Päävalikko:

Olet nyt osiossa: Luonto muuttuu...

Voit valita jonkin muun ekologian aiheen allaolevasta kuvapohjaisesta listasta
(tai muun aiheen päävalikosta)!


Luonto muuttuu...

Valitse tarkempi aihe allaolevista:


Yleistä

Muutoksia ekosysteemien toiminnassa...

Eliömaailmassa mikään ei ole pysyvää; emme kuitenkaan hevin havaitse hitaita tai pieniä muutoksia.

Kuva ekosysteemien tasapainotilasta samoin kuin ihmisten luomat käsitteet kliimaks-aste, yli-ikäinen metsä tai itsemurhakuusikko ovat ekologisessa mielessä harhakuvia tai ainakin yksipuolisia.

Vaikka monilla pohjoisilla eliöillä onkin takanaan pitkä evoluutio, etsivät lajit ja ekosysteemit - varsinkin esiintymisalueensa äärirajoilla - yhä uusia ulottuvuuksia voidakseen menestyä ympäristötekijöiden muutospaineessa. Sietokyvyn äärirajalla käydään suurinta kamppailua olemassaolosta.

Totaalinen tuho on luonnossa kuitenkin aika harvinainen, mikäli tarkastelun aikaväli on riittävän pitkä.

Sukkessiolla eli seurannolla tarkoitetaan tavallisesti eliöyhteisössä ajan myötä tapahtuvia lajistollisia muutoksia/muutossarjoja. Sukkessiota käsitellään tarkemmin tämän ohjelman luvussa 'Sukkessio'.

Kts. myös 'Vaellusreittejä jääkauden jälkeen', 'Ekokatastrofeja' ja 'Nykymaailmassa tapahtuu'!

 

Luonnossa on paljon geneettistä vaihtelua samankin kasvilajin tai populaation piirissä.

Tällä seikalla on ehkä suurempi merkitys systeemin rakenteen ja toiminnan kannalta kuin nyt tiedostammekaan. Tietysti on tärkeää sopeutumisen kannalta katsoen, että pohjoiset populaatiot pysyvät riittävästi erillään etelän populaatioista. Tämä on varmistettu mm. siten, että kasvit kukkivat pohjoisessa hiukan myöhemmin kuin etelässä, joten - jos etelän siitepölyä leviää tuulen mukana pohjoiseen - leviää se turhaan: pohjoisen kasvit eivät vielä ole vastaanottavassa tilassa! Mutta silloin tällöin kukinta on lähes samanaikaista: etelän geeniainesta tulee pohjoisenkin kasveihin. Ehkä tällaiset jälkeläiset nykytilanteessa usein kuolevat, mutta jos ilmasto lämpenee, saattaa tilanne olla toinen.

Ne lukuisat toiminnalliset ja rakenteelliset keinot, joita luonto käyttää hyväkseen sopeutuessaan pohjoisen ankariin oloihin, rakentuvat monimuotoisuuden varaan. Kasvilajit ylläpitävät runsasta geneettistä vaihtelua myös levinneisyytensä äärirajoilla, josta osaltaan rakentuu luonnon monimuotoisuus. Näin kasvilajit - ja yleensä luonto - ylläpitää sopeutumismahdollisuuksia vuodesta toiseen vaihtelevien ilmastotekijöiden paineessa. Lisää: sopeutuminen!

Kuva yllä: Esimerkiksi Lapin tunturialueilla tapahtuu tänä päivänäkin monenlaisia muutoksia ekosysteemeissä/kasvipeitteessä.
On usein vaikeaa selvittää, ovatko muutokset luonnollisia (esim. lajien välinen kilpailu), vai onko ihmisellä oma osuutensa
muutoksiin (mm. kasvihuoneilmiö). Kaaviosta käy ilmi mm., että jäkälikköjen määrä on muutamassa vuodessa merkittävästi vähentynyt samalla kun tunturikoivikoiden määrä on lisääntynyt. Jäkälikköjen väheneminen johtuu ainakin osaksi
poronlaidunnuksesta. Kts. myös: Muutoksia metsävarvuston peittävyyksissä!


Tapahtui ennen...

Jääkausi

Aikojen kuluessa ovat luontomme eliöstöt ja ekosysteemit muuttuneet monin tavoin. Koska jääkaudet muokkasivat luontoamme paljon, on niiden jälkeinen aika - viimeiset 10 000 vuotta - historiansa puolesta paremmin tunnettua kuin ennen jääkausia vallinnut aika. Eliöiden nykylevinneisyyteen vaikuttavat ekologisten tekijöiden ohella mm. historialliset tekijät. Esim. maaperämme oli jääkauden päättyessä ilmeisesti runsasravinteisempaa kuin nykyisin.

Viimeksi kuluneiden kahden miljoonan vuoden aikana on Euroopassa ollut useita jääkausia ja niiden välisiä (interglasiaalisia) lämpimämpiä ilmastojaksoja. Viimeinen suuri jäätiköityminen eli Veiksel-jääkausi alkoi n. 120 000 vuotta sitten ja päättyi n. 11500 v. sitten (vanhan tiedon mukaan n. 10000 v. sitten). Välillä oli jopa tuhansien vuosien pituisia leutoja jaksoja. Niiden aikana kasvillisuuskin ehti palautua Suomeen, ainakin pääosaan maatamme. Ennen Veiksel-jääkautta lienee Suomessa kasvanut esim. pyökkimetsiä aina Oulun korkeudelle saakka.

Kuva (yllä) esittää tilannetta viimeisen jääkauden ollessa laajimmillaan (n. 20 000 vuotta sitten).
Fennoskandian peitti paikoin jopa yli 3 kilometrin paksuinen jäätikkö.

Merenpinta oli viimeisten jääkausien aikaan n. 100 metriä nykyistä alempana.
Vrt myös: pohjoinen ilmasto!, sukkessio!

Refugioteoria

Kuva yllä: Eliöiden mahdollisia jääkausien aikaisia talvehtimisalueita kutsutaan ns. refugioiksi.
Refugioina ovat olleet Jäämeren ja Atlantin rannikon jäättöminä pysyneet alavat rantamaat
ja korkeat vuorenhuiput, ns. nunatakit. Rantamaita paljastui meren alta,
koska veden pinta oli jääkausien aikana alhaalla (vettä sitoutui jäähän).
Muinaiset nunatakit on 'tunnistettu' korkeista ja terävistä vuorenhuipuista,
joita jäät eivät ole pyöristäneet.

Refugioteorian mukaan joukko tunturikasveja - ja ehkäpä myös joitakin tunturieläimiäkin (esim. lintuja, jyrsijöitä?) - olisi 'talvehtinut' yli viimeisten jääkausien Kölin tuntureilla, nunatakeissa ja/tai Norjan ja Kuolan rannikoilla, joissa merenpinnan ollessa jääkausien aikana alhaalla, oli alavaa, jäätöntä maata. Tämä ns. refugioteoria ei kuitenkaan ole kaikkien tutkijoiden hyväksymä. Lisää: sentriset lajit!, sopuli!

Eliöiden saapuminen Suomeen

Eläimet muuttivat Lappiin jääkauden jälkeen etelästä (Euroopasta), idästä (Siperiasta)
ja jopa pohjoisestakin (arktiselta alueelta), kts. kartta! Eteläistä aineistoa Lapissa edustavat
mm. metsämyyrä, metsäpäästäinen ja näätä. Siperialaista ainesta ovat mm. metsäsopuli, ahma ja hirvi.
Arktiseen eläimistöön kuuluvat mm. tunturisopuli, tunturipeura ja naali. Lapin läänin eteläosissa
kohtaavat eräät arktis-siperialaiset lajit eurooppalaisia lajeja.
Pikkukuovi ja järripeippo korvautuvat siellä eteläisiin isokuoviin ja peippoon.

Kuva vas.: Jään reunan peräytyessä oli Fennoskandiassa vielä iso jäätikkö Baltian jääjärven aikaan.
Joitakin todella kylmän ilmaston lajeja saattoi silloin pyrkiä idästä Fennoskandiaan.
Vielä myöhemminkin, Yoldiameren aikana, jää ja meri rajoittivat eliöiden vaellusta etelästä päin.
Kuva oik.: Jääkauden jälkeiseltä historialtaan lapinvuokon kaltaisia lajeja on muutamia muitakin.

Jään eteläreunan tienoille pysähtyi joidenkin Alpien tuntumassa yli jääkausien viettäneiden lajien leviäminen. Kun sitten ilmasto alkoi lämmetä (Yoldiameren aikana), eivät nuo etelästä tänne pohjoiseen pyrkivät lajit - ainakaan kaikki - kyennetkään enää siirtymään pohjoiseen, sillä metsäkasvillisuus - koivu ja mänty - rajoitti tunturikasvien levintää. Näin esim. lapinvuokko (Dryas octopetala) hävisi - 'kuoli saappaat jalassa' - etelään, Karjalan kannakselle, Tanskaan ja Etelä-Ruotsiin (kts. kuva yllä oikealla!). Pohjoisessa oli vielä n. 9000 v eKr laajoja tunturipaljakoita (ehkä jopa tundramaista kasvillisuutta) mm. Saariselän maisemissa (kts. allaoleva 1. kartta).

Koivumetsien valta-aseman jälkeen (n. 8000 v. eKr) alkoi mäntymetsä-saarekkeita ilmestyä ensin Jäämeren lauhkeille rannikoille (mm. Varangin vuonon alueelle, kts. ylläolevaa 2. karttaa!) Mäntymetsät olivat Lapissa laajimmillaan n. 6000 - 4000 v eKr. Mäntyjä kasvoi aina 700 m korkeuteen saakka; puuttomat paljakat olivat silloin vähissä!

Lisää: Seija Kultti, 2004, väitöskirja.

Mänty vetäytyy pohjoisessa...

Sittemmin - noin 4000 vuotta sitten - ilmaston jäähtyessä männyn pohjoisraja alkoi siirtyä etelämmäs, suunnilleen nykylevinneisyyden tasolle. Vuonojen pohjukoihin ja jokilaaksoihin jäi kuitenkin mäntymetsiä. Männyn runkoja on säilynyt monissa Lapin pikkujärvissä. Tunturipaljakoiden pinta-ala kasvoi lähes Uudenmaan läänin kokoiseksi. Samoihin aikoihin alkoi kuusi lähestyä Suomea idästä/kaakosta käsin.

Kuusi saapuu...

Kuusi (Picea abies) saapui Suomeen koilliisesta ja idästä verraten myöhään (n. 5500 vuotta sitten) ja nopeasti, mutta ei ole vieläkään ehtinyt 'valloittaa' esim. Norjan länsiosia (kuva yllä). Lisää: kuusen tulo!

Lisää: jokivarsivaelßtajat!

Nykymaailmassa tapahtuu...

Tunturikoivu pulassa...

Tunturikoivu (Betula pubescens ssp. czerepanowii) on hyvä tämän päivän esimerkki uusia ulottuvuuksia etsivästä kasvista. Se on syntynyt hies- ja vaivaiskoivun perintöaineksesta, mutta ei vielä ole saavuttanut itsenäisen lajin tunnusmerkkejä. Pohjoisessa käytettävissä olevien resurssien rajallisuus käy hyvin ilmi tunturikoivujen elämän sykkeessä. Näiden puiden talous heikkeni 1960-luvun lopulla ehkä kylmien kesien seurauksena siinä määrin, että puilla ei riittänyt resursseja puolustautumiseen tunturimittarin tai hallamittarin toukkia vastaan. Lisää: tunturimittari! Kummankin mainitun mittarin kannanvaihtelu on suurta (kts. kannanvaihtelu!).

Koivu puolustautuu eläimiä (tässä tapauksessa tunturimittarin toukkia vastaan) vastaan muodostaen sekundaariyhdisteinä fenoleja (karbolihappoa).

Linnut ovat - luonnollisesti - kiinnostuneempia niistä koivuista, joissa on niiden ravinnoksi kelpaavia toukkia. Uusissa tutkimuksissa (Elina Mäntylä, 2009: Kasvien ja lintujen väliset keskinäiset vuorovaikutukset: käyttäytyminen ja ekologinen merkitys) on osoitettu, että toukkien rasittamat puut erittävät monia yhdisteitä ja yhteyttävät vähemmän kuin toukattomat puut. Linnut saattavat haistaa koivun erittämiä hiiliyhdisteitä tai sitten ne havaitsevat heikentyneen yhteyttämisen aikaansaamia lehtien värimuutoksia - ja menevät syömään mittaritoukkia.

Kasvissa olevat hapettajaentsymit hapettavat koivun lehtien fenoleita, jotka muuttuvat polyfenolioksidaasiksi (puolustusaine). Kylminä keväinä koivu ei kykene ainakaan Lapissa aktivoimaan puolustustaan, jolloin mittarin toukksyövät koivut lehdettömiksi.Tunturimittarin toukat käyttävät useita muitakin ravintokasveja (ainakin, jos koivunlehet on jo syöty). Tunturikoivun lisäksi kiiltopaju (Salix phylicifolia) on hyvä tunturimittarin toukkien ravintokasvi.

Samantyyppisiä puolustusmekanismeja on useilla muillakin kasveilla (mm. puolukalla rikkakasveja vastaan). Tällaista puolustusmekanismia, jossa kasvit erittämiensä yhdisteiden avulla estävät tai rajoittavat toisten kasvien siementen itämistä, taimien kasvua jne. kutsutaan allelopatiaksi.

Tunturimittari ja hallamittari ovat silloin tällöin tuhonneet Lapin tunturikoivikoita. Tunturimittarin toukat saivat viimeksi 1960-luvulla aikaan Lapin suuren koivutuhon - ehkä suurimman ekokatastrofin, joka Lapin aikakirjoihin on koskaan merkitty! Utsjoen alueella tunturimittarin toukat söivät tunturikoivut lehdettömiksi noin 1300 neliökilometrin alueella. Myös laaja hallamittarin toukkien aikaansaama koivutuho on rekisteröity Utsjoen itäosissa vv. 2006-2008.

Tuhoalueelle saattoi jäädä joitakin eläviä koivuja/koivuryhmiä sellaisille paikoille, joissa oli muurahaispesiä. Muurahaiset syövät kaikenlaisia yönteisiä - myös tuntyurimittarin toukkia koivuista, joten nämä koivut säästyivät tuholta.

Kun koivujen lehdet oli syöty (porot täydensivät tätä tuhoa...), lisääntyi valo ja ravinteiden saatavuus entisen koivikon pohjalla, ja aluskasvillisuus muuttui monella tavoin, mm. heinittyen, jolloin jäkälät peittyivät heinikkoon. Poro alkoi syödä normaalia enemmän heinää. Samanaikainen jäkälän suuri radioaktiivisuus siis "hävisi heinikkoon", ja poronlihan radioaktiivisuus väheni aika nopeasti tästäkin syystä.

Uutta koivikkoa ei ole vieläkään - yli 30 vuotta tuhon jälkeen - kehittynyt kaikille tuhoalueille (vrt. allaoleva kartta!). Juuri metsänraja - puiden elämän sietoraja - voi siis helposti siirtyä jonkin häiriötekijän aikaansaamana. Kun metsänraja siirtyy, siirtyvät monet metsän eliöt sen mukana. Lapin suojametsäalueen ekologinen ja luonnonsuojelullinen merkitys on suuri, kun muistamme, että myös ihminen voi aiheuttaa tämänkaltaisen noidankehän pyörähtämisen.

Myös kevätkesällä 2004 oli varsinkin Kilpisjärven alueella paljon tunturimittarin toukkia. Mutta näyttää siltä, että koivut toipuivat tästä tilanteesta. Sensijaan tiedot kertovat munien talvehtineen 2004-2005 hyvin, joten odotettvissa oli kesällä 2005 lisää koivutuhoja, mutta sellasia ei tullut. Lisää: kannanvaihtelu!

Useat tunturilinnut eivät näytä juurikaan hyötyvän tunturimittarin ajottaisesta toukkien paljoudesta.

Myös hallamittari aiheuttaa vastaavia tuhoja. Kesinä 2006 ja 2007 hallamittarit tuhosivat tunturi- ja vaivaiskoivuja Utsjoen Nuorgamista etelään aina 40 kilometrin päähän. Lisää: hallamittari!

Tunturikoivun lehtiä käyttävät hyväkseen myös mm. monet lehtipistiäiset. Tässä tapauksessa ei koivu puolustautunut niinkään fenolien avulla (kuten tunturimittaritapauksessa), vaan lehtien kovuus ja vesipitoisuus vaikuttivat eniten pistiäistoukkien kasvuun. Lisää: Riipi, Marianna, 2004: Temporal variation and trade-offs in mountain birch chemistry and resistance to herbivores. - Väitöskirja, Turun yliopisto.

Tunturikoivumetsien ekologiaa on viime aikoina paljon tutkittu varsinkin Fennoskandian pohjoisosissa. Ylläoleva kaavio esittelee lähinnä tunturikoivun ja tunturimittarin keskinäisiä riippuvuussuhteita sekä muita tähän kokonaisuuteen vaikuttavia ympäristötekijöitä.

Kts. myös kirjallisuus, esim: Wielgolaski, F. E. (ed)., 2005: Plant Ecology, Herbivory, and Human Impact in Nordic Mountain Birch Forests. - Ecological Studies, 365 ss.

On myös havaittu, että eräät kasvit kykynevät lähettämään ilmateitse 'avunpyyntöjä' – jos tietyt hyönteistoukat syövät niitä. Kun eräät yökkösen toukat syövät lehtiä, erittää kasvi terpenoideja, jotka houkuttelevat ao. yökköstoukkien loisia paikalle! Loiset tuhoavat toukkia... Vain yökköstoukkien sylki saa kasvin aktiiviseksi; esim. lehtien leikkely tai terveiden lehtien sively ao. syljellä ei johda terpenoidien valmistukseen.

Viime aikoina ovat monet tutkijat kiinnittäneet huomiota kasvien puolustautumiskeinoihin. Esimerkkejä siitä, että kasvit kykenevät välittämään 'tietoja toisille kasveille tuholaisista', on jo koko joukko. Tämä tiedonvälitys on kemiallista: kasvit, joissa jo on tuholaisia, tuottavat ainetta, joka ilman kautta leviää toisiin kasveihin, jotka tunnistavat aineen alkaen sitten itsekin tuottamaan vasta-ainetta (esim. tiettyjä entsyymejä) tuholaisia vstaan. Viesti voi toisissa tapauksissa merkitä myös sitä, että kasvi alkaa tuottamaan aineita, jotka houkuttelevat paikalle tuholaisia syöviä hyönteisiä. Viestit voivat saavuttaa paitsi saman kasvilajin yksilöitä, myös jopa aivan eri lajejakin.

Aina eivät resurssit riitä siihen, että vasta-aineita tuotettaisiin aina, jolloin viesteillä on tärkeä merkitys sille, milloin vasta-ainemuodostus on todella tärkeää. Lisää: kasvien tuottamat haitta-aineet!

 

"Luonto muuttuu" eri osat täältä!

Tämän ruudun ylälaidasta saat muita ekologian osia!

Tai Päävalikosta muita luontoaiheita!