. Osa pintamikrobeista torjuu tauteja Epifyyttiset ja endofyytit sienet ja hiivat voivat torjua tau dinaiheuttajia ja tuholaisia, koska ne tuottavat antibioot teja ja solumyrkkyjä. Ainakin ruohovartisilla kasveilla näi den on todettu vaikuttavan selvästi tuhonaiheuttajien esiin tymiseen. Toisaalta mm. tietyt hiivalajit ja Cladosporium suvun lajit voivat hajottaa neulasten vahakerroksen alla olevaa kutiinia, mutta niiden vaikutuksesta itse pinta vahakerrokseen ei tiedetä paljoa. Joidenkin hiivojen on arveltu kykenevän hajottamaan myös vahakerrosta. Ilmansaasteet muuttavat mikrobilajistoa Puiden pinnalla elävien hiivojen (mm. Sporobolomyces ro seus, Cryptococcus sp.) on todettu vähentyneen rikkidioksi dikäsittelyjen jälkeen, ja niitä onkin todettu esiintyvän kaupunkialueilla vähemmän kuin maaseudulla. Hiivoja on jopa ehdotettu lyhytaikaisten epäpuhtauspitoisuuksien osoittajiksi. Toisaalta lipolyyttisiä hiivoja ja bakteereita on havaittu kuusenneulasissa runsaasti alueella, jossa rikki dioksidilaskeuma on suuri. Mm. metallipölyn ja neulasista huuhtoutuvien ravinteiden on todettu hieman lisänneen Aureobasidium pullulans-lajia, joka onkin ollut yleinen kaupunkialueilla. Se sietää myös suurta happamuutta kas vatusalustassaan. Ilmansaasteiden vaikutuksesta neulasten pinnalla kas vava mikrobilajisto muuttuu herkimpien lajien väistyessä. Toistaiseksi havupuiden epi- ja endofyyttisistä mikrobeis ta ja niiden merkityksestä sekä ilmansaasteiden vaikutuk sesta niihin tiedetään kuitenkin sangen vähän. Aluskasvillisuuden muutokset Kangaskynsisammalen on arveltu yleistyneen ja kerros sammalen vähentyneen Etelä- ja Kaakkois-Suomessa il mansaasteiden takia. Kangaskynsisammalta on selvästi eniten teollistuneessa ja taajaan asutussa eteläisimmässä Suomessa (kuva 106). 152 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 106. Kangaskynsi sammalen ja kerrossamma len yleisyys valtakunnan metsien 8. inventoinnin mukaan. Kartassa tummilla alueilla laji esiintyy runsaa na,vaaleilla niukasti. Kuva 107. Aluskasvillisuu den yleisimpien lajien peit tävyydet Etelä-Suomessa varttuneiden männiköiden pysyvillä koealoilla 1950-56 sekä 1985 (Lähde & Nieppola 1986). Vuosina 1950-56 perustettiin vanhoihin männiköihin Etelä-Suomeen pysyviä kasvillisuuskoealoja, joilta kasvil lisuusselvitykset ja puustomittaukset toistettiin vuosina 1983-85. Tulosten mukaan jäkälät olivat vähentyneet 1950-lu kuun verrattuna, ja eniten oli vähentynyt harmaaporojä kälä. Seinäsammal ja kerrossammal olivat myös vähenty neet, mutta kangaskynsisammal oli yleistynyt. Varvuista puolukka oli selvästi vähentynyt, mutta ruohojen ja heini en yleisyyksissä ei sen sijaan havaittu muutoksia (kuva 107). 153 Metsäntutkimuslaitos Aiheesta enemmän Kujala, V. 1964. Metsä- ja suokasvilajien levinneisyys- ja yleisyys suhteista Suomessa. Commun. Inst. For. Fenn. 59.1. 137 s. Lähde, E. & Nieppola, J. 1986. Metsäkasvillisuuden muutoksista Etelä-Suomen vanhoissa männiköissä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 220. 21 s. 6.2 Sormipaisukarvejäkälän kemiallinen koostumus laskeuman kuvaajana Jäkälät on monissa laajoissa selvityksissä todettu herkiksi ilman saastuneisuuden osoittajiksi. Tässä tutkimuksessa kerättäväksi jäkälälajiksi valittiin sormipaisukarve, joka on puiden rungoilla ja oksilla kasvava epifyyttijäkälä. Se elää ilman kosteuden varassa ja saa ravinteensa sadeve destä tai suoraan ilman kaasumaisista yhdisteistä, ja ra vinteiden ohella se kerää myös muita ilman epäpuhtauk sia, esimerkiksi raskasmetalleja. Tutkimuksessa selvitettiin, vaihtelevatko jäkälän alku ainepitoisuudet alueellisesti ja onko mahdollinen vaihtelu samansuuntaista päästöjen perusteella laadittujen las keumaa esittävien mallien tulosten kanssa. Laajalle levin neenä ja ilmansaasteita kestävänä sormipaisukarve on tä hän tarkoitukseen käyttökelpoinen jäkälälaji. Tutkimuksessa kerättiin ILME-projektin yhteydessä perustetuilta pysyviltä koealoilta (ks. liite 1) yhteensä 2385 jäkälänäytettä, joista mitattiin 16 alkuaineen pitoisuudet (ks. alkuainemäärityksistä tarkemmin liitteestä 2). Tässä yhteydessä esitetään vain kahdeksan keskeisen alkuai neen alueellista vaihtelua kuvaavat kartat. Tärkeimpien alkuaineiden määrät jäkälissä Rikkiä ja typpeä kasvit tarvitsevat paljon, sillä ne ovat tärkeitä valkuaisaineiden ja entsyymien rakenneosia. Hap paman sateen muodostumisessa kummallakin aineella on samankaltainen vaikutus, koska niiden oksideista muo dostuu happamuutta lisääviä kemiallisia yhdisteitä. Sormipaisukarvejäkälässä oli rikkiä koko maassa kes kimäärin 1,09 mg/g (vaihtelu 0,60-2,61 mg/g). Rikkiä oli jäkälänäytteissä eniten laajalla alueella eteläisimmässä Suomessa. Myös sisämaassa oli paikallisesti suurten pitoi suuksien alueita, ja Etelä-Suomen kanssa tasavertaisia alueita löytyi aina Perämeren rannikon tuntumasta Oulun pohjoispuolelta. Pohjois-Suomessa ja erityisesti Lapissa rik kiä oh jäkälissä vähän lukuunottamatta Inarin Lapin poh joisosia (kuva 108). 154 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 108. Sormipaisukarve|äkälän rikkipitoisuus (mg/g kuiva-ainetta) vuosina 1985-86. Valkeat alueet johtuvat näytteiden puuttumisesta. Ks. tar kempi selostus tekstistä. Kuva 110. Sormipaisukarvejäkälän kuparipitoi suus (µg/g kuiva-ainetta). Kuva 109. Sormipaisukarvejäkälän typpipitoisuu. (mg/g kuiva-ainetta). Kuva 111. Sormipaisukarvejäkälän rautapitoisuus (µg/g kuiva-ainetta). 155 Metsäntutkimuslaitos Kuva 112. Sormipaisukarvejäkälän kadmium pitoisuus (µg/g kuiva-ainetta). Kuva 113. Sormipaisukarvejäkälän kromipitoi suus (µg/g kuiva-ainetta). Kuva 1 14. Sormipaisukarvejäkälän lyijypitoisuus (µg/g kuiva-ainetta]. Kuva 115. Sormipaisukarvejäkälän nikkelipitoi suus (µg/g kuiva-ainetta). 156 Metsäluonto ja ilmansaasteet Typpeä jäkälissä oli keskimäärin 13,0 mg/g (vaihtelu 7,5-25,6 mg/g). Eniten sitä tavattiin pääpiirtein samoilla alueilla kuin rikkiäkin (kuva 109). Kupari ja rauta ovat tärkeitä mikroravinteita, joita kas vit tarvitsevat suhteellisen pieniä määriä aineenvaihdun nassaan. Jos niiden saatavuus on heikko, ilmenee kasveis sa erilaisia puutosoireita. Toisaalta esimerkiksi suuret ku parimäärät voivat olla haitallisia kasveille. Jäkälissä oli koko maassa kuparia keskimäärin 7,3 |ag/g (vaihtelu 3,5-199,6 pg/g) jäkälää. Selvästi eniten kuparia oli Satakunnassa, Keski-Pohjanmaalla, Pohjois-Karjalan ja Pohjois-Savon rajalla sekä Itä-Lapissa. Etelä-Suomessa on mainituilla alueilla kaivostoimintaa tai kuparia jalosta vaa teollisuutta. Lapin suuret pitoisuudet puolestaan joh tuvat mitä ilmeisemmin Venäjän puolelta tulevasta las keumasta (kuva 110). Rautaa oli jäkälissä koko maassa keskimäärin 544 (j.g/g (vaihtelu 180-3759 pg/g). Suurimmat rautapitoisuudet kes kittyvät selvästi Etelä-Suomeen. Perämeren rannikon tun tumassa oleva laaja suurten pitoisuuksien alue on paikalli sesti yhdistettävissä rautatehtaaseen (kuva 111). Kadmium on haitallinen aine sekä ihmisille, eläimille että kasveille. Kasveissa haitallisuus johtuu sen kyvystä syrjäyttää sinkki entsymaattisissa reaktioissa. Kasvimas san kadmiumpitoisuus on normaalisti 0,1-1,0 |ig/g kuiva ainetta. Tämän tutkimuksen jäkälänäytteissä kadmiumia oli keskimäärin 0,7 pg/g (vaihtelu 0,12-4,25 pg/g). Suurten kadmiumpitoisuuksien suhteellisen laaja alue läntisessä Suomessa on yhtenevä kuparin suurten pitoi suuksien kanssa. Perämeren pohjoisimman rannikon tun tumassa on toinen laaja alue. Suurimpia pitoisuuksia on mitattu myös Lapissa alueella, jonka kohdalla Venäjän puolella on huomattavaa kaivosteollisuutta. Kuparin ja kadmiumin suurten pitoisuuksien alueellinen vastaavuus saattaa osoittaa, että myös kadmiumia tulee jäkäliin las keumasta (kuva 112). Kromin merkitys kasvien aineenvaihdunnassa on tois taiseksi epäselvä, toisaalta sitä pidetään yleensä myrkylli senä aineena. Jäkälissä oli kromia keskimäärin 2,13 pg/g kuiva-ainetta (vaihtelu 0,30-56,00 pg/g). Tämä on huomat tavasti enemmän kuin kasveissa tavallisimmin mitatut kromipitoisuudet 0,02-1,0 pg/g. Suurimmat kromipitoisuu det muodostavat laajan yhtenäisen alueen, joka on paikal lisesti yhdistettävissä suureen jaloterästehtaaseen. Erot suurimpien ja pienimpien pitoisuuksien välillä olivat huo mattavan suuria (kuva 113). Lyijy on tunnetusti kasautuva myrkky nisäkkäille ja sen tiedetään olevan myrkyllinen myös monille kasveille. Erityisesti teiden varsien ja myös teollisuusalueiden kas veissa tavataan suuria lyijypitoisuuksia. Jäkälissä oli lyi jyä keskimäärin 18 pg/g ja enimmillään 62 pg/g. Suuria pitoisuuksia tavataan erityisesti teollistuneessa Etelä-Suo messa, mutta paikallisesti niitä on myös sisämaassa ja Perämeren pohjoisrannikolla (kuva 114). Nikkelin tiedetään olevan kasveille myrkyllistä, vaikka 157 Metsäntutkimuslaitos se toisaalta onkin yleinen alkuaine kasveissa. Maaperän nikkelipitoisuus voi vaihdella suuresti ja näkyä myös kas vien nikkelipitoisuuden vaihteluna. Puiden rungoilla ja oksilla kasvavan epifyyttijäkälän nikkelipitoisuuden vaih telua ei kuitenkaan tässä yhteydessä voitane pitää ensijai sesti maaperän aiheuttamana. Jäkälänäytteissä oli nikke liä keskimäärin 2,62 |ig/g (vaihtelu 0,00-51,82 |ig/g). Kasvi en normaalit nikkelipitoisuudet vaihtelevat 0,1-5,0 (ig/g kuiva-ainetta. Läntisessä Suomessa oleva suurten nikkelipitoisuuksi en alue vastaa kuparin ja kadmiumin suurten pitoisuuksi en aluetta. Laajin yhtenäinen suurten nikkelipitoisuuksi en alue on kuitenkin Itä-Lapissa, joka johtunee Venäjän teollisuuslaitoksista tulevista päästöistä (kuva 115). Rikki on lisääntynyt jäkälissä 1980-luvulla Rikkipäästöjä on pyritty vähentämään erityisesti 1980- luvulla, mutta tämän tutkimuksen tulosten mukaan rikki määrät eivät kuitenkaan näytä pienentyneen luonnossa. Vuosina 1979-81 maan eri osista kerätyissä Kuopion yli opiston tutkimuksen saman jäkälälajin näytteissä rikkipi toisuus oli 0,37-1,83 mg/g kuiva-ainetta, kun pitoisuudet tässä tutkimuksessa olivat 0,60-2,61 mg/g. Koska molemmissa töissä näytteitä on myös tausta alueilta, joilla epäpuhtauskuormitus on vähäistä, rikkipi toisuuden voidaan arvella kasvaneen 1980-luvun alkupuo liskon aikana. Alueelliset erot olivat molemmissa tutki muksissa samanlaiset, eniten rikkiä oli Etelä-ja Kaakkois- Suomesta kerätyissä näytteissä. Jäkälien rikkipitoisuuden alueellisuus vastaa hyvin myös päästöjen perusteella laa dittua rikkilaskeumamallia (ks. 1.2 Ilman laatu Suomessa, s. 12). Kuormituksen alueellisista eroista Sormipaisukarvejäkälän ainepitoisuudet eivät suoraan ker ro laskeuman määrää, vaan ilmaisevat sitä lähinnä suh teellisesti. Tulosten perusteella voidaankin vain todeta, että siellä missä pitoisuudet ovat korkeat, myös laskeuma on suurta. Rikin ja typen osalta jäkälistä mitattujen pitoi suuksien ja arvioitujen, päästöjen perusteella laskettuihin laskeumamalleihin perustuvien alueellisten karttojen yh tenevyys on huomattava. 158 Metsäluonto ja ilmansaasteet Aiheesta enemmän Kubin, E. 1989. A survey of element concentrations in the epiphytic lichen Hypogymnia physodes in Finland in 1985—86. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 421-446. Kubin, E. 1989. Sormipaisukarvejäkälän, Hypogymnia physodes, alkuainepitoisuudet Lapin ja Koillis-Suomen metsälautakuntien alueilla 1986. Teoksessa: Varmola, M. & Palviainen, P. (toim.). Lapin metsien terveys. Metsäntutkimuspäivät Rovaniemellä 1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 347: 131-140. Riihling, Ä., Rasmussen, L., Pilegaard, K., Mäkinen, A. & Steinnes, E. 1987. Survey of atmospheric heavy metal deposition in the Nordic countries in 1985. Nord 1987. s. 21. Riihling, A., Brumelis, G., Goltsova, N., Kvietkus, K, Kubin, E., Liiv, S., Magnusson, S., Mäkinen, A., Pilegaard, K., Rasmussen, L., Sander, E. & Steinnes, E. 1992. Atmospheric heavy metal deposi tion in Northern Europe 1990. Nord 1992: 12. s. 41. Takala, K., Olkkonen, H., Ikonen, J., Jääskeläinen, J. & Puumalai nen, P. 1985. Total sulphur contents of epiphytic and terricolous lichens in Finland. Ann. Bot. Fennici 22: 91-100. 159 Metsäntutkimuslaitos 7. Paikallisia metsävaurioita ja kokeellisia tutkimuksia Paikallisia metsävaurioita voi ilmetä sekä ilmansaastei den suhteen kuormittuneilla alueilla että suhteellisesti puhtaammilla tausta-alueilla. Häiriintyneiden metsä ekosysteemien tai niiden osien toimintamekanismeja voi daan lähteä selvittämään myös kokeellisen tutkimuksen keinoin. Tässä pääluvussa esitetään joitakin esimerkkejä edellä mainitun kaltaisista tutkimuksista. 7.1 Tausta-alueet Pohjois-Suomen neulaskato kesällä 1987 Pohjois-Suomen metsissä havaittiin alkukesällä 1987 odot tamaton ilmiö, kun eri ikäisten havupuiden neulaset alkoi vat karista ennen aikojaan monin paikon turvemailla sekä lajittuneilla, karuilla kivennäismailla. Kariseminen alkoi vanhimmasta neulasvuosikerrasta ja eteni nuorempiin. Aluksi neulaset kellastuivat ja muuttuivat myöhemmin ruskeiksi ennen karisemista (kuva 116). Paikoin puista karisi kaikki neulaset. Mäntyjen ja kuusien lisäksi vaurioi ta ilmeni myös koivuissa ja pintakasvillisuudessa. Tuhot yleistyivät loppukesän aikana, jolloin niitä esiintyi myös viljavammilla kivennäismaiden kasvupaikoilla. 160 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 1 16. Neulaskadosta kärsiviä mäntyjä Hieta peränkankaalla Rovanie men maalaiskunnassa kesällä 1987. Valokuva: Eero Tikkanen. Neulaskadon syiden tutkiminen aloitettiin kivennäis maalla välittömästi. Männyn neulasten kemiallisen koos tumuksen, vesitalouden, vaharakenteen ja solujen mikro skooppisen rakenteen tutkimisen lisäksi tehtiin myös juu risto- ja maantutkimuksia sekä laskeuman laadun mitta us. Neulaskadon laajuutta kartoitettiin metsähallituksen palveluksessa oleville metsäammattilaisille suunnatun ky selyn avulla. Selvityksen mukaan neulaskatoa esiintyi eniten Etelä- Lapissa ja Kainuussa. Runsaimmin havaintoja tehtiin Ro vaniemen maalaiskunnasta ja Pellosta sekä Ranuan poh joisosasta ja Kemijärven länsiosasta (kuva 117). Kysely ei ollut kuitenkaan kattava Kuusamon, Sallan, Posion, Kemi järven eikä nk. Lapin kolmion osalta, sillä näillä alueilla valtio omistaa vain pienen osan metsämaasta. Huomio juuristoihin Rovaniemen maalaiskunnan Hietaperänkankaan mäntytai mikoissa tehdyn tutkimuksen perusteella neulaskadosta kärsivillä männyillä oli ravinne- ja vesitalouden häiriöitä. Nuorista männyistä tehdyt neulasanalyysit osoittivat, että sairaat puut siirsivät normaalia aikaisemmin liikkuvia ra vinteita vanhoista neulasista nuoriin kasvaviin osiin. Sen sijaan sellaisia ravinteita, joita kasvit eivät kykene siirtä- 161 Metsäntutkimuslaitos Kuva 117. Neulaskadon esiin tyminen kesällä 1987 Pohjois suomessa. mään, oli nuorimmissa versoissa sairailla puilla vähem män kuin terveillä ja vertailualueen puilla. Ravinnehäiriöt saattoivat johtua juuristovaurioista, sil lä kaikissa tutkituissa taimikoissa oli maa-analyysien pe rusteella yhtä paljon ravinteita kuin karukkokankailla on keskimäärin. Neulasten vesipitoisuuden mittaus osoitti li säksi, että juuristovauriot häiritsivät myös puiden vesita loutta. Juuristovauriot johtuivat lähinnä vuosien 1986-87 poik keuksellisista säistä. Neulaskato oli pahinta alueella, jossa tavallista lämpimämmän ja sateisemman syksyn 1986 jäl keen lämpötila laski joulukuun alussa jyrkästi. Ankarat pakkaset routaannuttivat tällöin lähes lumettoman maan nopeasti ja syvälle. Vielä tammikuussa 1987 lumipeite oli 20-30 cm ajankohdan keskiarvoa ohuempi. Sään osuutta vaurioihin osoittaa myös se, että juuret kestävät kylmää versoja huonommin ja niiden talveentu minen alkaa myöhemmin. Pohjoisessa havumetsässä lumi ja humuskerros suojaavat tavallisesti juuria talvisin. Kui vissa kangasmetsissä humus on kuitenkin tyypillisesti ohut ja heikosti suojaava, joten vähälumiset talvet saattavat olla juurille tuhoisia. 162 Metsäluonto ja ilmansaasteet Ilmansaasteetkin saattoivat osaltaan heikentää puiden kestävyyttä, sillä niiden tiedetään aiheuttavan neulasten värimuutoksia ja ennenaikaista varisemista. Hapan las keuma voi aiheuttaa maan happamoitumista ja liukoisen alumiinin määrän lisääntymistä, mikä johtaa kasvien juu risto vaurioihin ja ravinnetalouden häiriöihin. Alumiini ei kuitenkaan todennäköisesti aiheuttanut Hietaperänkan kaalla juuristovaurioita, sillä maassa oli liukoista alumii nia melko vähän. Neulasten vaharakenteestakaan ei löy detty happaman laskeuman aiheuttamia vaurioita. Aiheesta enemmän Jalkanen, R. 1988. Kovia kokeneet Pohjoisen puut. Teollisuuden metsäviesti 1: B—ll. Jalkanen, R. 1990. Vauriot Lapin luonnossa talven 1986-87 jälkeen. Teoksessa: Varmola, M. & Palviainen, P. (toim.). Lapin metsien terveys. Metsäntutkimuspäivät Rovaniemellä 1989. Metsäntut kimuslaitoksen tiedonantoja 347: 31-33. Ritari, A. 1990. Talven 1986-87 sääolojen poikkeuksellisuus ja pak kasvauriot Pohjois-Suomessa. Teoksessa: Varmola, M. & Palviai nen, P. (toim.). Lapin metsien terveys. Metsäntutkimuspäivät Rovaniemellä 1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 347: 47-57. Tikkanen, E. & Raitio, H. 1990. Ilmastostressi ja ilmansaasteet kesän 1987 neulaskadon syitä. Teoksessa: Varmola, M. & Palviai nen, P. (toim.). Lapin metsien terveys. Metsäntutkimuspäivät Rovaniemellä 1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 347: 34-42. Sallan puustovauriot Sallan koillisosassa havaittiin riukuasteen ja sitä vanhem missa männiköissä kesän 1987 jälkeen laajoja männynver sosurman aiheuttamia tuhoja, joihin Kuolan niemimaan saastepäästöjen epäiltiin vaikuttaneen. Sallan koillisosas sa kesän 1987 jälkeen havaittujen puustovaurioiden syitä, ja etenkin ulkopuolisen rikkikuormituksen osuutta niihin, tutkittiin männyn neulasista ja maasta tehtyjen ravin neanalyysien sekä kasvumittausten avulla. Puut kärsivät ravinteiden puutteesta Sallan alueella männyn neulasissa oli muita alkuaineita paitsi fosforia ja magnesiumia enemmän kuin vertailu alueella Keski-Lapissa (taulukko 13). Tämä saattaa johtua osittain eroista alueiden maaperässä, jotka vaikuttavat puiden ravinnetalouteen. Mutta tämä tutkimus ei pienen 163 Metsäntutkimuslaitos Taulukko 13. Männyn neulasten keskimääräiset alkuainepitoisuudet neulas- vuosikerroittain toukokuussa 1988. maanäyteaineiston perusteella kuitenkaan osoittanut ero ja alueiden maaperän alkuainekoostumuksissa. Nuorimpien neulasten ravinneanalyysi osoitti kaikilla tutkittujen alueiden männyillä lievää typen puutetta suh teessa muihin pääravinteisiin. Vanhimmat neulasvuosi kerrat osoittivat kaikkien helposti liikkuvien pääravintei den puutetta. Jos jotain helposti liikkuvaa ravinnetta (N, K, P tai Mg) on liian vähän, puut siirtävät niitä nuorimpiin neulasvuosikertoihin. Siten helposti liikkuvien ravintei den puutos korostuu vanhoissa neulasvuosikerroissa, ja vain ankarat puutostilat paljastuvat nuorimmista neula sista. Versosyövän vaivaamissa metsiköissä nuorimpien neu lasten typpi-, fosfori-, kalium- ja magnesiumpitoisuuksien kohoaminen saattaa siten johtua ravinteiden siirtymisestä vanhemmista kuolevista neulasista nuorempiin. Todennä köisemmältä vaikuttaa kuitenkin se, että olemassa oleviin ja kasvaviin neulasiin suuntautuu aiempaa suurempi ra vinnevirta, koska versosyövän vuoksi puun neulasisto pie nenee, mutta juuristo säilyy entisellään. Rikkipitoisuudet olivat melko alhaisia Ilman rikkidioksidipitoisuus vaikuttaa myös neulasten rik kipitoisuuteen. Sallan alueella männyn neulasissa oli kes kimäärin suhteellisen vähän rikkiä verrattuna teollisuus ympäristöissä kasvaviin neulasiin. Rikkipitoisuus oli sa manlainen kuin kuivan, karun kankaan männyissä on yleensä Etelä-Lapissa. Pelkästään nuorimpia neulasia tutkimalla rikkikuormi tusta ei voida kuitenkaan luotettavasti selvittää, koska niihin ei ole ehtinyt kerääntyä rikkiä huomattavia määriä, Alkuaine Alue ja neulasvuosikerta Salla Vertailu 1985 1986 1987 1985 1986 1987 N, mg/g 1,05 1,05 1,13 0,84 0,84 0,96 P, mg/g 1,39 1,39 1,79 1,18 1,20 1,61 K , mg/g 3,73 3,72 5,08 3,30 3,37 4,96 Ca, mg/g 3,22 2,85 1,72 2,76 2,49 1,74 Mg, mg/g 0,72 0,92 2,03 0,78 0,97 1,14 S, mg/g 0,95 0,96 1,04 0,92 0,94 1,03 Fe, ng/g 71 65 51 63 57 45 Cu, ng/g 2,73 2,95 3,66 2,16 2,37 2,86 Zn, Mg/g 53 57 47 45 49 45 Mn, m/g 850 795 501 680 641 462 AI, ng/g 445 404 323 384 351 282 164 Metsäluonto ja ilmansaasteet eivätkä kasvit kykene siirtämään sitä vanhemmista kasvin osista nuorempiin. Nuorimpien ja vanhimpien neulasten rikkipitoisuuksien suhde oli kuitenkin Sallassa pienempi kuin vertailualueella, mikä osoittaa rikkikuormituksen Sallan alueella olevan suhteellisen pienen. Yhteneviä tuloksia on saatu paisukarvejäkälän alkuai nepitoisuuksien mittauksissa Koillis-Lapista. Tutkimuk set sammalien raskasmetallipitoisuuksista ovat kuitenkin osoittaneet, että Tunturi-Lapin koillisosaan kulkeutuu il man epäpuhtauksia Kuolan niemimaalta. Neulasten alumiini-ja kuparipitoisuudet olivat keskimääräisestä poikkeavia Sallan alueella neulasten alumiinipitoisuus oli suhteelli sen korkea, mikä johtuu osittain alueen maaperästä. Kai killa tutkituilla alueilla humus- ja huuhtoutumiskerrok sessa oli melko paljon liukoista alumiinia. Maan happamoi tuessa liukoisen alumiinin määrä maassa kasvaa. Tutkituista hivenravinteista kuparia oli neulasissa kaik kialla erittäin vähän, jopa alle kirjallisuudessa mainittujen puutosrajojen. Kuparin puute häiritsee kasvien solukoiaen puutumista, mikä puolestaan alentaa kylmänkestävyyttä. Puiden kasvu vaihteli Kesällä 1987 havaittiin Sallan Sätsissä vakavat versosur matuhot. Ilmeisesti versosurma on vaivannut alueen puus toa jo usean vuoden ajan ennen tätä, sillä 1980-luvun puo livälin jälkeen puiden paksuuskasvu on siellä heikentynyt selvästi (kuva 118). Sen sijaan Lautakotaojalla versosur masta huolimatta puiden kasvu on voimistunut vuodesta 1960 lähtien. Sätsin männikkö oli tosin tutkituista pahiten versosurman vaivaama. Lautakotaojalla maa oli karumpaa ja karkeampaa kuin Sätsissä ja puusto huomattavasti harvempaa kuin Sätsin männikössä; lisäksi Lautakotaojalla metsää oli harvennet tu, mutta Sätsissä ei. Pohjoisuuden ja maan laadun takia lieväkin puuston harvennus lienee lisännyt Lautakotaojal la puiden paksuuskasvua huomattavasti. Tämä ei johtune niinkään valon määrän kasvusta vaan juuristokilpailun heikkenemisestä pohjoisilla karuilla metsätyypeillä puilla on erittäin laaja juuristo. Puiden paksuuskasvuaineisto oli tässä työssä erittäin pieni. Kasvumittaukset yhdistettynä maan ja neulasten ravinneanalyyseihin osoittivat kuitenkin, että valitsemalla ilmastollisesti äärevistä oloista viljavuudeltaan ja käsitte lytavoiltaan erilaisia metsiköitä kasvututkimuksia varten voitaneen ilman epäpuhtauksien vaikutuksia arvioida pa remmin kuin ilmastollisesti suotuisissa oloissa. 165 Metsäntutkimuslaitos Kuva 118. Männyn keski määräinen sädekasvu (mm) Sätsin ja Lautakotaojan näytealoilla. Versosurman etenemisen syyt Kasvukauden sääolot vaikuttavat myös neulasten ravinne pitoisuuksiin; kylmän ja sateisen kasvukauden jälkeen pui den ravinnetilanne on normaalia heikompi. Puiden ravin netilanne puolestaan vaikuttaa niiden pakkaskestävyyteen. Mänty altistuu versosurmalle kylminä ja sateisina kasvu kausina, jotka ovat otollisia taudinaiheuttajasienen kehi tykselle ja leviämiselle. Kylmien kasvukausien vaikutus kärjistyy epäsuotuisilla kasvupaikoilla, joilla vuorokauti set lämpötilan vaihtelut ovat suuret ja ilman kosteus on suuri. Mänty on herkkä versosurmalle kasvaessaan tiiviil lä, hienojakoisilla mailla. Sallan alueella puiden ravinnetilanne on pääosin maan luontaisten ominaisuuksien takia heikko. Selvää osoitusta saasteiden osuudesta ei kuitenkaan tutkimusten tässä vai heessa ole olemassa. On mahdollista, että heikko ravinnetila on altistanut puut versosurmalle Sallan Sätsissä. Alue on lisäksi luon nostaan maan kylmimpiä, ja taudin etenemistä ovat edis täneet 1980-luvun puolivälin jälkeiset normaalikauden 1931-60 keskiarvoja huomattavasti kylmemmät ja satei semmat vuodet. Aiheesta enemmän Aalto-Kallonen, T. & Kurkela, T. 1985. Gremmeniella disease and site factors affecting the condition and growth of Scots pine. Seloste: Versosyöpätauti ja ympäristö männyn kuntoon ja kas vuun vaikuttavina tekijöinä. Commun. Inst. For. Fenn. 126. 28 s. Kurkela, T. 1981. Versosyöpä (Gremmeniella abietina) riukuasteen männiköissä. Summary: Cancer and dieback of Scots pine at precommercial stage caused by Gremmeniella abietina. Folia Forestalia 485. 12 s. Raitio, H., Tikkanen, E. & Nöjd, P. 1990. Mäntyjen ravinnetalous Sallan puustovaurioalueella. Teoksessa: Varmola, M. ja Palviai nen, P. (toim.). Lapin metsien terveys. Metsäntutkimuspäivät 166 Metsäluonto jo ilmansaasteet Rovaniemellä 1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 347: 23-31. Uotila, A. 1989. Ilmastotekijöiden vaikutus männynversosyöpätuhoi hin. Summary: The effect of climatic factors on the occurrence of Scleroderris cancer. Folia Forestalia 721. 23 s. Lehtipuilla lehtikatoa Etelä-Suomessa Keväällä 1989 lehtipuut puhkesivat lehteen hitaasti ja vajavaisesti Etelä-Suomessa. Ilmiö havaittiin etenkin koi vu-ja leppälajeilla sekä haavalla ja raidalla, mutta ei kui tenkaan esimerkiksi pihlajalla. Kesän kuluessa lepät toi puivat koivuja paremmin, sillä vielä syksyllä osa koivuista oli lähes lehdettömiä ja osalla lehvästö oli erittäin harsu (kuva 119). Koivulla on ollut häiriöitä lehteenpuhkeami sessa aikaisemminkin, esimerkiksi vuosien 1986 ja 1987 keväällä. Samanlaisia oireita on todettu 1980-luvun alussa myös pyökillä ja tammella Keski-Euroopassa, ja siellä syyksi on epäilty mm. ilmansaasteita. Juuret eläviä Lehvästöltään normaalien, lievästi harsuuntuneiden ja lä hes lehdettömien hieskoivujen juurten elävyyttä testattiin kesä-, elo- ja marraskuussa 1989 juurinäytteistä, jotka oli kerätty entisille suopelloille perustetuista koivikoista. Bio kemiallinen elävyystesti (TTC) ei kuitenkaan paljastanut eroja juurten elävyydessä. Keväällä kaikkien puiden juuri en elävyys oli kuitenkin heikompi kuin syksyllä. Lehtien ravinnepitoisuuksissa oli eroja Elokuun puolivälissä 1989 kerättiin lehtinäytteet samoista puista, joista juurinäytteetkin oli otettu. Lähes lehdettömi en puiden lehdissä oli typpeä, fosforia, kaliumia, booria, rikkiä, kuparia ja sinkkiä enemmän sekä kalsiumia, mag nesiumia ja alumiinia vähemmän kuin lehvästöltään nor maaleilla puilla. Raudan ja mangaanin pitoisuuksissa ei ollut eroja terveydentilaltaan erilaisten koivujen lehdissä. Ravinteita kertyi lähes lehdettömien koivujen lehtiin osittain siksi, että puiden juuristot näyttivät olevan yhtä toimintakykyisiä kuin lehvästöltään normaaleissa koivuis sa. Kalsiumia ja etenkin magnesiumia oli puolestaan lähes lehdettömien koivujen lehdissä vähän mm. muiden katio nien voimakkaan oton sekä kasvualustan erojen takia. 167 Metsäntulkimusloitos Kuva 119. Lähes lehdettö miä hieskoivuja heinäkuus sa 1989 Karvian Alkkias sa. Valokuva: Erkki Oksanen. Ennenaikainen lehtien menetys Kesällä 1988 lehtipuut kärsivät erilaisista tuhohyönteisis tä, ennen kaikkea kirvoista, sekä sienitaudeista, esimer kiksi ruostesienistä. Näiden takia osa puista menetti leh tensä ennenaikaisesti, ja osalla puista latvakasvaimet kuo livat, jolloin mm. puiden hormoniaineenvaihdunta häiriy tyi. Ilmeisesti lämpimän kesän, hyvän typpitilanteen ja kär kisilmujen tuhoutumisen vaikutuksesta lehtisilmut puh kesivat uudelleen kasvuun syyskesällä 1988, eivätkä ne ehtineet talveentua kunnolla ja tuhoutuivat siten syksyn ja talven pakkasissa. Tämän takia lehtipuihin syntyi seu raavana keväänä normaalia vähemmän lehtiä. Leppäla jeilla myös kukkanorkkoja kuoli, joten todennäköisesti le pän kukintakin oli alkanut tavallisesta poiketen jo syksyl lä. Puiden kunto ei liene ollut keväällä 1988 paras mahdol linen jo yksistään edellisten vuosien säiden takia. Aiheesta enemmän Raitio, H. 1990. Lehtipuiden harsuuntuminen. Metsäntutkimuspäi vä Porissa 1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 369: 73- 76. Raitio, H. 1991. Oireilevat lehtipuut. Teollisuuden Metsäviesti 3: 24 25. 168 Metsäluonto ja ilmansaasteet 7.2 Kuormitetut alueet Havupuiden elinvoimaisuus Uudenmaan keskiosissa Järvenpään, Nurmijärven, Tuusulan ja Vantaan metsien tilaa selvitettiin vuonna 1986. Metsämaalle perustettiin 96 pysyvää koealaa kahden kilometrin välein valtakunnallis ta koealaverkkoa täydentämällä. Koealoilta arvioitiin yh teensä 2055 mittauskriteerit täyttävää puuta. Puista arvi oitiin niiden koko, latvuksen harsuuntuneisuus ja tuhojen ilmiasu, aiheuttaja ja tuhoaste sekä männyistä lisäksi neu lasvuosikertojen määrä. Lisäksi kartoitettiin epifyyttijäkä lien esiintymisrunsaus. Alueen metsät ovat suurimmaksi osaksi kuusivaltaisia lehtomaisia tai tuoreita kankaita. Metsien keski-ikä oli 73 vuotta. Yleisimpänä tuhona oli lahovika 13 %:lla metsä maan alasta. Pystyyn kuolleita puita tavattiin 2 %:lla ja puutavaran laatua alentavia tuhoja 22 %:lla metsämaan alasta. Tutkituista puista neljännes oli harsuuntunut yli 20 %. Männyn ja kuusen harsuuntuneisuus oli yhtä voimakasta. Kuva 120. Männyn keskimääräinen harsuuntuminen Uudenmaan keskiosien metsissä (4 x 4 km ruudukko- na). Vaaleilla alueilla neulaskato on alle 10 %, tummilla yli 30 %. Valkeilta alueilta ei ole tietoa. Kuva 121. Männyn neulasvuosikertojen lukumäärä Uudenmaan keskiosissa (keskiarvot laskettu 4 x 4 km ruudulla). Vaaleilla alueilla neulasvuosikertoja alle 2.5, tummilla yli 3.5. Valkeilta alueilta ei ole tietoa. 169 Metsäntutkimuslaitos Alueen havupuut olivat vuonna 1986 jonkin verran har- suuntuneempia kuin koko maan tai eteläisen Suomen ha vupuut yleensä. Vuoden 1986 jälkeen vuotuisen kartoituk sen mukaan etenkin kuusen harsuuntuneisuus on lisään tynyt Etelä-Suomessa. Pääkaupunkiseudulla kasvavat puut ovat Helsingin yliopiston tutkimusten mukaan harsuuntu neempia kuin Uudenmaan keskiosissa. Sekä harsuuntuneisuus että neulasvuosikertojen mää rä antoivat saman kuvan tutkitun alueen tilasta. Havupui den harsuuntuneisuus lisääntyi ja nimenomaan männyn neulasvuosikerrat vähenivät pohjoisesta etelään siirryttä essä (kuvat 120-122). Huonokuntoisimmat metsät sijaitsi vat Vantaalla ja Nurmijärven eteläosissa, vähiten har suuntuneet metsät puolestaan Nurmijärven pohjoisosissa ja Tuusulassa. Ilmansaasteiden vaikutukset ilmenivät herkkien naa vamaisten jäkälien puuttumisena tutkituista metsistä. Kes tävämpiä, lehtimäisiä jäkäliä oli sitä enemmän mitä poh joisempana metsikkö sijaitsi (kuva 123), mutta kaikkia jäkäliä oli vähemmän kuin Helsingin metsälautakunnan alueella tai Etelä-Suomessa yleensä. Ympäristön saastekuormitus on tutkitulla alueella suu rempi kuin keskimäärin Etelä-Suomessa. Tämä näkyi myös metsien kunnon heikkenemisenä pääkaupunkiseutua lä- Kuva 122. Kuusen harsuuntuminen Uudenmaan kes kiosien metsissä (4 x 4 km ruudukkona). Vaaleilla alueilla neulaskato on alle 10 %, tummilla yli 30 %. Valkeilta alueilta ei ole tietoa. Kuva 123. Lehtimäisten jäkälien (pääasiassa Hypo gymnia physodes) keskimääräinen runsaus puiden rungoilla ja oksilla Uudenmaan keskiosissa 4x4 km:n ruudukolla. Vaaleilla alueilla jäkälien peittävyys on alle 1 %:n, tummilla yli 40 %. Valkeilta alueilta tiedot puuttuvat. 170 Metsäluonto jo ilmansoosteet hestyttäessä. Asutuilla seuduilla ilmansaasteiden lisäksi myös muut tekijät rasittavat metsiä. Esimerkiksi rakenta minen muuttaa maaperän kosteusoloja, jolloin puiden vesi talous häiriintyy. Aiheesta enemmän Mäkinen, A., Pihlström, M. & Ruuhijärvi, R. 1990. Pääkaupunkiseu dun metsien bioindikaattoriseuranta vuonna 1989. Pääkaupun kiseudun yhteistyövaltuuskunta YTV-SAD. Pääkaupunkiseudun julkaisusarja C 1990:7. 118 s. Typpilaskeuman vaikutukset turkistarhojen lähimetsissä Suomessa oli enimmillään 1980-luvun loppupuolella yli 5000 turkistarhaa, mutta niiden määrä on viime vuosina voimakkaasti vähentynyt. Pääosa turkistarhoista sijaitsee Kaskisten ja Kalajoen välisellä Pohjanlahden rannikkoalu eella. Turkiseläimiä kasvatetaan ympäri vuoden avokatok seen eli varjotaloon sijoitetuissa verkkohäkeissä. Eläinten ulosteet joutuvat ulos häkkien alle. Ulosteiden arvioidaan sisältävän typpeä noin 8 miljoonaa kiloa vuosittain, tästä noin 40 % on haihtuvassa ammoniakkimuodossa. Eläimiä on eniten heinä-syyskuussa, jolloin myös ulosteista haih tuu runsaimmin ammoniakkia. Suuri osa ulosteiden sisältämästä typestä voi haihtua lyhyessä ajassa, mm. ilman lämpötilasta, ulosteiden typpi pitoisuudesta ja happamuudesta riippuen. Ammoniumin laskeumanopeus on suuri, joten päästölähteen lähellä las keumat ovat myös suurimpia. Metsissä tapahtuneita muutoksia turkistarhojen läheisyydessä Puustovauriot turkistarhojen lähellä muistuttavat turve maiden männiköissä kuvattuja ravinneperäisiä kasvuhäi riöitä tai liiallisen typpilannoituksen aiheuttamia häiriöi tä. Latvasilmujen lisäksi kuolee myös yläoksien kärkisil muja. Muita oireita ovat oksien lisääntyminen oksakiehku roissa, pystyoksat ja oksien voimakas paksuuskasvu, jol loin puista tulee vuosien kuluessa tyvekkäitä ja pensas maisia. Latvanvaihdokset heikentävät myös puiden tek nistä laatua. Puiden neulasmäärä vähenee ja neulasten väri muuttuu. 171 Metsäntutkimuslaitos Eräiden turkistarhojen lähellä nuorissa männyissä on selviä oireita ravinnepuutoksista. Myös puiden runkojen katkeamista, tuulituhoja ja juuristovaurioita on havaittu. Lisäksi tarhojen lähellä noin 150 metrin etäisyydelle asti puiden rungoilla kasvaa viherlevää. Selvimmin havaittava pintakasvillisuuden muutos on varpukasvillisuuden väheneminen ja korvautuminen hei näkasvillisuudella. Monissa tapauksissa metsälauha on rehevöitynyt voimakkaasti jopa sulkeutuneissa puolukka tyypin männiköissä. Laskeuma turkistarhausalueilla Tässä tutkimuksessa selvitettiin turkistarha-alueiden las keumamääriä kolmen erilaisen tarhan lähistöllä Pohjan maalla touko-lokakuussa 1988. Tutkittavana oli suuren minkkitarhan, pienen minkkitarhan ja suuren kettutar han ympäristöt. Jotta saataisiin selville, miten kauas tar han vaikutus ulottuu, kokonaislaskeuma kerättiin 50-700 metrin etäisyyksiltä tarhoista. Jokaisessa mittauspistees sä kerättiin sekä aukealle että latvuston alle laskeutuva ainemäärä. Vertailu- eli kontrollialueena, johon turkistar hojen päästöjen ei oletettu vaikuttavan, käytettiin lähes kilometrin etäisyydellä lähimmästä turkistarhasta sijait sevaa aluetta. Turkistarhoilta haihtuva ammoniakki ja sen johdannai nen ammonium laskeutuvat maahan hiukkasjakoisena kui valaskeumana tai sateen mukana märkälaskeumana. Kui valaskeuman osuus voi olla huomattava (ks. 1.2 Ilman laatu Suomessa, s. 12). Turkistarhojen lähimetsissä las keuman laatuja sen aiheuttamat reaktiot latvustossa ovat selvästi erilaiset kuin puhtailla alueilla. Tämä johtuu las keuman erittäin korkeasta ammoniumtyppipitoisuudesta. Tarhojen lähellä latvuston alla todettiin selvästi korke ampia laskeumamääriä kuin aukealla (kuva 124, vrt. Las keuma metsiköissä, s. 40). Tämä osoittaa, että latvusto keräsi tehokkaasti kuivalaskeumaa tai latvustosta huuh toutui huomattavia määriä puun omia aineenvaihdunta tuotteita. Todennäköisesti puut ovat myös voineet hyödyn tää aineenvaihdunnassaan laskeuman typpiyhdisteitä suo raan, ilmarakojensa ja lehtisolukkojensa kautta. Erityisesti tarhojen lähistöllä ammoniumtypen laskeuma oli latvuston alla erittäin korkea, suuren minkkitarhan välittömässä läheisyydessä lähes 33 kg/ha ja muillakin tarhoilla 13-14 kg/ha. Se pieneni selvästi siirryttäessä kau emmas tarhasta, mutta oli esimerkiksi 700 metrin etäisyy dellä suuresta kettutarhasta vielä 7 kg/ha. Samoin nitraat titypen laskeumat olivat tarhojen lähialueilla kohonneet, mutta eivät läheskään samassa määrin kuin ammonium typen. Mitatut typpilaskeumat ovat erittäin suuria verrattuna Pohjanlahden rannikkoalueen keskimääräiseen vuotuiseen typpilaskeumaan, joka on 1-3 kg/ha ammoniumtyppeä ja 172 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva l 24. Ammonium typen, rikin ja magne siumin laskeuma eri etäisyyksillä turkistarhoista puiden latvuston alla ja aukealla. Latvuston alla mitatut aukeaa suuremmat laskeumat osoittavat, mitei lastvusto kerää tehokkaast kuivalaskeumaa, joka huuhtoutuu sadeveden mukana latvusten alle. 1-2 kg/ha nitraattityppeä. Lähellä normaaliarvoja olevia laskeumia mitattiin tämänkin tutkimuksen kontrollialu eilla. Latvuston alla todettiin myös suuria rikkilaskeumia (kuva 124), mutta aukealla sen sijaan mitattiin alueen normaaliarvoja. Rikkilaskeuman arvot muuttuivat samal la tavoin kuin ammoniumtypen arvot siirryttäessä kauem mas tarhoista, joten ammonium todennäköisesti laskeutui ammoniumsulfaattina. 173 Metsäntutkimuslaitos Kuva l 25. Vaurioituneita puita oli selvästi eniten lähellä turkistarhoja. Laskeuman ammonium-ionit vaihtavat ja korvaavat leh västöistä puille tärkeitä emäskationeja, kaliumia, kalsiumia ja magnesiumia (kuva 124), jotka huuhtoutuvat pois. Li säksi ammoniumtyppilaskeuma happamoittaa välillisesti maaperää. Viitteitä näistä vaikutuksista ilmeni erityisesti lähimpänä suurta minkkitarhaa sijainneessa mittausmet sikössä. Siellä kalsiumin ja magnesiumin laskeuma latvus ton alla oli suhteessa aukealla mitattuun pienempi kuin muissa metsiköissä, eli puista oli jo huuhtoutunut paljon tärkeitä emäsravinteita. Turkistarhojen lähellä ovat muutokset neulasissa suuria Puustovauriot olivat suurimmillaan hyvin lähellä tarhoja, alle 150 metrin etäisyydellä (kuva 125). Maan ominaisuuk sista ainoastaan humuksen nitraatti- ja ammoniumtyppi pitoisuudet muuttuivat siirryttäessä eri etäisyyksille tar hoista; tarhojen lähellä pitoisuudet olivat huomattavasti korkeampia kuin kontrollialueilla. Humuksessa oli ammo- 174 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 126. Lähellä tarhoja neulasissa oli erittäin paljon typpeä, jopa yli 25 mg/g. Vielä 100- 150 metrin etäisyydellä typpeä oli vertailuarvoja selvästi enemmän. niumtyppeä noin 30 kertaa enemmän kuin nitraattityp peä. Näiden liukoisten typpimuotojen lisääntyessä kasvoi myös vaurioituneiden puiden osuus. Lisääntynyt typpi muuttaa kasvien aineenvaihduntaa Turkistarhan etäisyyden vaikutus neulasten typpipitoisuu teen on esitetty kuvassa 126. Tutkimuksessa selvitettiin myös liian typen vaikutusta niihin kasvien aineenvaihdun taan kuuluviin reaktioihin ja toimintoihin (mm. valkuais aineiden muodostuminen), joissa typpi tai typpiyhdisteet ovat keskeisiä aineita. Ammoniakki (ammonium-ionit) tai nitraatit eivät voi sellaisenaan kerääntyä kasvien soluihin kovin suurina pitoisuuksina, vaan kasvit pyrkivät sito maan ne harmittomaan muotoon, aminohapoiksi tai ami deiksi. 175 Metsäntutkimuslaitos Kuva 127. Neulasten arginiinipitoisuudet olivat suuria turkistarhojen läheisyydessä. Tämän takia seurattiin, miten vapaiden aminohappo jen, joita on 50 yhdistettä, määrät vaihtelivat männyn neulasissa eri etäisyyksillä turkistarhoista eri vuodenai koina. Koska valkuaisaineet eli proteiinit muodostuvat ami nohapoista, myös proteiinien kokonaismäärän ja liukoisten proteiinien määrän vaihtelua tutkittiin. Neulasten kykyä puskuroida emäksistä ammoniakkitulvaa vastaan tutkit tiin seuraamalla neulasten puskurikapasiteettia ja sen mah dollisia muutoksia. Männyn neulasissa ylimääräinen typpi sitoutui varsin tehokkaasti aminohappoihin, ennen kaikkea arginiini-ni miseen aminohappoon. Sitä oli turkistarhojen läheisyydes sä neulasissa satoja, jopa tuhansia kertoja enemmän kuin kontrollipuiden neulasissa (kuva 127). Myös eräät muut aminohapot, mm. glutamiini, osoittautuivat ylimääräisen typen sitojiksi. Muutokset arginiinin ja muiden aminohap pojen määrissä olivat samansuuntaisia ja samansuuruisia kaikkina vuodenaikoina. Ylimääräisen typen sitoutuminen arginiiniin ja muihin aminohappoihin oli niin tehokasta, ettei soluympäristön happamuus ollut muuttunut typpiyliannostuksesta huoli matta. Neulasten puskurointikyky osoittautui siten varsin tehokkaaksi, eikä siinä ollut merkittäviä eroja eri etäisyyk sillä turkistarhoista. Aminohappojen lisääntyessä turkistarhojen lähimänty jen neulasissa lisääntyivät vastaavasti myös liukoisten pro teiinien pitoisuudet. Eri aminohappojen suhteellisten mää- 176 Metsäluonto ja ilmansaasteet rien muutokset heijastunevat myös muodostuvien proteii nien laatuun, mistä onkin jo ensimmäisiä havaintoja. Liika ammoniumtyppi turkistarhojen lähistöllä muut taa melkoisesti männyn typpitasetta ja typpiaineenvaih duntaa. Nämä typpiaineenvaihdunnan häiriöt ovatkin to dennäköisesti yksi syy mäntyjen talveentumishäiriöihin turkistarhojen lähettyvillä. Aiheesta enemmän Ferm, A., Hytönen, J., Kolari, K.K. & Veijalainen, H. 1988. Metsäpui den kasvuhäiriöt turkistarhojen läheisyydessä. Summary: Growth disturbances of forest trees close to fur farms. Metsäntutkimus laitoksen tiedonantoja 320: 1-77. Ferm, A., Hytönen, J., Kolari, K.K. & Veijalainen, H. 1989. Metsäpui den kasvuhäiriöt turkistarhojen läheisyydessä. Abstract: Growth disturbances of forest trees close to fur farms. Metsäntutkimus laitoksen tiedonantoja 322: 78-82. Ferm, A., Hytönen, J., Lähdesmäki, P., Pietiläinen, P. & Pätilä, A. 1989. Effects of high nitrogen deposition on forest: Case studies close to fur animal farms. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 635-668. Tuhohyönteisten menestyminen kuormitetuilla alueilla Ilmansaasteet vaikuttavat eri tavoin hyönteislajien run sauteen. Esimerkiksi raskasmetallit lienevät suoraan myr kyllisiä metsähyönteisille, kun taas rikkidioksidi vaikut taa hyönteisiin etupäässä isäntäkasvin välityksellä. Rikki dioksidin on todettu mm. lisäävän neulasten hiilihydraat ti- ja valkuaisainepitoisuuksia ja parantavan näin hyön teisten ravinnon laatua. Myös hyönteisten elintavat vai kuttavat merkittävästi niiden myrkyllisten aineiden mää riin, joiden kanssa ne joutuvat kosketuksiin. Saastuneisuuden jyrkkää muuttumista siirryttäessä vä hittäin kauemmas yksittäisestä teollisuuslaitoksesta voi daan pitää mallina saasteiden pitkäaikaisvaikutuksista yleisemminkin metsäluonnossa. Tutkimusalueena käytet tiin pahoin saastunutta Harjavallan kaupunkia ja sen suh teellisen puhdasta ympäristöä (kuva 128). Harjavallan huo mattavimmat ilmansaasteet ovat raskasmetallit ja rikki - dioksidi. Tehtaiden lähellä todettiin erittäin korkeita ku pari-, rauta-, nikkeli- ja kadmiumpitoisuuksia männyn neulasissa. 177 Metsäntutkimuslaitos Kuva 128. Kuparin ja sinkin pitoisuudet männyn neulasissa Harjavallassa. Kartoissa on esitetty kupa rin ja sinkin päästöt tonnei na vuonna 1986. Tutki musalue sijaitsee vahven netussa ruudussa. Kirvat ja kaarnakuoriaiset hyötyvät ilmansaasteista Tutkimusalueella useimpia tuhohyönteisiä oli eniten koh talaisesti saastuneella alueella. Pahiten saastuneella alu eella aivan tehtaiden tuntumassa useimpia tuholaisia oli hyvin vähän, poikkeuksena kuitenkin kirvat ja kaarna kuoriaiset, jotka näyttävät sietävän hyvinkin suuria saas temääriä. Kaarnakuoriaisia on voimakkaasti saastuneella alueel la erityisen paljon. Kuusen kaarnakuoriaisista runsaimpa na esiintyi suomuniluri, joka ei ole kuitenkaan metsätalou dellisesti merkittävä huolimatta suuresta jälkeläistuotan nostaan. Männyn kaarnakuoriaisista runsaimpana esiintyi pys tynävertäjä (kuva 129). Lajin iskeytymistiheys alueen ki tuvissa männyissä oli harvinaisen suuri, useissa puissa oli yli 300 syömäkuviota neliömetrillä. Se myös tuotti paljon jälkeläisiä, enimmillään yli 3000 ja keskimäärin 1130 uut ta kuoriaista aikuistui neliömetrillä puun runkoa. Aikai semmin luonnossa on vain poikkeuksellisesti todettu yli 1000 jälkeläistä neliömetriä kohden. Saasteiden riuduttamat, pystyynkuolevat puut tarjoa vat ilmeisesti pystynävertäjälle erityisen hyvät lisäänty misolosuhteet, sillä puiden juuriyhteyden säilyminen ta kaa riittävän kosteuden säilymisen jälkeläistölle. Pysty- 178 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 1 29. Pystynävertäjä lisääntyy erityisesti tukki pinoissa ja menestyy pa hoinkin saastuneilla alueil la. Runsaat pystynävertäjä kannat uhkaavat teollisuus alueiden lähimetsiä. Valo kuva: Kari Heliövaara. nävertäjän menestyminen saastuneella alueella merkitsee lisäksi vaaratekijää kasvaville puille, sillä pystynävertäjät hakeutuvat mäntyjen latvaversoihin. Saasteiden heikentä millä männyillä ei kuitenkaan ole varaa ylimääräisten versojen ja yhteyttävän solukon menettämiseen. Kaukana tehtaista, päästölähteen vaikutusten ulottu mattomissa useimpia tuholaisia oli suhteellisen vähän ja niiden aiheuttamat tuhot olivat vain paikallisia. Tuho hyönteislajien välillä ei esiintynyt kilpailua, vaan lajit näyt tivät hieman hyötyvän toistensa aiemmasta tai samanai kaisesta esiintymisestä samassa puuyksilössä. Samalla kun tuholaiset olivat runsastuneet tutkimus alueella, monet metsätalouden kannalta merkityksettömät tai hyödylliset hyönteiset olivat harvinaistuneet. Männyn kuoren eläimistön rakenteen havaittiin muuttuneen oleelli sesti vaihtelevammaksi ja satunnaisemmaksi saasteläh teen läheisyydessä. Saastuneiden alueiden hyönteisten tutkimus voi tuot taa ainakin hyönteistieteellisessä mielessä yllätyksiä. Teol lisuussaasteiden eniten vaivaamista kituvista, muutaman metrin mittaisista männyistä tavattiin vihreän metallin hohtoisia kovakuoriaisia. Laboratoriossa hyönteiset tun nistettiin Melanophila /brmane&i-jalokuoriaiseksi, joka oli maalle uusi laji. Aiemmin lajia tunnetaan harvinaisena vain muutamista paikoista Euroopasta ja Siperiasta. Mah dollisesti harsujen puiden saama lisääntynyt aurin gonvalo sekä nokiset, tummat rungot nostavat runkojen lämpötilaa niin paljon, että runsaasti lämpöä vaativien jalokuoriaisten elinolot paranevat. 179 Metsäntutkimuslaitos Pilkkumäntypistiäistuho Harjavallassa Vuonna 1989 Harjavallassa havaittiin laaja, noin 1000 hehtaarin tuhoalue, jonka männyt pilkkumäntypistiäinen oli syönyt lähes paljaiksi (kuva 130). Tuho sattui alueella, jossa monien muiden männyllä elävien haitallisten hyön teisten on havaittu jatkuvasti esiintyvän poikkeuksellisen runsaslukuisina. Jo vuonna 1987 oli havaittavissa merkkejä mäntypisti äisen odotettavissa olevasta tuhosta. Mäntypistiäistuhot alkavat yleensä paikoilta, joilla männyt ovat keskimääräis tä heikompia esimerkiksi karun maaperän takia. Harjaval lassa tuhoalueen männyt olivat saasteiden heikentämiä. Mäntypistiäistuhot toistuvat tosin epäsäännöllisin välein eri alueilla, mutta saasteiden ja hyönteistuhon yhteys vai kuttaa ilmeiseltä, sillä alueella ei ole ollut mäntypistiäistu hoja aikaisempina vuosikymmeninä. Ilmansaasteiden osallisuutta pilkkumäntypistiäistuhon syntyyn tukevat myös tuoreet tulokset siitä, että lähisukui sen ruskomäntypistiäisen munista kehittyi toukiksi sitä suurempi osa mitä happamammalla vedellä niitä käsitel tiin. Lisäksi mäntyjen harsuuntuminen, vähentynyt alus kasvillisuus ja maan pinnalle kertyvä noki muuttavat to dennäköisesti lämpöoloja ja mäntypistiäisiä saalistavien petojen määrää maassa, joissa pilkkumäntypistiäiset tal vehtivat. Kokeellisissa tutkimuksissa ilmansaasteilla todettiin kuitenkin olevan enimmäkseen haitallisia vaikutuksia mäntypistiäisten toukkien kehitykseen (ks. Ilmansaastei den vaikutukset männyn neulastuholaisiin, s. 186). Saasteiden ja tuhohyönteisten yhteyksien selvitys on tärkeää Koska ilmansaasteet vaikuttavat myös puiden taudinaltti uteen, saasteiden vaikutukset hyönteisten yleisyyteen ja runsauteen saattavat olla odottamattomia. Lukuisia esi merkkejä ilmansaasteiden aiheuttamista tuhohyönteisten massaesiintymisistä tunnetaan. Kuitenkin syy-seuraussuh teet ovat usein epäselviä tai vaikeasti ymmärrettäviä eikä niiden perimmäisiä syitä tavallisesti tunneta. Eräät lajit saattavat runsastua niin paljon, että kokonaan uusia tuho laisina pidettäviä metsähyönteisiä ilmaantuu, jotkut muut lajit puolestaan saattavat jyrkästi vähentyä. Tutkimuksissa tulisikin pyrkiä paljastamaan saastelas keumien ja tuholaisten runsauden väliset yhteydet sekä selittämään hyönteislajien populaatiodynamiikan muutok sia. Vieläkin tärkeämpää on hankkia yksityiskohtaista tie toa todellisista riippuvuussuhteista saasteiden ja yksittäis ten hyönteislajien välillä. Tämän vuoksi kenttähavaintojen tueksi tarvitaan täydentäviä kokeellisia ja laboratoriotut kimuksia. 180 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 130. Pilkkumänty pistiäisen toukkaryhmä ja toukkien neulasettomiksi kaluamia mäntyjä Harja vallassa. Valokuvat: Kari Heliövaara. Aiheesta enemmän Heliövaara, K. & Väisänen, R. 1988. Interactions among herbivores in three polluted pine stands. Silva Fennica 22: 283-292. Heliövaara, K. & Väisänen, R. 1989. Invertebrates of young Scots pine stands in the industrialized town of Harjavalta. Silva Fenni ca 23: 13-19. 181 Metsäntutkimuslaitos 7.3 Kokeellisia tutkimuksia Männyntaimien alkukehitys saastuneessa maassa Tutkimuksessa selvitettiin kesällä 1985 ja 1986 lähinnä kuparin saastuttaman maan vaikutusta männyn siemen ten itämiseen ja taimettumiseen. Harjavallan kuparisulaton ja rikkihappotehtaan lähei syydestä valittiin neljä koealaa kanerva- ja jäkälätyypin kasvupaikoilta, joiden etäisyydet päästölähteistä kaakkoon olivat 0,5 km, 1,6 km, 2,2 km ja 7,0 km. Kauimmaisen koealan katsottiin sijaitsevan tehtaan vaikutuksen ulko puolella. Männyn siementen itämistä ja taimien alkukehi tystä seurattiin kasvihuoneessa koealoilta otetuissa häi riintymättömissä maanäytteissä neljästä viiteen viikkoa. Maassa ja kasveissa oli paljon kuparia Maaperän kuparipitoisuudet laskivat etäännyttäessä pääs tölähteestä (taulukko 14). Humus-ja huuhtoutumiskerros ten kuparipitoisuudet ylittivät selvästi Turun ja Porin lää- Taulukko 14. Humus- ja huuhtoutumiskerroksen kuparipitoisuudet mitattuna kanerva- ja jäkälätyypin kasvupaikoilta eri etäisyyksiltä Harjavallan kupari sulaton ja rikkihappotehtaan läheisyydestä. Etäisyys Humuskerros Huuhtoutumiskerros päästöläh- kuparia kuparia teestä km mg/kg mg/l mg/kg mg/l 0,5 650,5 556,5 44,3 61,7 1,6 316,1 205,4 6,2 8,4 2,2 141,5 94,7 3,6 5,2 7,0 3,1 3,5 0,1 0,1 Taulukko 15. Kasvinäytteiden versojen ja j uurien kuparipitoisuudet mitattuna eri etäisyyksiltä päästölähteestä. Tutkimusali je sama kuin taulukossa 14. Etäisyys Versot Juuret päästö- kuparia kuparia lähteestä km mg/kg mg/kg 0,5 614,7 1877,9 1,6 98,9 553,3 2,2 16,5 267,1 7,0 3,3 160,7 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 131. Männyn siementen itävyys eri etäisyyksil lä Harjavallan kuparisulatosta ja rikkihappotehtaas ta. Jokaisessa kokeessa kylvettiin 600 siementä. Maan saastuneisuus ei heikentänyt olennaisesti sie menten itävyyttä, mutta se vaikutti selvästi syntynei den taimien kehitykseen. Kuva 132. Alkeisneulasasteelle kehittyneiden män nyntaimien osuus. Koejärjestely on sama kuin kuvas sa 131. Taimet olivat kitukasvuisia ja alkeisneulaset kasvoivat kahdella pahimmin saastuneella kasvu alustalla vain 0-5 % puhtaalla alustalla (etäisyys päästölähteestä 7 km) kasvaneisiin verrattuna. Kuva 1 33. Juurten keskimääräinen pituus (mm). Koejärjestely on sama kuin kuvassa I 31. Jopa puo let pahiten saastuneessa maassa kasvaneiden sirkka taimien juurista oli menettänyt normaalin maahakui sen kasvutapansa, eivätkä taimet pystyneet kiinnitty mään kasvualustaan. Juurten kärjistä 96-99 % oli käyristyneitä ja kuolleita. Kuva 134. Juurten haarojen keskimääräinen luku määrä. Koejärjestely on sama kuin kuvassa 131. Raskasmetallien kuormittamilla alueilla, esim. Kana dassa, on havaittu taimien alustaan kiinnittymisen häiriintyvän herkästi. Tähän vaikuttaa mm. se, ettei vät juuret haaraudu tarpeeksi. Juurten haarautuminen estyi lähes kokonaan pahiten saastuneissa maissa kasvaneissa taimissa. nin viljelysmaista määritetyn keskiarvon 2,9 mg/l. Ne oli vat myös korkeampia kuin yleensä kasveille myrkyllisenä pidetyt pitoisuudet 50-100 mg/kg. Muista määritetyistä alkuaineista esimerkiksi rauta, sinkki ja alumiini eivät ylittäneet myrkyllisyysrajoja. Kasvinäytteiden juurissa oli enemmän kuparia kuin ver soissa (taulukko 15). Päästölähteen läheltä 0,5 km ja 1,6 Metsäntutkimuslaitos km etäisyydeltä otetuissa maanäytteissä kasvaneiden tai- ]g 3 mien versoissa kuparia oli selvästi yli kirjallisuudessa mai nitun myrkyllisyysrajan 20 mg/kg. Taimien alkukehityksessä oli häiriöitä Saastuneessa maassa siemenet itivät kohtalaisesti, mutta taimien alkukehitys, erityisesti juuriston alkukehitys oli häiriintynyt (kuvat 131-134). Juurten kasvuja kehittymi nen voivatkin olla herkkä mittari arvioitaessa raskas metallien haitallisuutta metsäluonnolle. Ainakin elohopea, kadmium ja sinkki sekä kupari ovat havupuiden juurille myrkyllisiä. Näiden kokeiden perusteella luontainen taimettuminen Harjavallan tehtaiden lähimaastossa näyttää lähes mah dottomalta. Vaikka siemenet itäisivätkin, taimet eivät ke hity elinkelpoisiksi. Päästölähteiden välittömässä lähei syydessä aluskasvillisuus on lähes kokonaan kadonnut ja maa on paljas. Vanhimmat puut ovat elossa ehkä siksi, että niiden juuristo ulottuu saastuneen pintamaakerroksen ala puolelle. Sen sijaan aivan nuoria siemensyntyisiä taimia ei alueella ole. Aiheesta enemmän Patterson, W.A. & Olson, J.J 1983. Effects of heavy metals on radicle growth of selected woody species germinated on filter paper, mineral and organic soil substrates. Can. J. For. Res. 13: 233-238. Sippola, J. & Erviö, R. 1986. Raskasmetallit maaperässä ja viljely kasveissa Harjavallan tehtaiden ympäristössä. Ympäristöjä ter veys 17(5): 270-275. Happaman kastelun vaikutus sienitautien esiintymiseen Taudin puhkeamiseen puussa vaikuttavat sekä puun kun to, taudinaiheuttajan voimakkuus että ympäristöolot. Il man epäpuhtaudet voivat olla haitallisia paitsi puille, myös taudinaiheuttajille. Suomessa on kuitenkin vain joidenkin suurimpien teollisuuslaitosten lähellä taudinaiheuttajille haitallisen paljon ilman epäpuhtauksia. Tietoa tarvitaan kin ensisijaisesti lievien saastepitoisuuksien ja lievän hap pamoitumisen vaikutuksista puiden taudinalttiuteen. Puiden taudinkestävyys perustuu niiden puolusreakti oihin tai kemialliseen koostumukseen. Puolustusreaktiot toimivat parhaiten hyväkuntoisilla puilla; energiaa kuluu niihin tavallista enemmän tai niitä varten puun on aineen- 184 Metsäluonto ja ilmansaasteet vaihdunnassaan tuotettava tiettyjä aineita, esimerkiksi pihka-aineita. Ilman epäpuhtaudet voivat heikentää pui den taudinkestävyyttä heikentämällä puiden kuntoa. Ne voivat vaikuttaa taudinkestävyyteen myös mm. vaurioitta malla neulasia tai muuttamalla neulasten tai lehtien pin tamikrobistoja. Onko männynversosurman yleistymisen syynä ilman epäpuhtaudet? Viime vuosikymmeninä männynversosurmaa on ollut kai kenikäisissä männiköissä enemmän ja useammin kuin ai kaisemmin. Epidemiat ovat puhjenneet männyn kannalta epäedullisten kasvukausien jälkeen, mutta myös ilman epäpuhtauksien on epäilty vaikuttaneen versosurmatuho jen yleistymiseen. Ilman epäpuhtauksien osuutta tuhoihin voidaan tutkia vain kokeissa, joissa puut kasvavat happamuudeltaan tai epäpuhtauspitoisuudeltaan erilaisissa kasvualustoissa muiden ympäristötekijöiden pysyessä muuttumattomina. Hapan laskeuma saattaa vaikuttaa versosurman esiin tymiseen myös lisäämällä versojen pintasolukoiden happa muutta, sillä happamuus vaikeuttaa versosurmasienen itä mistä. Koejärjestelyt Sadeveden happamuuden muutosten vaikutusta männyn versosurma-alttiuteen tutkittiin kokeellisesti vuosina 1987 ja 1988. Koetaimet kasvatettiin taimitarhassa kaksivuoti aiksi, minkä jälkeen ne istutettiin peruslannoitettuun kas vuturpeen ja hiekan seokseen (4/1) muoviruukkuihin. Kokeissa taimien kasteluvesien happamuuksina olivat pH 5,6 (normaali), pH 4,5 (vastaa Etelä-Suomen sadeve siä), pH 4,0 ja pH 3,0. Kokeissa osa taimista kasvatettiin muovikatoksessa ja osa avomaalla. Osa taimista kasteltiin vain juurille, osassa kokeista kasteltiin koko taimi. Kokeet aloitettiin vuonna 1987, ja ne uusittiin 1988. Taimia oli kokeissa ensimmäisenä vuonna 320 kappaletta ja toisena vuonna 640 kappaletta. Niitä kasteltiin kolme kertaa viikossa koko kasvukauden ajan 5 mm kerrallaan, joka vastaa noin 300 mm sadetta kasvukaudessa. Kastelu veden eri happamuustasot saatiin laimentalla rikki- ja typpihappoa veteen. Taimet saastutettiin kaksi kertaa kasvukauden aikana, heinäkuun lopussa ja elokuun alussa, versosyöpäsienen kuromaitiöliuoksella niin, että joka toinen taimi sai pää verson päätesilmuun 3 miljoonaa itiötä. Talven yli taimet olivat avomaalla lumen peittäminä, ja tuhot inventoitiin keväällä heti lumen sulettua. Tauti todettiin oireiden tai kuromapesäkkeiden perusteella. Metsäntutkimuslaitos Kokeet tehtiin luonnonoloissa koekentällä, jossa nor- ]g 5 maalista huomattavasti poikenneet kasvukausien säät vai kuttivat puiden kuntoon kontrolloitujen käsittelyjen lisäk si. Hapan kastelu ei vaikuttanut sairastumiseen Hapan kastelu ei vaikuttanut männyn taimien sairastumi seen, vaan ensimmäisenä vuonna kaikki sieni-itiöillä saas tutetut taimet sairastuivat riippumatta happokäsittelystä. Tämä osoittaa, että taimien vastustuskyky oli heikko. Luon nonsaastuntaa ei ollut, koska yhtään saastuttamatonta tainta ei sairastunut. Toisena koevuotena versosurmaitiöillä saastutettuja taimia sairastui vähemmän, mutta silloin taas luonnon saastuntaa oli runsaasti. Säät poikkesivat tutkimuskesinä toisistaan huomatta vasti. Vuosi 1987 oli kylmin 20 vuoteen (lämpösumma 980 dd), vuosi 1988 puolestaan lämpimimpiä (lämpösumma 1370 dd; keskimääräinen lämpösumma on ollut noin 1200 dd). Lämpöoloihin nähden erot sairastuvuudessa eri kesinä olivat odotettua pienemmät. Oletettavasti taimia olisi sai rastunut ensimmäisenä vuonna huomattavasti enemmän, huomioon ottaen versosurmaitiöllä saastutetut ja luonnon tartunta yhteensä, jos luonnon saastunta olisi ollut toisen vuoden kaltainen. Happaman sateen vaikutus koivunruosteeseen Happaman sateen vaikutusta koivunruosteeseen tutkittiin Suonenjoen taimitarhalla simuloiduilla hapansadetuskä sittelyillä, joissa kasteluveden pH-arvot olivat 3,0 ja 4,0 sekä kontrollikokeessa pH 5,6. Rauduskoivun taimia kas vatettiin kahtena vuonna kasvukauden ajan muovikatok sessa koekentällä ja sadetettiin kaksi kertaa viikossa ve dellä, jonka happamuutta säädeltiin rikki- ja typpihapon seoksella, jossa H2S04/HN0g -suhde oli 3/1. Sadetus vastasi noin 300 mm:n sadetta kasvukaudella. Heinä-elokuussa saastutettiin koivunruosteella jokai sesta käsittelystä viisi tainta, joista ruoste levisi edelleen muihin taimiin, kun itiöitä vapautui uusien pesäkkeiden muodostuessa. Kokeen aikana seurattiin ruosteen kehitys tä, määritettiin ruosteisuuden yleisyyttä, mitattiin taimi en kasvu ja verrattiin eri happamuuskäsittelyjen ja puh taan veden käsittelyn vaikutuksia. Sadetus happamalla vedellä ei vaikuttanut taimien pi tuuskasvuun yhden kasvukauden aikana. Sen sijaan koi vujen lehdet kasvoivat kontrollia huomattavasti suurem miksi ja koivunruostetta oli merkitsevästi enemmän hap pamalla vedellä kasteltaessa. 186 Metsäluonto ja ilmansaasteet Aiheesta enemmän Kurkela, T. 1981. Versosyöpä riukuasteen männikössä. Folia Fores talia 485. 12 s. Uotila, A. 1988. Ilmastotekijöiden vaikutus männynversosyöpätu hoihin. Folia Forestalia 721. 23 s. Vuorinen, M. 1990. Effects of simulated acid rain on the susceptibili ty to sclerodermis canker (Axcocalyx abietina (Lagerb.) Schlö pher-Bernhard) and on assimilation and transpiration of Scots pine seedlings. Teoksessa: Kauppi, P., Anttila, P. & Kenttämies, K. (toim.). Acidification in Finland. Springer-Verlag. s. 469-475. Ilmansaasteiden vaikutukset männyn neulastuholaisiin Ilmansaasteiden vaikutuksia puilla eläviin hyönteisiin voi daan kokeellisesti tutkia valvotuissa oloissa. Tässä tutki muksessa selvitettiin, miten männyn neulastuholaisten määrä vaihteli saastuneisuuden muuttuessa ja mistä vaih telu johtui. Laboratoriokasvatuksissa käytettiin eriastei sesti saastuneita männynneulasia useiden eri hyönteislaji en ravintona. Saasteista tärkeimpiä olivat raskasmetallit. Tutkittuja hyönteislajeja olivat mäntymittari, mänty-yök könen, rusko-, pilkku-, kevät-, viiru- ja rypäsmäntypistiäi nen (taulukko 16). Hapotuskokeissa tutkittiin ruskomän typistiäisen alkionkehitystä happamuuksilla, jotka vaihte livat pH 2 ja pH 7 välillä. Saastuneella ravinnolla kasvatettujen perhosten ja pis tiäisten kotelopainot jäivät kaikissa lajeissa pienemmiksi kuin puhtaammalla ravinnolla kasvatettujen vertailuhyön teisten kotelopainot (kuva 135). Eräiden lajien koko piene ni huomattavasti, esimerkiksi mäntymittarinaaraan paino putosi jopa puoleen. Taulukko 16. Piirteitä tutkittujen männyllä elävien hyönteislajien elämäntavoista Laji Toukkien Yleisyys Runsaus Merkitys esiintyminen tuholaisena Mänty mittari yksittäin yleinen melko runsas paikallisesti merkittävä Mänty-yökkönen yksittäin yleinen melko runsas vähäinen Ruskomäntypistiäinen ryhminä yleinen a|oittain hyvin runsas hyvin merkittävä Pikkumäntypistiäinen yksittäin melko yleinen harvalukuinen yleensä vähäinen Kevätmäntypistiäinen ryhminä yleinen harvalukuinen vähäinen Viirumäntypistiäinen yksittäin yleinen melko harvalukuinen vähäinen Rypäsmäntypistiäinen ryhminä harvinainen harvalukuinen vähäinen Pilkkumäntypistiäinen ryhminä yleinen ajoittain hyvin runsas hyvin merkittävä 187 Metsäntutkimuslaitos Kuva 135. Männyllä elä vien hyönteisten painon riippuvuus ravinnon saas teisuudesta. Ravinnon saastuneisuus on kuvattu etäisyytenä saastutusläh teestä . Koon muutos on yhteydessä hyönteisten kykyyn tuottaa jälkeläisiä, ja saastuneella ravinnolla ruokitut ruskomän typistiäisnaaraat munivatkin maasto-oloissa noin 15 % vähemmän munia kuin puhtaalla ravinnolla ruokitut. Ero tasoittui kuitenkin jo ensimmäiseen toukka-asteeseen men nessä, koska pienempien eli saastuneella ravinnolla kasva tettujen naaraiden tuottamat munat olivat selvästi elinvoi maisempia ja niistä kehittyi enemmän elinkelpoisia touk kia kuin vertailunaaraiden munista. Syitä elinvoimaisuu den eroihin ei tunneta. Saastunut ravinto vaikutti hyönteisten koon ja tuotet tujen jälkeläisten määrän lisäksi myös niiden kehitysno peuteen ja talvikuolleisuuteen. Pilkkumäntypistiäisen tou kat kehittyivät saastuneella ravinnolla hitaammin ja nii den kotelot kuoriutuivat myöhemmin kuin vertailuhyön teisillä, myös niiden talvikuolleisuus oli suurempi. Hidastunut kehitys altistaa tuhohyönteiset pedoille, loi sille ja taudinaiheuttajille ja ilmeisesti lisää siten niiden kuolleisuutta merkittävästi. Hidastunut tai epäsäännölli nen kehitys voi myös haitata pistiäisten pariutumista ja niiden jälkeläisten kehittymistä etenkin pohjoisessa, jossa lyhyt kesä muutenkin rajoittaa hyönteisten elinmahdolli suuksia. Tutkimuksissa selvitettiin myös raskasmetallien kerty mistä metsätuholaisiin. Lähisukuisten mäntypistiäislajien välillä metallipitoisuuksissa todettiin huomattavia eroja. Tutkituista metalleista lähinnä kadmium rikastui neula sia syöviin hyönteisiin. Myrkyllisyytensä takia raskasme tallit voivat muuttaa myös hyönteisten välisiä runsaussuh teita. Ilmansaasteet vaikuttivat sekä tuhohyönteisten kuole vuuteen että niiden lisääntyvyyteen. Tämä selittää eräi den tuholaisten puuttumisen saastelähteiden läheisyydes tä. Ilmansaasteiden aiheuttamat muutokset männyn neu lasissa vähensivät ruskomäntypistiäisen munien kuollei suutta (kuva 136) ja voivat siten edesauttaa tuhojen synty mistä. 188 Metsäluonto jo ilmansaasteet Kuva 1 36. Ruskomänty pistiäisen munien kehittymi nen ensimmäisen asteen toukiksi eri käsittelyissä. Eloonjääneiden osuus on merkitty mustalla. Etelä- Suomessa sadeveden happamuus on nykyisin noin pH 4,4-5,0. Kohtalaisesti saastuneilla alueilla tuhohyönteisten voi daan päätellä runsastuvan puiden heikentyneen vastus tuskyvyn takia. Tätä tukevat myös Keski-Euroopassa teh dyt kokeelliset tutkimukset kirvojen lisääntymisestä. Kaa sumaiset ilmansaasteet vaikuttavat kasvin fysiologiaan ja biokemiaan ja voivat siten edistää kirvojen lisääntymistä ja lisätä niiden populaatiotiheyttä. Moottoriteiden varsilla tehdyissä kirvojen häkkikokeissa on todettu autojen pako kaasujen lisäävän kirvojen määrää. Tämä ei johdu luon taisten vihollisten puuttumisesta. Kirvojen määrän on sen sijaan esitetty olevan yhteydessä vapaiden aminohappojen, erityisesti glutamiinin, määrään lehdissä suhteessa leh tien sokeripitoisuuteen. Aiheesta enemmän Jussila, I. & Jormalainen, V. 1991. Raskasmetallien ja eräiden mui den ilman epäpuhtauksien leviäminen ympäristöön Porin-Harja vallan alueella vuonna 1990. SYKE Saija 84. Turun yliopisto. Satakunnan ympäristötutkimuskeskus. 58 s. Nevalainen, S. & Liukkonen, K.M.H. 1988. Ilman epäpuhtauksien vaikutus bioottisiin metsätuhoihin. Kirjallisuuskatsaus. Folia Forestalia 716. 25 s. 189 Metsäntutkimuslaitos 8. Metsätuhojen taloudelliset vaikutukset Keski-Euroopan metsätuhojen vaikutus Suomen metsäsektoriin Kautta aikojen ovat myrskyt, metsäpalot sekä hyönteis-ja sienituhot vaurioittaneet metsiä Keski-Euroopassa. Tässä artikkelissa keskitytään kuitenkin vain ns. uudentyyppi siin metsävaurioihin ja niiden vaikutuksiin Suomen met säsektoriin. Nämä uudentyyppiset metsävauriot ovat pää osin ihmisen toiminnallaan aikaansaamien ilmansaastei den aiheuttamia, yleensä maantieteellisesti laajalle levin neitä ja luonteeltaan jatkuvia (kuva 137). Arvioiden tekemisessä on käytetty apuvälineenä MES TA-tietokonemallia, joka on Suomen oloihin kehitetty ver sio metsätuotteiden maailmankauppamallista Global Tra de Model. Tämä GTM-malli rakennettiin vuonna 1985 päät tyneessä lIASAin (International Institute for Applied Sys tems Analysis) laajassa kansainvälisessä Metsäsektori-pro jektissa. MESTA on matemaattisista yhtälöistä rakennettu tie tokonemalli. Sen avulla etsitään markkinatasapaino 16 metsätuoteryhmälle 18 maapallon osa-alueella. Kunkin vii sivuotisen tarkastelujakson päätteeksi saatu tasapaino ratkaisu on seuraavan jakson lähtökohta. Mallia ei ole rakennettu vain metsätuhojen vaikutusten arviointiin, vaan myös talouspoliittisten päätösten, kuten esimerkiksi tarif fit, verot, energiaratkaisut jne., ja teollisuuden investoin tistrategioiden tutkimiseen. 190 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 1 37. Keski-Euroo pan metsätuhot ovat vaka vimpia vuoristoalueilla. Kuva on Erzgebirgeltä Tsekkoslovakiasta, läheltä Puolan ja Saksan rajaa. Paikoitellen kuolleet puut jätetään hakkaamatta riis tan suojiksi, paikoin met sän tilalla kasvaa vain heinikkoa (hapan niitty). Metsän uudistaminen näil lä alueilla on ollut vaikeaa kauan. Metsää kuoli jo 1940-luvulla. Pääasialli nen syy metsäkuolemiin on ruskohiilialueiden korkea rikkikuorma yhdessä anka rien ilmasto-olojen kanssa. Valokuva: Eeva-Liisa Juko la-Sulonen. Puhdistushakkuut tai kasvun hidastuminen Keski-Euroopan metsätuhojen vaikutuksia Suomen met säsektoriin arvioitiin kahden perusvaihtoehdon pohjalta: 1. Mitä tapahtuu, jos metsätuhojen aiheuttamien "puhdistushak kuiden" vuoksi havupuun tarjonta Keski-Euroopassa lisääntyy niin, että puuta tarjotaan markkinoille 1990-luvun aikana äärita pauksessa kaksinkertainen määrä verrattuna kehitykseen, jossa metsätuhoja ei ole. 2. Mitä tapahtuu, jos saastuminen hidastaa Keski-Euroopan havu metsien kasvua 1980-luvun puolivälistä lähtien tasaisesti ja kas vu putoaa ääritapauksessa vuoteen 2010 mennessä puoleen ver rattuna kehitykseen, jossa ympäristön pilaantuminen ei vaikuta kasvuun. Vaihtoehto 1 on ulkoinen uhka Suomen metsäsektorille, vaihtoehto 2 sen sijaan mahdollisuus. Näitä vaihtoehtoja muunneltiin siten, että lopulliset kehitysvaihtoehdot koos tuivat erilaisista metsien kasvun ja kuolleisuuden yhdis telmistä. Ilmansaasteiden aiheuttamien muutosten osoit tamiseksi eri kehitysvaihtoehtoja verrattiin ns. perusvaih toehtoon, jossa ilmansaasteista johtuvia metsävaurioita ei esiinny. Metsävaurioiden oletettiin vaikuttavan vain havu puiden tarjontaan ja vain Länsi-Euroopassa, johon ei luet tu Suomea ja Ruotsia. 191 Metsäntutkimuslaitos Taulukko 17. Alueittaiset muutokset hakkuissa ja metsäteollisuuden tuotannos sa vuonna 2000 verrattuna 1980-luvun lopun tilanteeseen, jos länsi-Euroo passa puun tarjonta kaksinkertaistuu puhdistushakkuiden vuoksi, mutta ilman saasteet eivät vaikuta metsien kasvuun. Vaikutukset oletettuja pienempiä Vaihtoehtojen analysointi osoitti yleisen käsityksen vastai sesti, että Keski-Euroopan metsäkuolemat eivät aiheuttai sikaan voimakkaita muutoksia Suomen metsäsektorissa. Jyrkkiä muutoksia olisi odotettavissa vain, jos metsäkuole mat Euroopassa olisivat äkillisiä ja laajoja tai jos hakkuita pystyttäisiin olennaisesti lisäämään esimerkiksi metsäpo liittisin toimin. Sekä kuolleisuuden lisääntyminen että puus ton kasvun hidastuminen vaikuttaisivat hakkuisiin Suo messa hyvin vähän. Vielä lievempinä vaikutukset näkyisi vät metsäteollisuuden tuotannossa ja erityisen vähän pa perin ja kartongin tuotannossa. Länsi-Euroopan mahdollisten metsätuhojen ennakoitua pienempiin taloudellisiin vaikutuksiin on useita syitä. Puh distushakkuut korvaavat suurelta osalta normaalit hak kuut, joten hakkuut lisääntyvät kaikkiaan vain vähän. Metsäsektori kokonaisuutena reagoi hitaasti, ja tämä sek torille ominainen jäykkyys lieventää puun tarjonnan muu tosten vaikutuksia. Lisäksi vaikutukset leviävät metsä tuotteiden kansainvälisten markkinoiden välityksellä myös muihin maanosiin tasoittaen kokonaiskehitystä. Tämä käy hyvin ilmi taulukosta 17, jossa on tarkasteltu yhden kehi tysvaihtoehdon maailmanlaajuisia vaikutuksia. Taulukon lukuja ei pidä tulkita ennusteeksi, vaan esimerkeiksi siitä, millaisia kehityskokeiluja mallilla voidaan tehdä. Epävarmuustekijöitä Malli on parhaimmillaankin vain yksinkertaistettu kuva todellisuudesta, ja monia malleissa käytettyjä oletuksia voidaankin asettaa kyseenalaiseksi. Lisäksi muiden teki jöiden rinnakkais-ja yhteisvaikutuksia metsätuhojen kans sa ei ole toistaiseksi ehditty perusteellisesti arvioida. Use an tekijän yhteisvaikutus saattaa laukaista katastrofin. Mallikokeissa on myös voitu todeta, että esimerkiksi ener- Alue Havupuun hakkuut, mil j. m 3 Havusahatavaran Paperin ja kartongin tuotanto, tuotanto, milj. m 3 milj. tonnia Länsi-Eurooppa + 12,7 + 1,2 +3,6 Suomi -1,0 +0,2 -0,3 Ruotsi -0,9 -0,2 -0,7 Pohjois-Amerikka -4,9 -2,2 -2,3 Etelä-Amerikka -1,5 +0,1 -0,2 Muu maailma -0,5 +2,6 -o,i 192 Metsäluonto ja ilmansaasteet giapoliittiset ratkaisut vaikuttavat Suomen metsäsekto riin voimakkaammin kuin Keski-Euroopan mahdolliset metsätuhot. Epävarmuutta aiheuttaa myös se, että puhdistushak kuiden todellista määrää on vaikea ennakoida. Syitä on lukuisia. Ensiksikin olisi tiedettävä metsien todellinen tu hoaste ja myös tulevien saastelaskeumien määrä. Toiseksi saastelaskeumien ja metsätuhojen alueellinen sijainti pi täisi pystyä ennakoimaan puhdistushakkuiden todellisten kustannusten arvioimiseksi. Kolmanneksi metsien omis tussuhteet ja tuleva hakkuukäyttäytyminen vaikuttavat puhdistushakkuiden organisointiin. Suomen metsätuhojen taloudelliset vaikutukset Luotettavaa tutkimustietoa Suomen omien metsätuhojen vaikutuksista Suomen metsäsektoriin ei ole toistaiseksi olemassa. Eräiden mallikokeiden perusteella voidaan kui tenkin tehdä alustavia johtopäätöksiä. Lähtökohtana tuhojen vaikutusten arvioinnille on, että toteutuneet hakkuut ovat Suomessa jo pitkään olleet noin neljänneksen pienemmät kuin hakkuumahdollisuudet. Tä män kehityksen oletetaan jatkuvan, jolloin metsätuhoista mahdollisesti aiheutuva puuston kasvun supistuminen merkitsee tiettyyn rajaan asti lähinnä vain hakkuusäästö jen pienenemistä. Ilmansaasteista johtuvien metsätuhojen aiheuttama, tai yhtä lailla puuston yli-ikäisyydestä seu raava puiden kuoleminen ja jo sen uhka merkitsevät kui tenkin osittaista siirtymistä puhdistushakkuisiin. Jos puh distushakkuiden määrä ei ole kovin suuri, ne voidaan hoi taa pääosin vain hakkuujärjestystä muuttamalla. Suomen kehittyneissä puunhankinnan oloissa vaikutukset koko naishakkuisiin olisivat tällöin vähäiset. Alustavissa mallikokeissa saatiin tulokseksi, että verra ten voimakaskin (keskimäärin yksi prosentti vuodessa) metsätuhoista johtuva puuston kasvun aleneminen supis taisi hakkuumääriä vasta vuoden 2020 jälkeen. Vain ka tastrofaalisella kasvun alenemisella olisi selvä vaikutus metsätalouteen ennen vuotta 2000. Voimakkaasti lisäänty vä puiden kuolleisuus saisi tällöin aikaan sen, että puhdis tushakkuita olisi enää vaikea sopeuttaa muuhun hakkuu toimintaan. Aiheesta enemmän Seppälä H., Seppälä R. & Kallio M. 1990. Economic impacts of Western European air pollution on the Finnish forest sector. Teoksessa: Kauppi P., Anttila P. & Kenttämies K. (toim.): Acidifi cation in Finland. Springer-Verlag, s. 1217-1237. 193 Metsäntutkimuslaitos 9. Yhteenveto ja päätelmiä Metsäluonto ja ilmansaasteet Suomen metsien terveydentila Keski-Euroopassa todettiin 1970-luvulla paikoitellen sel vää metsien kunnon heikentymistä. Huoli metsien tervey dentilasta heräsi myös Suomessa, ja metsien kunnon seu ranta aloitettiinkin happamoitumistutkimusprojektin (HAPRO) perustamisen myötä vuonna 1985. Tähän liitty en käynnistyi Metsäntutkimuslaitoksessa ILME-projekti (Ilman epäpuhtauksien vaikutukset metsiin). Myös monien muiden tutkimusten yhteydessä on saatu tietoa Suomen metsissä tapahtuneista muutoksista. Tällaisia tutkimusai neistoja ovat mm. valtakunnan metsien inventoinnin met sävaratiedot, karikeaineistot, kasvillisuustiedot ja lannoi tuskokeet. 1. Metsikkösadanta ja ainekierrot Metsiköiden ravinnetaseita tarkastelemalla tutkitaan il mansaasteiden aiheuttamia muutoksia ekosysteemin ra vinnekierrossa. Metsikön latvuskerros pidättää puulajista riippuen yleensä 15-30 % kokonaissadannasta ja muuttaa samalla huomattavasti laskeuman laatua. Lehtipuiden lat vukset vähentävät hiukan sadeveden happamuutta. Havu metsässä sadeveden happamuus puolestaan lisääntyy sen kulkeutuessa latvuston läpi, koska havupuiden neulasis toon kerääntyy huomattavasti enemmän kuivalaskeumaa kuin lehtipuiden lehdille. Etelä-Suomessa puiden latvustoista huuhtoutuu huo mattavasti vähemmän emäsravinteita kuin Keski-Euroo pan metsävaurioalueilla. Suomessa huomattava osa typpi- 194 Metsäluonto ja ilmansaasteet laskeumasta voi pidättyä latvustoon, kun taas Keski-Eu roopan typpikuormitetuilla alueilla latvukset eivät sido typpeä. Mittaustulosten mukaan häiriintymättömissä metsäekosysteemeissä typpilaskeuma sitoutuu varsin tar koin metsikön biomassatuotokseen ja typpeä huuhtoutuu hyvin vähän. Poikkeuksena ovat paikallisten päästölähtei den, esim. turkistarhojen, lähiympäristöt, joissa typpikuor ma on suuri ja typpi on eri muodoissa kuin tausta-alueilla. Maaveden laadun selvitykset viittaavat siihen, että maa perän ravinteista magnesiumin huuhtoutumisriski olisi suurin. Sen sijaan neulasten magnesiumpitoisuudet ovat yleensä olleet tyydyttäviä. 2. Maaperän happamoituminen Maan happamoituminen johtuu luonnon omista proses seista ja ihmisen aiheuttamista muutoksista. Ilmansaas teiden lisäksi myös mm. metsien aiempi käyttö vaikuttaa happamoitumiskehitykseen. Vielä ei pystytä arvioimaan happaman laskeuman osuutta maaperän happamoitumi sessa. Humuksen määrä ja ominaisuudet kuvaavat maan vil javuutta. Tutkimustulosten mukaan humus oli vähiten hapanta Etelä- ja Itä-Suomessa ja happaminta Länsi- ja Pohjois-Suomessa. Kivennäismaakerrosten happamuus ei vaihdellut alueellisesti yhtä selvästi. Kivennäismaan pin taosa näyttää kuitenkin olevan Etelä-Suomessa happa mampaa kuin Pohjois-Suomessa. Etelä-Suomen metsämaat ovat nykyään vain kohtalai sesti happamoituneita, joskin noin 10 %:ssa pintamaanäyt teistä maan puskurikyky oli heikentynyt. Maaperän hap pamoitumisessa ei havaittu alueellista säännönmukaisuut ta eikä se vastannut happaman laskeuman alueellisuutta. Maan happamoituminen voi lisätä liukoisen alumiinin määrää ja häiritä juurten toimintaa. Humuskerroksessa alumiinin haitallisen runsas liukeneminen on hyvin epä todennäköistä nykyisellä saastekuormituksella. Maan hap pamuuden lisääntyessä alumiinia saattaa liueta myös ki vennäismaan huuhtoutumiskerroksesta. Huuhtoutumisker roksesta liuennutta alumiinia kulkeutuu rikastumisker rokseen, joka on vähemmän hapanta, ja alumiinia saostuu uudelleen. Mittauksissa ei kuitenkaan ole toistaiseksi to dettu poikkeuksellisen korkeita maaveden alumiinipitoi suuksia. Suomessa on muutamia, suhteellisen pieniä raskasme tallien saastuttamia alueita, kuten Harjavallan, Raahen ja Tornion seudut. Näitä lukuunottamatta Etelä-Suomen kan gasmaat ovat keskimäärin melko vähän raskasmetallien saastuttamia. Metsämaiden uuttuva rikki on sitoutunut enimmäk seen maan orgaaniseen aineeseen, joten sitä on eniten humuskerroksessa. Kivennäismaassa sitä on suhteellisesti eniten rikastumiskerroksessa alumiini- ja rautayhdistei- 195 Metsäntutkimuslaitos nä. Rikkiä on yleensä eniten viljavilla kasvupaikoilla. Kuu- sikoissa maassa on puolestaan tavallisesti enemmän rikkiä kuin männiköissä. Humuksen rikkipitoisuuden ja rikkilas keuman välillä ei ole todettu selvää yhteyttä. Happamoitumiselle herkimmiksi on arvioitu karut har jualueet ja kalliomaat, joilla on ohut maapeite. Tällaisia maita ovat mm. Salpausselät sekä Hämeenkangas ja Poh jankangas. Turvemailla, joiden osuus Suomen maa-alasta on noin kolmannes, ei happamoitumishaittoja ilmeisesti ole odotet tavissa. Kuitenkin turvemaat keräävät ja varastoivat te hokkaasti mm. laskeuman rikkiä. Pohjaveden korkeuden vaihtelun takia rikkiä saattaa huuhtoutua vesistöihin, joissa se voi aiheuttaa happamoitumista. 3. Ainekertymät jäkälissä ja sammalissa Jäkälät ja sammalet ottavat tarvitsemansa veden ja ravin teet ilmasta ja keräävät siten tehokkaasti myös saastelas keumaa. Laskeuman alueellista jakautumista maassam me selvitettiin puilla kasvavan sormipaisukarvejäkälän avulla. Sormipaisukarvejäkälässä oli eniten rikkiä ja typ peä Etelä-Suomessa, mikä vastaa malleihin perustuvien laskeuma-arvioiden alueellisuutta. Sen sijaan raskas metalleja oli eniten Harjavallan, Tornion, Raahen ja Outo kummun ympäristöissä sekä Kuolan vastaisella rajalla Itä- Lapissa. Sammalten raskasmetallipitoisuuksien alueelli suus oli hyvin samankaltainen kuin sormipaisukarvejäkä län. Maassa kasvavien sammalten alkuainepitoisuuksia sel vitettiin vuosina 1985 ja 1990 pohjoismaisessa yhteistutki muksessa. Verrattaessa vuoden 1990 mittaustuloksia vas taaviin aiempiin tutkimuksiin, voidaan todeta, että useim pien tutkittujen raskasmetallien pitoisuudet ovat laske neet. 4. Kasvilajiston muutokset Ilmansaasteiden vaikutukset näkyvät usein muissa metsä luonnon osissa ennen niiden näkymistä puissa. Yleisimmin käytettyjä ilmansaasteindikaattoreita ovat puiden oksilla ja rungolla kasvavat jäkälät ja viherlevät. Niistä tunne taan ilmansaasteille hyvin herkkiä (naavat ja lupot), jok seenkin kestäviä (sormipaisukarve) ja kestäviä (viherkup rujäkälä ja viherlevät) lajeja. Valtakunnallinen kartoitus osoitti, että naavoja ja lup poja on Etelä-Suomessa vain vähän, mutta ne runsastuvat pohjoiseen siirryttäessä. Sormipaisukarve- ja viherkupru jäkälä sekä viherlevät kasvoivat runsaina alueilla, joilta naavat ja lupot puuttuivat. Vanhojen aineistojen perusteella naavoja ja luppoja on 196 Metsäluonto ja ilmansaasteet ollut maan eteläosissa runsaasti vielä 1950-luvulla. Tämän jälkeen tapahtunut väheneminen johtunee ilmansaasteis ta, erityisesti rikistä. Tätä käsitystä tukee myös jäkälälaji en runsauden ja esiintymisen perusteella lasketun ilman puhtausindeksin (lAP) alueellisuus. lAP-kartta osoittaa, että lajeja on vähän ja herkät jäkälälajit ovat harvinaisia alueilla, joilla mallilaskelmien mukainen rikkilaskeuma on suuri. Yksisoluiset levät voivat reagoida ympäristömuutoksiin nopeammin kuin kehittyneemmät kasvit, esimerkiksi puut. Etelä- ja Keski-Suomessa on löytynyt viime vuosina run saasti puita, joiden neulasilla kasvaa leväpeitettä. Run saan leväkasvuston tiedetään ilmentävän korkeaa typpi laskeumaa ainakin Etelä-Skandinaviassa. Viime vuosien leutojen ja kosteiden syksyjen epäillään myös lisänneen levän esiintymistä. 5. Neulasten väriviat ja soluvauriot Yleisimpiä neulasten värioireita olivat oksien yläpinnan neulasten keltakärkisyys ja neulasten valonpuoleisten osi en haalistuminen ja ruskettuminen. Oksien yläpinnan kel lastumisoireita havaittiin paikoitellen koko Suomessa, eni ten Etelä-ja Keski-Suomessa. Värioireet voivat johtua neu lasten valoherkkyyden lisääntymisestä tai liittyä ravinne talouden häiriöihin, korkeisiin otsonipitoisuuksiin tai poik keuksellisiin sääoloihin. Soluanatomisissa tutkimuksis sa eri puolilta Suomea kerätyissä neulasnäytteissä todet tiin soluvaurioita. 6. Havupuiden harsuuntuneisuus Harsuuntuminen eli neulaskato ilmentää puiden yleistä kuntoa. Harsuuntuminen voi johtua puiden ikääntymises tä, kasvupaikan ominaisuuksista, ilmastosta tai säistä sekä ihmisen toiminnasta, esimerkiksi ilmansaasteista. Metsi en harsuuntuneisuuden on todettu lisääntyvän mm. siir ryttäessä etelästä pohjoiseen sekä metsien ikääntyessä. Harsuuntuneisuuden muutoksia seurattiin vuosittain. Koko tutkimusjakson 1986-89 aikana puiden keskimää räinen harsuuntuneisuusaste lisääntyi lievästi. Harsuun tuneimmat metsät sijaitsivat Lapissa, Kainuussa ja Poh janmaalla. Alueelliset harsuuntuneisuuden muutokset ei vät kuitenkaan olleet vuodesta toiseen samanlaisia; samal lakin alueella harsuuntuneisuus saattoi jonain vuonna li sääntyä, seuraavana vähentyä. Harsuuntuneisuuden ja ilmansaastekuorman alueelli suuden välillä ei havaittu selvää yhdenmukaisuutta tar kasteltaessa koko Suomen tutkimustuloksia. Kun Etelä- Suomea ja Pohjois-Suomea tutkittiin erikseen, löydettiin rikkilaskeuman ja männyn keskimääräisen harsuuntumis- 197 Metsäntutkimuslaitos asteen väliltä lievää yhteisvaihtelua maan eteläpuoliskos- sa. Kuormitetuimmassa Etelä-Suomessa ilmansaasteet voi vat olla osasyynä harsuuntumisen lisääntymiseen, sillä harsuuntuneimmat alle 80-vuotiaat metsät sijaitsevat täl lä alueella. Paikallisesti, esimerkiksi pistelähteiden ympä ristössä, saastelaskeuma saattaa olla tärkeimpiä harsuun tumisen syitä. Suomen metsien harsuuntuneisuus on Keski-Euroopan maiden keskitasoa. Metsät ovat yhtä harsuuntuneita kuin muissa Pohjoismaissa, mutta vähemmän harsuuntuneita kuin esimerkiksi Tsekkoslovakiassa. Koska harsuuntunei suutta on seurattu vasta viiden vuoden ajan, pitkän ajan muutoksista ei ole tietoa. Esimerkiksi luontaista neulas massan vaihtelun suuruutta ei tarkoin tunneta. Suomessa havaittu harsuuntumisen lisääntyminen saattaakin olla normaalia vuosivaihtelua. Neulaskarikeaikasaijojen ja neu lasten johtojännetutkimusten mukaan puiden neulasmas sa on vaihdellut voimakkaasti aikaisemminkin. 7. Sieni-, hyönteis- ja abioottiset tuhot Bioottiset ja abioottiset tuhot aiheuttavat vaihtelua metsi en yleisessä terveydentilassa. Tuhoja esiintyi koko maassa noin puolessa tutkituista metsiköistä ja kolmasosassa koe puista. Mitä harsuuntuneempia puut olivat, sitä enemmän niis sä havaittiin abioottisia ja bioottisia tuhoja. Nämä tuhot heikensivät osaltaan puiden kuntoa, mutta useimmiten ne eivät olleet vakavan harsuuntuneisuuden tärkein syy. Vain joka kymmenennessä tapauksessa tuhot lisäsivät suoraan harsuuntuneisuutta. Maastoselvityksissä ei voitu osoittaa sieni- tai eläinlajeja, jotka olisivat selvästi hyötyneet pui den heikentymisestä. Bioottiset ja abioottiset tuhot eivät yleensä olleet puiden elinvoiman heikkenemisen tärkein syy yksittäisiä koealoja lukuunottamatta. Poikkeuksen muodosti kuitenkin män nynversosurma, jonka epidemia lisäsi männyn harsuuntu mista Länsi-Suomessa vuonna 1988. Toistaiseksi ei ole pystytty osoittamaan tautia aiheuttavan surmakkasienen hyötyvän ilmansaasteista. Teollisuuslaitosten läheisyydessä, esimerkiksi Haijaval lassa, useimpia tuhohyönteisiä oli poikkeuksellisen paljon kohtalaisesti saastuneella alueella, jolla puiden vastustus kyky oli heikentynyt. Pahiten saastuneella alueella aivan tehtaiden tuntumassa useimpia tuholaisia oli hyvin vähän, vain kirvoja ja kaarnakuoriaisia oli sielläkin runsaasti. Normaaleissa luonnonoloissa kaukana tehtaista useimpia tuholaisia on suhteellisen vähän ja ne aiheuttavat vain paikallisia tuhoja. 198 Metsäluonto ja ilmansaasteet 8. Puiden kasvu Metsien puuvaranto ja kasvu ovat lisääntyneet selvästi viime vuosikymmeninä. Vuonna 1990 Suomen metsissä oli puuta noin 1880 milj. m 3 ja metsien vuotuinen kasvu oli lähes 80 milj. m 3. Vuotuiset hakkuut ovat 1980-luvulla olleet 50-60 milj. m 3, eli selvästi kasvua pienemmät. Metsi en uudistaminen, soiden ojittaminen, taimikoiden hoito, metsien puuston tihentyminen ja lannoitus ovat lisänneet metsien kasvua. Ilmakehän kohonneen hiilidioksidipitoi suuden ja typpilaskeuman uskotaan myös osaltaan lisän neen kasvua. Yksittäisen puun kasvu vaihtelee voimakkaasti vuodes ta toiseen. Eniten vaihtelua aiheuttavat säätekijät, kä pysadon määrä sekä erilaiset tuhot, joista männynverso surma on ollut vakavin. Harsuuntumisen on todettu vä hentävän puukohtaista kasvua. Valtakunnallisesti puiden kasvussa ei kuitenkaan ole havaittu trendinomaista muu tosta viime vuosikymmenien aikana. Päätelmiä Suomen metsien terveydentila voidaan tiivistää seuraa vasti: Metsäpuiden elinympäristö on muuttunut. Muutosta ku vaavat mm. saasteille herkkien jäkälälajien väheneminen ja saasteita hyvin kestävien lajien yleistyminen. Neulasten pinnalla kasvaa melko yleisesti viherlevää. Se ilmentää typpilaskeumaa, mutta voi johtua myös leudois ta, leväkasvua suosineista syksyistä. Puiden latvuksissa on todettu värioireita, kuten oksien yläpinnan neulasten keltakärkisyyttä ja neulasten valon puoleisten osien haalistumista ja ruskettumista. Ennen näkyviä oireita neulasissa voidaan havaita soluvaurioita. Harsuuntuneisuus lisääntyi tutkimusjakson aikana eni ten vanhoissa metsissä, mutta myös Etelä-Suomen nuoris sa metsissä, joissa ilmansaasteet saattavat olla osasyynä. Harsuuntuneisuuden pitkäaikaisia muutoksia ja luontais ta vaihtelua ei toistaiseksi tunneta. Puiden kasvussa ei ole havaittu selvää trendinomaista muutosta viime vuosikymmenien aikana. Metsikön latvuskerros muuttaa huomattavasti laskeuman laatua. Latvuskerros sitoo laskeuman typpeä, ja sadeve den mukana latvuksesta huuhtoutuu mm. rikkiä ja emäs kationeja. Suomessa todettu hapan laskeuma ei yltäne sille tasolle, jossa metsämaan alumiinia alkaa liueta puille haitallises sa määrin. Maavedessä ei ole todettu metsäpuille myrkylli siä alumiinipitoisuuksia. Näyttää epätodennäköiseltä, että maaperän alumiini uhkaisi metsien terveyttä. 199 Metsäntutkimuslaitos Maaperän suuret raskasmetallipitoisuudet ovat yleensä paikallisia ja johtuvat lähinnä geologisista poikkeavuuk sista tai pistemäisistä saastelähteistä. Metsämaan happamuuden ja happaman laskeuman välillä ei näyttänyt olevan yhteyttä. Suomen metsämaat ovat kes kimäärin vain kohtalaisesti happamoituneita. Etelä-Suo men kangasmaiden puskurikyky happamoitumista vastaan on kuitenkin heikko. Kangasmaiden happamoitumista voi daan lieventää ja maan viljavuutta pitää yllä maan- ja metsänhoidollisin keinoin. Ilmansaasteiden vaikutukset metsien kuntoon kytkeyty vät mm. sääoloihin, tauteihin, puiden ikään ja metsien käsittelyyn. Näiden väliset vuorovaikutukset ovat vielä suurelta osin tuntemattomia. Suomen pohjoisen sijainnin vuoksi luontomme on erityisen herkkä ylimääräiselle stres sille. Rikkilaskeuma ylittää lähes koko maassa metsälle haitallisena pidetyn ns. kriittisen rajan. Myös typpilas keuma on maan eteläisissä osissa lähellä kriittistä rajaa. Sadeveden ja pienten pintavesien happamoituminen sekä pohjavesien sulfaattipitoisuuksien nousu kertovat ympä ristön hitaasta muuttumisesta, joka vaikuttaa myös met säekosysteemiin. Ainoa keino välttää vakavien metsävau rioiden riski Suomessa on vähentää ilmansaastepäästöjä niin, että luonnon kestokyvyn kannalta kriittiset saaste pitoisuudet eivät ylity. 200 Metsäluonto ja ilmansaasteet Liite 1. Aineiston keruu Koealaotokset Vuonna 1985 aloitetussa valtakunnan metsien 8. inven toinnissa (VMI8) perustettiin tilapäisten kertainventoin nin koealojen ohella pysyviä koealoja. Niillä voidaan seura ta metsissä tapahtuvia muutoksia määräajoin toistuvien mittausten avulla. ILME-projektissa käytetyt koealaotok set muodostavat systemaattisen, koko maan kattavan koe alaverkon (kuva 138). VMI:n koealojen lisäksi ILME-projektissa käytettiin muiltakin koealoilta kerättyjä tietoja. Esimerkkinä pitkä aikaisesta tutkimusaineiston keruusta ovat 1950- ja 1960- luvuilta lähtien toiminnassa olleet karikekoealat. Erityis tarpeita varten perustettiin lisäksi koealoja esimerkiksi päästölähteiden ympäristövaikutusten selvittämiseksi. Kertainventoinnin koealat Ensimmäinen valtakunnan metsien inventointi aloitettiin vuonna 1921. Neljä ensimmäistä valtakunnan metsien in ventointia tehtiin ns. linja-arviointina, jossa metsämaat inventoitiin läpi maan lounaasta koilliseen kulkevilta lin joilta. Vuodesta 1964 lähtien on käytetty systemaattista ryväsotantaa, jossa inventointi etenee metsälautakunnit tain. Koko Suomen metsien inventointi kestää yleensä 6- 10 vuotta. Nykyinen, valtakunnan metsien 8. inventointi aloitettiin vuonna 1986 Etelä-Karjalan ja Helsingin metsä lautakunnista ja se päättyy Lappiin. Laskennallisen päivityksen tuloksena voidaan jo nyt saada puuston tilavuus- ja kasvuarviot vuosittain koko maasta. VMI:n kehitystyössä on tavoitteena laajentaa met sävaratietojen vuosittaista seurantaa liittämällä käytössä oleva satelliittikuvatieto ajantasaistukseen. 201 Metsäntutkimuslaitos Kuva 138. Metsien terveydentilan seurantajärjestelmä. Intensiivikoealoilla selvitetään mm. ilmansaasteiden vaikutusmekanismeja ja syy-seuraussuhteita. Koealojen määrän kasvaessa ja koealaverkon laajetessa koskemaan koko Suomea tulosten yleistettävyys kasvaa. Eniten koealoja on VMI:n kertainventoinnissa, mutta tiedot saadaan vuosittain vain osasta Suomea. 202 Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuva 139. Kaavio VMI8:n pysyvästä koealasta ja sillä tehtävistä mittauksista. Ym pyräkoealan säde on 9,77 mja koko 300 m 2. Tarvit tavat näytteet kerättiin koe alaa vahingoittamatta, pääsääntöisesti sen ulko puolelta. Maantutkimuksiin tarvittavat näytteet kerättiin koealaa ympäröivältä, 300 m 2 :n kokoiselta vaip pa-alueelta. Piirros: Hannu Nousiainen. Pysyvät koealat Koko maan kattavat pysyvät koealat (kuvat 138 ja 139) perustettiin VMIB:n alussa vuosina 1985-86 tuottamaan tietoa metsissä tapahtuvista muutoksista. Kaikkien pysy vien koealojen mittaus toistetaan 5-10 vuoden välein. Tä män koealaverkon avulla seurataan metsissä pitkän ajan kuluessa tapahtuvia muutoksia. Tätäkin tiiviimpää seu rantaa varten pysyvät koealat on jaettu vielä ns. ekstensii vi-ja intensiivikoealoihin. Ekstensiivikoealat valittiin vuotuista seurantaa varten koealarypäiden ensimmäisistä koealoista (kuva 140). In tensiivikoealat, joilla tehdään ekstensiivikoealoja tiheäm min toistuvia mittauksia, valittiin kunkin erityistutkimuk sen tarpeita silmällä pitäen. 203 Metsäntutkimuslaitos Kuva 140. a ja b. VMI8:ssa käytetty kertakoealojen ja pysyvien koealojen järjestelmä. 204 Metsäluonto jo ilmansaasteet Liite 2. Laboratorion analyysimenetelmistä Vesinäytteet ILME-projektin tutkimuksissa mitattiin sade- ja maave siä. Vesinäytteistä määritettiin pH, johtokyky ja vahvat hapot sekä ravinteita ja raskasmetalleja. Vesinäytteet tutkittiin alla olevan kaavion mukaan. Tut kittavien aineiden pitoisuudet vaihtelevat eri näytetyy peissä ja sen vuoksi samaa ionia tai alkuainetta voidaan mitata eri laitteilla niiden sopivalla mittausalueella. Sade vedet sisältävät yleensä pieniä pitoisuuksia, kun taas esi merkiksi suovedet suuria pitoisuuksia. Vesinäyte 205 Metsäntutkimuslaitos Kasvi- ja maanäytteet Kasvi- ja maanäytteistä määritettiin laboratoriossa koko nais-ja hivenravinteet plasmaemissiospektrometrillä (ICP). Määrittämistä varten näytteet on ensin saatettava liuos muotoon, johon ne saadaan joko kuiva- tai märkäpoltolla. Kuivapoltossa näytteet poltetaan hitaasti uunissa 550°C:ssa tuhkaksi, joka liuotetaan suolahappoon. Liuok sista voidaan määrittää fosfori, kalium, kalsium, magnesi um, mangaani, sinkki, rauta, alumiini, kupari ja molybdee ni. Boorin määrityksissä käytetään typpihappoa. Märkäpolttomenetelmässä näytteet kuumennetaan hi taasti happoliuoksessa, kunnes ne hajoavat. Märkäpoltos sa voidaan käyttää useita happoseoksia. Pelkkä typpihap po tai typpihappo/vetyperoksidiseos riittää hajottamaan neulaset, mutta humuksille, jäkälille ja sammalille tarvi taan tehokkaampi happoseos, jona on käytetty typpihappo/ perkloorihapposeosta. Näistä liuoksista voidaan määrittää edellä mainittujen alkuaineiden lisäksi titaani, vanadiini, lyijy, kadmium, nikkeli ja rikki. Kaliumia ei voida tutkia perkloorihapposeoksesta, jos sitä on paljon näytteessä, koska kalium voi saostua kalium perkloraattina. Samoin on eroja raudan, mangaanin ja alu miinin pitoisuuksissa, koska heikommat hapot eivät pysty niitä kaikista luonnossa esiintyvistä muodoista liuottamaan. Pelkkä typpihappoliuotus ei anna samoja rauta-, alumiini ja mangaanipitoisuuksia kuin kuivapoltolla määritetyt kokonaispitoisuudet. Kasvi- ja maanäytteet tutkitaan alla ja seuraavalla sivulla olevien kaavioiden mukaan. Kasvi- (neulas, lehti) ja maanäyte (turve, humus) 206 Metsäluonto ja ilmansaasteet Maanäyte (turve, humus, kivennäismaa) Selitykset: LECO = hiili-typpi-vetyanalysaattori, ICP = plasmaemissiospektormetri Vaihtuvat kationit, rikki ja fosfori (Maanäytteiden uuttuvat alkuaineet) Maanäytteistä on mitattu pH ja määritetty helposti liuke nevat ravinteet erilaisista uuttoliuoksista. Näytettä ravis tellaan uuttoliuoksessa ja seos suodatetaan. Suodoksista ravinteet määritetään plasmaemissiospekt rometrillä. Potentiaaliset kationinvaihtokapasiteetti ja emäskyllästysaste saadaan 1 M ammoniumasetaattiliuok sella, jonka pH on 7. Vastaavasti efektiiviset kationinvaih tokapasiteetti ja emäskyllästysaste määritetään 0,1 M ba riumkloridiliuoksella. Vaihtuvat kationit ja liukeneva fosfori määritetään am moniumasetaattiliuoksella, jonka pH on 4,65. Maan kykyä neutraloida happoa on määritetty 0,01 M natriumkloridi uutteilla, joihin on lisätty rikkihappoa. pH pH on liuoksen happamuuden tai emäksisyyden mitta. Se voidaan mitata jo näytteenoton yhteydessä kentällä tai laboratoriossa. pH-asteikko on 0-14 pH-yksikköä. Kun pH on 7, puhutaan neutraalista liuoksesta. Sitä suuremmat luvut osoittavat liuoksen olevan emäksisen ja pienemmät taas happaman. Luonnonvedet ovat yleensä hiukan happa mia pH:n vaihdellessa 4:stä 7:ään. Johtokyky Johtokyky ilmaisee liuoksessa olevien ionien määrää ja se saadaan mitattua johtokykymittarilla joko maastossa tai laboratoriossa. Puhtaiden vesien johtokyky on pieni ja ioni määrän kasvaessa sekin kasvaa. 207 Metsäntutkimuslaitos Vahvat hapot Vahvat hapot (HNO , H 2 SO , HCI) on määritetty sadevesis tä titraamalla sykloheksyyliamiinilla typpikaasun täyttä mässä tilassa. lonikromatografia lonien määrittämiseen voidaan käyttää kahta laitetta: ioni kromatografia tai FIA-vesianalysaattoria. Molemmilla on määritetty anioneja: kloridia, nitraattia, fosfaattia ja sul faattia. Kationeista ammonium voidaan määrittää molem milla laitteilla. lonikromatografia antaa samalla myös yh den arvoiset ionit: natriumin ja kaliumin. lonikromatografiassa käytetään kationien erottamiseen 10 |im polystyreenigeeliä, jossa on sulfonoituja funktionaa lisia ryhmiä. Kationieluenttina käytetään 2 mM typpihap poa. Anionit erotetaan 10 |im polymeta-akrylaatti geelilläjossa on kvaternäärisiä ammoniumryhmiä. Elu enttina käytetään 1,3 mM glukonihappo/1,3 mM boorihap po-puskuriliuosta, jonka pH on 8,5. lonikromatografiassa käytetään johtokykydetektoria. FIA-vesianalysaattori FIA-analysaattorin toiminta perustuu virtausinjektiotek niikkaan. loneista muodostetaan sekoituskammiossa rea genssien avulla värillinen kompleksi, jonka intensiteetti mitataan spektrofotometrillä. FIA sopii parhaiten suo- ja maavesien tutkimiseen ja sillä on yleensä määritetty am monium-, nitriitti-ja nitraatti-typpi, fosfaatti ja sulfaatti. Plasmaemissio- ja atomiabsorptiospektrometrit Kationeja, kuten kasvinravinteita tai haitallisia raskas metalleja, voidaan mitata monella tavalla. Yleisimmin mit talaitteena on atomiabsorptiospektrometri tai plasmaemis siospektrometri. Atomiabsorptiossa mittaaminen perustuu atomien ab sorptioon ja plasmaemissiossa atomien emittoimiseen. Mo lemmissa menetelmissä näyteliuos syötetään kuumaan liek kiin, jossa tapahtuu atomien virittyminen. Plasmaemissiospektrometrilaite on syrjäyttänyt liekki atomiabsoptiolaitteen nopeutensa ja tarkkuutensa ansios ta. Plasmalaite ei kuitenkaan korvaa atomiabsorptio-gra fiittiuunilaitetta, jonka etuna on herkkyys. Grafiittiuuni laitteella määritetään hyvin pienet 10~ 9 g/l tasoa olevat pitoisuudet. Näytteistä määritetään yleensä pääravinteet (kalium, kalsium ja magnesium) ja hivenravinteet (kupari, rauta, mangaani, sinkki ja molybdeeni) sekä haitalliset raskasmetallit (kadmium ja lyijy) ja alumiini. Plasmaemis siospektrometrillä voidaan mitata myös kasvien fosfori ja rikki. 208 Metsöluonto ja ilmansaasteet Hiili-typpi-vety-analysaattori Kasvi- ja maanäytteistä määritetään kokonaistyppi ja -hiili LECO-laitteella. Laitteessa näytteet poltetaan puh taassa hapessa, ja syntyvistä palamiskaasuista laite mää rittää infrapunadetektorien avulla hiilidioksidi- ja vesi määrät ja niiden perusteella laskee kokonaispitoisuudet. Typpi määritetään lämmönjohtokykykennolla. Kasvi- ja humus- sekä turvenäytteet analysoidaan puristeina ja ki vennäismaa tinakapseleissa. 209 MetsönlutkimuslaitiK Termien selityksiä Emäskyllästysaste. Emäksisten kationien (Na + , K+, Mg 2+ , Ca2+) suh teellinen osuus kationinvaihtokapasiteetista. Suuri emäskationi en määrä edistää maan kykyä vastustaa happamoitumista. Hapan laskeuma. Kokonaisvetyionikuormitus pinta-alayksikköä kohti tiettynä aikana, esim. mg/m 2 vuodessa. Vetyionikuormitusta ai heuttavat mm. kaasumaiset rikin ja typen oksidit sekä orgaani set yhdisteet, jotka hapettuessaan ja reagoidessaan ilmakehän kosteuden kanssa muodostavat vahvoja ja heikkoja happoja (esim. rikki-, typpi- ja suolahappo, karboksyyli- ja etikkahappo). Kationinvaihtokapasiteetti. Maahiukkasiin sitoutuneiden, mutta io ninvaihtoreaktioissa maaveteen vapautuvien ns. vaihtuvien ka tionien (esim. H + , K + , Ca2+ , Al3+) kokonaismäärä. Kuvaa maahiuk kasten kykyä sitoa pinnalleen positiivisesti varautuneita ioneja, kationeja. Ilmoitetaan vetyionien (H+ ) varauksena massayksik köä kohti, me/kg tai mmol/kg. Kuivalaskeuma. Hiukkasmaisessa tai kaasumaisessa muodossa maa han, kasvillisuuteen tai muuhun pintaan laskeutuvat, tarttuvat tai imeytyvät aineet. Liuoksen happamuus. Happamuus kuvaa liuoksen sisältämien vety ionien määrää, mitä enemmän vetyioneja (H+ ) on, sitä happa mampaa liuos on. Vetyioneja vapautuu happojen liuetessa ve teen. Vesien kokonaishappamuus muodostuu vahvojen ja heikko jen happojen kokonaismäärästä. Vahvat hapot, esimerkiksi rik ki- ja suolahappo, luovuttavat helposti kaikki vetyioninsa liuok seen, eli ovat täysin hajaantuneita eli dissosioituneita. Heikot hapot, esimerkiksi hiilihappo, luovuttavat vain osan vetyioneis taan ja ovat vain osittain dissosioituneita. Maan happamoitumistunnukset. Metsämaan happamoitumista voi daan tarkastella esimerkiksi maan pH:n, ns. vaihtuvan happa muuden (ks. alla), liukoisen alumiinin ja emäskationien osuuden avulla. pH-luku kuvaa lähinnä maaveden happamuutta ja vaih tuva happamuus maaveden happamuutta, kun maahiukkasiin kiinnittyneet kationit ovat kationinvaihtoreaktioiden tuloksena siirtyneet maaveteen (ks. 3.4 Happamuuden neutraloituminen maassa, s. 61). Happamuuden arvioinnissa käytetään vetyionien lisäksi ns. happamia kationeja (alumiini, rauta ja mangaani) ja emäksisiä kationeja (kalsium, kalium, magnesium ja natrium). 210 Metsäluonto jo ilmansaasteet Happamoituminen voidaan määritellä paitsi happamien kationi en määrän lisääntymiseksi myös emäskationien määrän vähene miseksi. Maan happamuus. Yleisin tunnus maan happamuudelle on pH-luku, joka osoittaa maavedessä vapaana olevien vetyionien pitoisuu den. Laboratoriossa happamuus mitataan pH-mittarilla maa vesilietoksesta. Ks. myös seuraavat termit "maan vaihtuva hap pamuus" ja "maan kokonaishappamuus". Maan kokonaishappamuus. Maahiukkasiin sitoutunut happamuus, joka määritetään uuttamalla maata puskuroidulla suolaliuoksel la, esim. neutraalilla (pH = 7) ammoniumasetaatilla, ja titraamal la suodos tunnetunvahvuisella emäksellä pH 7:ään. Vaihtuvien vety-ja alumiini-ionien lisäksi happamuutta eli vetyioneja syntyy neutraloitumisen yhteydessä orgaanisista hapoista: Reaktioyhtälössä COOH on orgaanisille hapoille tyypillinen kar boksyyliryhmä. Orgaaniset hapot muodostavat siis maan happa muutta säätelevän puskurin: jos pH pyrkii ulkoisen syyn takia nousemaan, niistä vapautuu vetyioneja ja jos pH pyrkii laske maan, ne sitovat vetyioneja. Maan vaihtuva happamuus. Maahiukkasiin sitoutunut happamuus, joka voidaan vapauttaa neutraalilla puskuroimattomalla suola liuoksella (BaCl 2, KCI, CaCl 2 jne.). Osa happamuudesta johtuu suoraan maahiukkasten pinnoilta maaveteen siirtyvistä vety ioneista (H+ ), osa maaveteen siirtyvistä ja neutraloitumisen yhtey dessä vetyioneja muodostavista alumiini-ioneista. Alumiini-ionit reagoivat veden kanssa tuottaen lisää vetyioneja: Vaihtuvan happamuuden takia maan pH:n nousu on hidasta maan kalkituksen jälkeen. Maan vaihtuva happamuus on lähes aina alle 10 % kokonaishappamuudesta. Maavesi = maaperässä oleva vesi. Metsikkösadanta = latvuskerroksen läpi metsämaahan tuleva sade. Mineralisaatio. Orgaaninen (eloperäinen) aine hajoaa epäorgaani siksi ioneiksi kasveille käyttökelpoiseen muotoon. Mykorritsa = sienijuuri. Mykorritsasieni kasvaa symbioosissa puiden juurten kanssa. Se lisää puiden hienojuurten pinta-alaa ja lisää niiden veden ja ravinteiden ottoa. Sieni puolestaan saa puulta kasvuun tarvittavia yhteyttämistuotteita. Märkälaskeuma. Sadevesi ja siihen liuenneet aineet, jotka laskeutu vat ilmasta maahan, kasvillisuuteen tai muille pinnoille. pH-luku. Liuoksen pH-luvulla kuvataan sen happamuutta. pH mää ritellään liuoksen vetyionipitoisuuden (moolia tilavuusyksikköä kohden) negatiiviseksi logaritmiksi eli pH = -log(H +). pH-astei kon logaritmisuudesta johtuu, että esim. yhden pH-yksikön lasku tarkoittaa happamuuden kymmenkertaistumista. Liuos on neut raali, kun sen pH-luku on 7. Happaman liuoksen pH-luku on pienempi kuin 7 ja emäksisen suurempi kuin 7. Luonnonvedet ovat yleensä happamia, koska niihin liukenee il masta hiilidioksidia, jolloin syntyy hiilihappoa. Kun sadevesi on pH nousee —> R-COOH-H < > COOH + H + , pH laskee <— Al 3+ + 3 H 2O -> Al(OH) 3 +3 H + 211 Metsäntutkimuslaitos tasapainossa ilman hiilidioksidin kanssa, sen pH-luku on noin 5,6. Ilmansaasteiden takia sadevesi on kuitenkin yleensä happa mampaa. Ravinne/dynamiikka. Ravinteiden kierto metsäekosysteemissä, ra vinteiden ajallinen ja paikallinen jakautuma sekä ravinteiden käyttöön ja ravinne virtoihin vaikuttavat prosessit. Ravinnetase. Ekosysteemiin sadannan mukana tulevien ja huuhtou tuvan veden pois kuljettamien ravinnemäärien erotus. Sulfaatti- eli alunamaat. Rannikoiden orgaanista ainetta ja rikkiyh disteitä sisältävät hienorakeiset maat, jotka jouduttuaan koske tuksiin hapen kanssa muuttuvat hyvin happamiksi sulfidirikin hapettuessa mm. rikkihapoksi. Vajovesi = maan läpi valuva vesi. Vapaa sadanta = avoimelle paikalle tuleva sade. Viljavuus. Metsätaloudessa viljavuudella tarkoitetaan useinmiten kasvupaikan puuntuotoskykyä eli boniteettia. Maan viljavuudel la tarkoitetaan maaperätekijöiden perusteella määräytyvää puun tuotoskykyä. 212 Metsäluonto jo ilmansaasteet Julkaisussa käytetyt kasvien, sienten ja eläinten nimet Putkilokasvit Keltatyvikarve Parmeliopsis ambigua Kerrossammal Hylocomium splendens Haapa Populus tremula Kulosammal Ceratodon purpureus Hernekasvit Fabaceae Lupot Bryoria spp., Kanerva Calluna vulgaris Alectoria sarmenlosa Kangasmaitikka Melampyrum pratense Metsä kerrossam ma 1 Hylocomium splendens Koivu Betula pendula, Naavat Usnea spp. B. pubescens Nahkajäkälät Peltigera spp. Kuusi Picea abies Nuotiosammal Funaria hygrometrica Leppä Alnus incana, Palleroporonjäkälä Cladonia stellaris A. glutinosa Raidanisokarve Parmelia sulcata Metsälauha Deschampsia flexuosa Ruskoröyhelö Cetraria chlorophylla Mänty Pinus sylvestris Seinäsammal Pleurozium schreberi Mustikka Vaccinium myrtillus Seinäsuomujäkälä Hypocenomyce scalaris Pihlaja Sorbus aucuparia Sormipaisukarvejäkälä Hypogymnia physodes Ponderosamänty Pinus ponderosa Sulkasammal Ptilium crista-castrensis Punamänty Pinus densiflora Tyvikarpeet Parmeliopsis hyperopia, Puolukka Vaccinium vitis-idaea P. aleurites Raita Salix caprea Valkohankajäkälä Evernia prunastri Saksanpihta Abies alba Valkoporonjäkälä Cladonia arbuscula Sianpuolukka Arctostaphylos uva-ursi Varstasammalet Pohlia spp. Vadelma Rubus idaeus Viherkuprujäkälä Scoliciosporum Variksenmarja Empetrum nigrum chlorococcum Vuorimänty Pinus mugo Viherlevä Apatococcus lobatus Sammalet ja jäkälät Sienet Harmaa ha n ka karve Pseudevernia furfuracea Harmaakariste Lophodermella sulcigena Harmaaporojäkälä Cladonia rangiferina Juovakariste Lophodermium Harmaa röyhelö Platismatia glauca macrospora Hopeahiirensammal Bryum argenteum Juurikääpä Heterobasidium annosum Kangaskynsisammal Dicranum polysetum Koivunruoste Melampsorium betulinum Kangastinajäkälä Stereocaulon pascale Kuusenneulaskariste Lophodermium picea Keltaröyhelö Cetraria pinastri Kuusenruoste Chrysomyxa abietis 213 Metsäntutkimuslaitos Lumi homeet Phacidium spp. Mänty-yökkönen Panolis flammea Mesisieni Armillaria spp. Mäntymittari Bupalus piniarius Männynmesisieni Armillaria obscura Neulaspunkki Nalepella jacobi Männynneulaskariste Lophodermium seditiosum Pieni havu kirva Adelges laricis Männynlumihome Phacidium infestans Pienikuusikääriäinen Semasia nanana Mä n nyn versosu rma Gremmeniella abietina Pihkakääriäinen Retinia resinella Neulaskaristeet Lophodermium spp. Pikikärsäkkäät Pissodes spp. Neulasruosteet Coleosporium spp., Pikkumäntypistiäinen Microdiprion pallipes Chrysomyxa spp. Pilkkumäntypistiäinen Diprion pini Suopursuruoste Chrysomyxa ledi Punalatikka Aradus cinnamomeus Surmakka eli versosyöpä (ks. männynversosurma) Pystynävertap Tomicus piniperda Tervasroso Cronartium flaccidum, Ruskomäntypistiäinen Neodiprion sertifer Endocronartium pini Rypäsmäntypistiäinen Gilpinia socia Versoruoste Melampsora pinitorqua Suomuniluri Xylechinus pilosus Tukkimiehentäi Tähtikirjaajat Ukkoniluri Hylobius abietis Pityogenes spp. Dendroctonus micans Hyönteiset ja punkit Vaakanäverta|a Viirumäntypistiäinen Tomicus minor Gilpinia fruletorum Havupunkki Oligonychus ununguis Ytimennäverta|at Tomicus spp. Havu kirvat Adelgidae Juurinilurit Hylastes spp. Kevätmäntypistiäinen Gilpinia virens Kaarnakuoriaiset Scolytidae Muut eläimet Kiiltokuusi jäärä Tetropium castaneum Kirjanpainajat Kirvat Kuusenoksakirjaaja Ips spp. Aphidoidea Pityophtorus micrographus Hirvi Myyrät Alces alces Microtus spp., Clethrionomys spp., Arvicola spp. Kuusentähtikirjaaja Monikirjaajat Pityogenes chalcographus Polygraphus spp. 214 Metsäluonto ja ilmansaasteet Hakemisto A abioottiset tekijät 25, 136 abioottiset tuhot 9, 26, 76, 132, 133, 197 alikasvos 83 Alkkia 167 alkuaineanalyysit 92 alkuainepitoisuudet 153 altistuskokeet 119, 120 alumiini 20, 55-70, 88, 162, 1 82, 194, 198, 205, 209 aminohapot 28, 45, 175 ammoniakki 170, 171, 174 ammonifikaatio 49 ammonium 13, 40, 41, 49, 51, 171, 174, 207 ammoniumsulfaatti 172 ammoniumtyppi 115, 171-174 analyysimenetelmät 204 ANC 62 anionit 66 Apatiti 145 arginiini 175 atomiabsorptiospektrometri 207 B B-horisontti 63, 64 bakteerit 48-51,151 bioindikaattorit 139, 142, 195 biologinen aktiivisuus 50 biomassa 11, 32, 44, 47, 49, 50, 55, 58, 194 bioottiset tuhot 197 bioottiset tekijät 135 boori 47, 70, 205 c Cronartium flaccidum 127 D dendrokronologia 97 dolomiittikalkki 69 E E-horisontti 54, 63, 64 Eckerö 147 ekosysteemi 10, 12, 18, 22, 26, 30, 34, 44, 45, 48, 49, 53, 139, 159, 193, 199 ekstensiivikoealat 201,202 elinvoimaisuus 9, 20, 26, 30, 32-35, 71, 75-118, 134, 168-170, 197 elohopea 183 emäskationilaskeuma 13 emäskationit 13, 41, 43, 55, 56, 57, 61, 67, 68, 70, 72, 209 emäskyllästysaste 57, 69, 72, 206, 209 emäspoistuma 60 Endocronartium pini 127 endofyyttiset sienet 151 endofyyttiset mikrobit 150 entsyymiaktiivisuus 49 epifyyttijäkälät 139, 140, 142 epifyyttiset sienet 151 epifyyttiset mikrobit 150 F FIA-vesianalysaattori 207 fluori 18, 88 fosfori 46, 47, 59, 93, 95, 162, 205, 206 215 Metsäntutkimuslaitos G glutamiini 175, 188 GTM-malli 189 H haapa 1 27, 166 hajottajamikrobit 70 hajotus 44, 47, 48, 49, 52 hakkuusäästöt 192 hapan kastelu 27, 50, 58, 120, 179, 183-185 hapan laskeuma 33, 40, 49, 51, 58, 60, 68, 184, 194, 198, 209 hapan sade 40-44, 123, 153, 185 haponneutralointikyky 61, 62, 68, 70 happamoituminen 12, 19, 20, 24, 34, 40-74, 1 15, 140, 162, 164, 173, 194, 209 happamoitumisherkkyys 50, 58 happamuus (ks. myös pH) 20, 22, 24, 49, 50, 54, 56, 151, 153, 184, 188, 193, 194, 209, 210 happokäsittely 49, 59 happolaskeuma 59 HAPRO 8, 193 harjakuusi 78, 79 Harjavalta 57, 101, 176, 177, 179- 183, 194, 195, 197 harmaakariste 130 harmaaporojäkälä 152 harsuuntuminen 76-78, 80, 83, 88, 99, 107, 108, 115, 136, 168, 169 harsuuntumissarjat 220, 221 harsuuntumistyypit 78, 80 harsuuntuneisuuden arviointi 82, 87 harsuuntuneisuus 84, 88, 102-118, 135, 196, 198 harsuuntuneisuusarvion luotettavuus 35, 86 harsuuntuneisuusluokat 135 Heinola 147 Helsinki 104, 141 hieskoivu 167 Hietaperänkangas 99, 100, 160, 162 hiili-typpi-vety-analysaattori 208 hiilidioksidi 12,20,33,35,208 hiilivedyt 12 hiivat 150, 151 hirvi 130, 133 hopeahiirensammal 140 huiskilokuusi 79 humus 24, 48, 161, 173, 194, 205, 208 humuskerros 48, 50-52, 54-56, 58, 63- 65, 67, 70-73, 161, 164, 181, 194 huuhtoutuminen 59, 60, 62, 65 huuhtoutumisherkkyys 62 huuhtoutumiskerros 54, 56, 64, 65, 164, 181, 194 hyönteistuhot (ks. myös tuhohyönteiset) 28, 77, 88, 134, 136, 197 Hämeenkangas 51, 195 hätäoksat (ks. sekundaariversot) I lAP-indeksi 145, 196 ilmaisinlaji 142 ilmakehän muutokset 33 ilmanpuhtausindeksi 145 ilmansaasteindikaattorit 1 39, 195 ilmaraot 19, 21 ILME-projekti 8, 43, 54, 62, 153, 193, 200, 204 Ilomantsi 45, 46 indikaattorilajit 139 indikaattorit 139, 142, 195 Inkoo 92, 93 intensiivikoealat 201,202 inventoinnit (ks. VMI) ionikromatografia 207 itäminen 181 J jalokuoriaiset 178 jalokuuset 38 johtojännemenetelmä 82, 97-102 johtokyky 206 Jokioinen 65, 66 juovakariste 1 29, 134 juurikarike 46, 49 juurikääpä 27, 127 juurilaho 127 juurinilurit 130 juuri nystyrä ba ktee rit 20 juuristovauriot 161, 171 jäkäläautiot 141 jäkälät 139,141,142,145,153,169, 195 Järvenpää 168 216 Metsäluonto jo ilmansaasteet K kaarnakuoriaiset 28, 131, 177, 197 kaasutukset 27, 1 19, 1 21, 123, 125 kadmium 21, 155-157, 176, 1 83, 1 87, 207 Kalajoki 170 kalium 13, 16, 40, 41, 45-47, 57, 59, 63-65, 68, 88, 93, 95, 173, 205, 207, 209 kalkitus 50,68-71,210 kalkkikivijauhe 69 kalsium 13, 16, 40, 41, 46, 47, 50, 56, 57, 59, 63-73, 92-95, 173, 209 kampakuusi 78, 79 kangaskynsisammal 151, 152 kangasmaat 22, 54, 57, 69, 70, 72, 105, 107, 111, 137, 161, 194, 199 kangastinajäkälä 140 karike 46, 48,96, 141, 147, 193, 197, 200 karikepussi 51 karikesato 46, 147 ka ri ketutki m ukset 141 Karvia 167 kaskeaminen 10, 11, 24 Kaskinen 170 kasvihuoneilmiö 33 kasvitauti 25 kasvuindeksi 34, 36, 37, 89 kationit 16, 56, 57, 61-65, 206 kationinvaihto 37, 57, 62, 65 kationinvaihtokapasiteetti 57, 206, 209 kationinvaihtopaikat 61, 65 kaukokulkeuma 1 15 Kemijärvi 160 kerrossammal 140, 151, 152 kertainventoinnin koealat 102, 103, 132, 133, 137, 200, 201, 203 kevätmäntypistiäinen 1 86, 187 kiiltokuusijäärä 130 kirjanpainajat 130 kirvat 28, 177, 188, 197 kivennäismaa 46, 48, 51, 52, 54-56, 58, 64, 65, 67, 69, 70 koealajärjestelmät 200 koivu 11,24,41-43,159,166,167, 185 koivunruoste 185 Kostamus 115 kromi 21, 155, 156 kuivalaskeuma 16,43, 171, 172, 193, 209 kuivapoltto 205 kuivuus 134 kulosammal 140 kulotus 24, 68, 72 kunnostuslannoitus 71 kuntotunnukset 75, 77 Kuola 18, 101, 115, 141, 145, 195 kupari 21, 47, 154, 156, 157, 164, 176, 177, 181, 183, 205, 207 kutikula 19 Kuusamo 160 kuusen harsuuntumistyypit 78 kuusen latvustyypit 79 kuusenneulaskariste 1 29, 134 kuusensuopursuruoste 27 kuusenoksakirjaaja 130 kuusentähtikirjaaja 131 kuusi 11, 36-38, 40, 42, 43, 55, 58, 78-95, 103-125, 127, 129, 132, 133, 136, 142, 146, 148, 150, 159, 168, 169, 177, 195, 220 kylmänkestävyys 122 käpysato 36, 116-118 L laakakuusi 78, 79 lannoitus 35, 71, 72 laskeuma 13-18, 20, 24, 33, 38, 40, 41, 43, 45, 49, 50, 58, 60, 67, 70 latvusten kunto 102, 173 Lautakotaoja 164, 165 LECO-laite 208 lehtikato 166, 167 lehtipuiden suosiminen 73 leppä 11, 20, 24, 166, 167 leväpeite 148-150, 196 ligniini 52 liikkuvat ravinteet 47 linja-arviointi 200 Lophodermium picea 129 lumituhot 26, 134, 136, 137 lumihome 130 luonnonhuuhtouma 60 lupot 137, 140-143, 147, 148 lusto 33 lyijy 155, 156, 207 217 Metsäntutkimuslaitos M maanmuokkaus 24, 71 maannousema (ks. juurikääpä) maaperän happamoituminen 194 maaperän kuparipitoisuus 181 maatuneisuus 60 maavesi 44, 61, 62, 209, 210 magnesium 13, 16, 41, 45-47, 57, 59, 64, 65, 68, 69, 71-73, 88, 92-95, 162, 172, 173, 194, 205, 209 mangaani 47, 57, 59, 63, 64, 166, 205, 207 AAekrijärvi 45, 46 Melanophila formaneki 178 mesisieni 127 MESTA 189 metallikationit 61-65 metsien ikärakenne 30, 32, 34, 74 metsien kasvu 22, 23, 30-38 metsien puuvaranto (ks. metsävarat) metsikkösadanta (ks. sadanta) metsikön ravinnekierto 44 metsälaiduntaminen 1 1 metsälauha 140, 171 metsämaan happamuus 55, 199 metsämaan viljavuus 23, 24 metsäpalot 10-12 metsätuhot (ks. myös abioottiset tuhot, hyönteistuhot, tuhohyönteiset, sienituhot, tuulituhot) 105, 133-135, 190 metsävarat 30, 38, 198 miinaajat 28 mikrobit 45, 48-53, 68, 72 mikrobodi 120, 123 mineraalit 44, 61 mineralisaatio 44, 46, 70,210 mitokondrio 120 molybdeeni 47, 205 monikirjaajat 130 Montsegorsk 145, 146 moreenimaat 22 museonäytteet 141 mykorritsat 20, 210 myrskyt (ks. tuulituhot) myyrät 130 männyn harsuuntumistyypit 80 männynneulaskariste 130 männynversosurma (ks. versosurma) Mäntsälä 91 mänty 10, 11, 27, 29, 35-37, 41-43, 45-47, 52, 58, 79-82, 84, 87, 90, 92-1 12, 1 15-122, 127-133, 1 36- 138, 142, 146, 152, 159-165, 168-171, 175-187, 195-197, 221 mänty-yökkönen 1 30, 1 86, 187 mäntymesisieni 127 mäntymittari 1 30, 1 86, 187 mäntypistiäistuhot 179 märkyys 134 märkälaskeuma 16, 171, 210 märkäpolttomenetelmä 205 N naavat 137, 140-143, 147, 148 nahkajäkälät 140 natrium 57, 59, 205, 207 nauhakuusi 79 neulaskarikkeen määrä 96, 97 neulaskariste 27 neulaskato 86, 115, 159 neulasmassa 36, 85, 86, 197 neulasten ikä 92 neulasten keltakärkisyys 107, 110, 196 neulasten solurakenne 120 neulasten variseminen 80, 96 neulasten värierot 110 neulasten värioireet 77, 88, 107, 115 neulasten väriviat 134, 196 neulasvuosikerrat 76, 80, 98, 100, 107, 168 neutraloituminen 61, 62, 65 Nikel 145 nikkeli 155-157, 176 nila 28, 47 nitraatti 40, 41, 49 nitraattityppi 171 nitrifikaatio 49 nuotiosammal 140 Nurmijärvi 168 O ohutjuuret 56 ojitus 35 oksatuhot 102, 110 orgaaninen kerros 48 otsoni 15-22, 27, 33, 88, 89, 123, 196 otsonikaasutuskokeet 123 Oulanka 17 Oulu 115 Outokumpu 195 218 Metsäluonto ja ilmansaasteet P pakkanen 88, 133, 134, 136 pakkastuhot 161 paksuuskasvu 97 palleroporonjäkälä 140 Parkano 51, 65, 66 Pello 160 pH 24, 43, 45, 49, 51, 54, 56, 59, 66, 67, 69, 73, 185, 186, 188, 206, 209, 210 pienihavukirva 134 pienikuusikääriäinen 134 pihkakääriäinen 134 pihkavuoto 111, 113, 114 pihlaja 166 pikikärsäkkäät 130 pikkumäntypistiäinen 1 86, 187 pilkkumäntypistiäinen 130, 179, 180, 186, 187 pintamikrobit 150 pintaturve 59, 60 pioneerilajit 140 plasmaemissiospektrometri 207 plastoglobulit 120-125 podsoli 23, 64 podsolimaannos 54 pohjamaa 64, 65 Pohjankangas 195 ponderosamänty 88 primaariversot 77, 11 1 puiden elinvoimaisuus 75 puiden kasvu 198 punalatikka 28, 29, 1 30, 134 punamänty 27 Punkaharju 96 puolukka 152 puolustusreaktiot 183 puskurikyky 24, 50, 51, 57, 61- 63, 175, 194, 199 puulajivalinta 24, 73 puunkorjuu 12, 24, 60, 133 puuston yli-ikäisyys 192 pystynävertäjä 130, 177, 178 pysyvät koealat 201, 202 R Raahe 57, 115, 194, 195 raakahumuskerros 70 raita 166 Ranua 160 rapautuminen 22, 44, 55, 61, 62, 64 raskasmetallit 18, 21, 33, 57, 176, 187, 194, 195, 199 rauduskoivu 185 rauta 21, 47, 57-59, 61-65, 154, 156, 176, 182, 205, 207, 209 ravinnekationit 64 ravinnekierto 40, 44, 46, 47, 62, 21 1 ravinnetase 44, 193, 21 1 Rhizosphaera kalkhoffii 27, 129 rikastumiskerros 56, 58, 64, 65 rikki 14, 16, 20, 45, 46, 58, 60, 70, 92, 94, 95, 153, 154, 157, 172, 190, 194, 206, 209 rikkidioksidi 14, 123, 176 rikkidioksidikäsittelyt 27, 119, 151 rikkidioksidipitoisuus 163 rikkidioksidivauriot 88 rikkilaskeuma 13, 14, 16, 115, 172, 199 rikkiyhdisteet 92 Rovaniemi 99, 100, 147 runkotilavuus 31 runkovalunta 40 ruostesienet 27, 1 27, 137 Ruotsinkylä 51, 91 ruskomäntypistiäinen 26, 130, 134, 179, 186-188 rypäsmäntypistiäinen 186 ryväsotanta 200 S sadanta 40, 43, 46, 61, 65, 193, 210 sadetus 58, 59, 188 sadevesi 40-44, 65, 67, 1 84, 1 88, 193, 199 Salla 67, 68, 92, 93, 146, 160-165 sammalet 139, 195 Savukoski 146 seinäsammal 140, 152 sekundaariversot 76-78, 110, 112 selluloosan hajoaminen 51 sianpuolukka 141 siemensato 36, 147 sienituhot 9, 20, 26, 27, 76, 77, 88, 127-130, 133, 136-138, 150, 163, 167, 183-185, 197 sinkki 47, 177, 182,205,207 solulima 120-124 solurakennemuutokset 121 219 Metsäntutkimuslaitos soluvauriot 19, 123 sormipaisukarve 143, 144, 147, 148, 153-155, 157, 195 stressi 19, 27, 28, 75, 76, 1 14, 119 strooma 120-124 sukkessio 10 sulfaatti 40, 41, 43, 54, 66, 67, 21 1 suomuniluri 177 Suonenjoki 120 suopursuruoste 129, 134 surmakka (ks. versosurma) Sätsi 67, 164, 165 T taimettuminen 181 talveentumishäiriöt 176 talveentumiskokeet 120 taudinkestävyys 184 tervanpoltto 1 1 tervasroso 27, 80, 127, 133, 134, 136 Tornio 57, 194, 195 tuhka 13, 58, 72 tuhkalannoitus 72 tuhohyönteiset 9, 12, 20, 25, 26, 28, 88, 130, 134, 176, 180, 186-188 tukkimiehentäi 130, 131 turkistarhat 1 15, 140, 1 70-175, 194 turvemaat 22, 35, 58, 60, 69, 70-72 tuulituhot 26, 133, 136, 137, 159, 170, 171, 195 Tuusula 51, 65, 66, 85, 87, 91, 93, 168 typenoksidit 13,209 typensuosijat 140 typpi 13, 15, 16, 18, 20, 21, 28, 33, 35, 41, 42, 45-47, 51, 59, 70, 72, 73, 92-95, 153, 154, 174, 207, 209 typpihappokaasutukset 119, 123 typpilaskeuma 13, 15, 16, 115, 148, 170, 171, 194, 199 tyvilaho 127 tyvitervastauti 127 tähtikirjaajat 130 tärkkelysjyvänen 120, 121 u ukkoniluri 130 Utö 17 V vaakanävertäjä 130 vadelma 140 vahvat hapot 207 vajovesi 46, 67, 68, 21 1 vallitsevat latvuskerrokset 83 vallitut latvuskerrokset 83 valtakunnan metsien inventointi (ks. VMI) vanhat metsät 12, 26, 30, 37, 45, 46, 76, 77, 79, 105, 107, 110, 111, 1 14, 115, 152, 183, 192, 198 Vantaa 168 vapaa sadanta 40, 21 1 variksenmarja 141 varstasammalet 140 versoruoste 27, 127 versosurma 27, 36, 128, 133, 1 36 138, 162, 163, 165, 184, 185, 197 versosyöpä (ks. versosurma) vesinäytteet 204 vesitalous 21, 26, 28 vetyionit 16, 46, 63, 67, 209, 210 vetyionilaskeuma 13,41 viherhiukkaset 120-125 viherkuprujäkälä 144 viherlevät 144, 148, 149, 171, 195 viirumäntypistiäinen 1 86, 187 viljavuus 10,20,23,24,51,54,55, 58, 67, 73, 74, 159, 164, 194, 195, 199, 21 1 Vilppula 147 Virolahti 16, 17 vitaliteetti (ks. elinvoimaisuus) VMI 30, 31, 33, 35-38, 54, 89, 102 103, 132, 133, 135, 145, 152, 200, 201 vuorimänty 99 vuosilusto 33 Y yli-ikäiset metsät (ks. vanhat metsät) ylispuut 83 ytimen nävertä jät 1 30, 134 • • A Ähtäri 16, 17 äkämät 28 220 Kuusen harsuuntumisen eteneminen. Valokuvat: Erkki Oksanen. Metsäluonto ja ilmansaasteet Kuusen ja männyn harsuuntumissarja 221 Männyn harsuuntumisen eteneminen. Valokuvat: Erkki Oksanen Metsäntutkimuslaitos Etukansi: Sormipaisukarve-jäkälää kuusen oksalla. Takakansi: Kuusen neulasilta eristettyä ja ravintoalustalla kasvatettua viherlevää. Valokuvat: Erkki Oksanen. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 446 Tätä julkaisua jakaa Metsäntutkimuslaitoksen kirjasto, PL 18 01301 Vantaa