Kaisa-Riikka Mustonen kenttätutkimuksissa talvella

Tutkijatohtori jäljittää vesipisaran matkaa

Nuorempana musiikki veti tutkijatohtori Kaisa-Riikka Mustosta puoleensa, mutta kiinnostus luonnontieteisiin voitti. Nyt hän tutkii arktisen alueen virtavesiä Oulun yliopistossa. 

Musiikkilukion suorittaneella Kaisa-Riikka Mustosella oli edessään valinnan paikka: musiikki vai tiede? Mustonen oli tehnyt omaa musiikkia ja keikkaillut yläasteelta asti. Toisaalta kiinnostus luonnontieteisiin oli vahva. 

Nyt Mustosella on kaksi elämää. Toinen intohimo on solistin rooli bilebändi Partypilamissa, joka on ollut pystyssä noin seitsemän vuotta. Vaikka bändillä on ollut jonkin aikaa hiljaiseloa, se on vielä voimissaan. Tänäkin vuonna oli tarkoitus soittaa keikka Turun Down by the laituri -festivaalilla, joka kuitenkin peruuntui koronatilanteen takia. 

Toinen maailma aukesi Oulun yliopiston biologian laitoksella (nykyisin Ekologian ja genetiikan tutkimusyksikkö), johon Mustonen päätti hakea lukion jälkeen. Vesielementti vetäisi Mustosen mukaansa. Virtavesiekologian ryhmä oli laitoksella vahva ja johti Mustosen tutkijan uralle luontevasti. 
”Siinä ei ehtinyt maisteriksi valmistumisen jälkeen kauaa miettiä mihin ryhtyisi, kun sain puhelinsoiton vapaasta jatko-opintopaikasta”, Mustonen kertoo. 

Hän tutki väitöskirjassaan jokien virtaamissa ilmastonmuutoksen myötä tapahtuvia muutoksia ja niiden vaikutusta jokien pohjaeläimiin. Koska pohjaeläimet ovat sopeutuneet hyvin vuodenaikojen eroihin, esimerkiksi lumen sataminen vetenä ja kevättulvan ajankohdan muuttuminen ilmastonmuutoksen vaikutuksesta haittaavat niiden elämää. 

Veden sormenjälkeä tunnistamassa

Nyt Mustonen työskentelee hyvin erilaisessa projektissa. Hän on tutkijatohtorina ryhmässä, jota johtaa professori Jeffrey Welker. Welker on University of the Arctic -verkoston tutkimusjohtaja ja professori sekä Oulun että Alaskan yliopistoissa. Ryhmä tutkii veden isotooppeja arktisella alueella. Isotoopit ovat alkuaineen eri muotoja, jossa atomin ytimessä olevien neutronien määrä vaihtelee. Isotooppien avulla voidaan selvittää, mistä vesi on peräisin. Mittauksia voi tehdä esimerkiksi purojen vesistä, sadevedestä ja ilman vesihöyrystä. Ryhmä määrittää veden isotooppiarvon, josta voidaan jäljittää veden matka vaikkapa sadepilvestä metsämaan kautta puroon, tai selvittää, mistä sadeveden tuonut pilvi on tullut ja mitä se on kokenut matkalla. Isotooppiarvo toimii veden sormenjälkenä. 

Miksi tällainen tieto on tärkeää? 

”Tässä tutkitaan isoja asioita isolla skaalalla. Veden kierto ja ilmasto-olosuhteet tulevat muuttumaan arktisella alueella, koska ilmasto lämpenee ja merijää vähenee koko ajan. Kun meri on vapaa, ilmaan haihtuu enemmän kosteutta. Isotooppien avulla yritetään saada tietoa siitä, mihin suuntaan olosuhteet muuttuvat. Yritetään selvittää muun muassa sitä, miten muutokset vaikuttavat lopulta siihen, missä sataa milloinkin ja mistä satava vesi on peräisin. Yksi kysymys on se, millaisia vaikutuksia näillä muutoksilla on tulevaisuudessa vaikkapa makean veden varoihin, joita me täällä Suomessa olemme tottuneet pitämään melko lailla itsestäänselvyytenä ”, Mustonen kertoo. 

Siirtyminen virtavesiekologiasta isotooppimittauksiin oli hyppy tuntemattomaan. 

”Olen oppinut kahden vuoden aikana todella paljon asioita esimerkiksi ilmastotieteistä. Oma tieteellinen ajattelu on avartunut ja osaan nyt ajatella isommassa mittakaavassa. Isoin asia on se, että kaikki oikeasti liittyy kaikkeen, eikä mikään ole yksinään juuri mitään. Lisäksi tietysti laitteista olen oppinut monta tapaa, joilla ne eivät toimi”, summaa Mustonen. 

Hän on keskittynyt isotooppien mittauksissa virtavesiin. Mustosen ryhmä on hyvin kansainvälinen ja tutkijat työskentelevät eri puolilla arktista aluetta tutkien vesihöyryn, sadeveden ja jäätiköiden isotooppeja.

Veden sormenjälkeä tutkitaan esimerkiksi Pallaksen tutkimusasemalla. Pallaksella sijaitseva isotooppianalysaattori on osa laajempaa verkostoa nimeltä Arctic Water Isotope Network (AWIN). Verkostoon kuuluu kahdeksan asemaa ympäri arktista aluetta esimerkiksi Alaskassa, Grönlannissa ja Huippuvuorilla. Verkosto tukee valtavaa MOSAiC-tutkimusretkeä arktiselle alueelle. 

”Vaikka arktisuus mainitaan Oulun yliopiston sloganissakin, uskaltaisin väittää, että ryhmämme myötä tämä suuntaus on voimistunut entisestään – me viemme Oulun yliopiston tutkimusosaamista ihan oikeasti arktiselle alueelle”, Mustonen sanoo. 

Vesinäytepulloja Mustosen tutkimuskohteena olevan puron penkereellä. Vesinäytteistä analysoidaan myöhemmin mikrobiyhteisöjen rakennetta. Kuva: Kaisa-Riikka Mustonen

Purosta ilmakehään, ilmakehästä puroon

Mustosen tuorein projekti pohjaa pitkälti hänen työhönsä veden isotooppien parissa. Koneen säätiön rahoittamassa tutkimuksessa on tarkoitus tutkia ensinnäkin sitä, miten suuret arktisen alueen muutokset veden kiertokulussa heijastuvat valuma-alueille, kuten puroihin ja pohjavesiin. Mukana on myös biologinen näkökulma. Mikrobiyhteisöjä tutkimalla Mustonen haluaa saada selville, onko purossa virtaavan veden lähteen muutoksilla vaikutusta siihen, millaisia mikrobiyhteisöjä purossa kulloinkin esiintyy. 

Veden lähde on tärkeä tieto paitsi Mustoselle, myös mikrobeille, jotka toimivat ekosysteemin pohjatason tuottajina hajottaen kuollutta ainesta. Jos puron vesi on valuntavettä suolta, mikrobeilla on paljon ravintoa. Jos taas purossa virtaava vesi on pohjavettä, siinä on vain vähän kulutettavaa materiaalia. Hajottaessaan aineita mikrobit voivat vapauttaa kasvihuonekaasuja (hiilidioksidia ja metaania). Veden lähde on siis kiinteässä yhteydessä hiilen kiertoon. Mustosen tutkimuksen avulla yritetään ymmärtää paremmin näitä yhteyksiä, jotka vaikuttavat pohjoisten valuma-alueiden kasvihuonekaasujen päästöjen lisäksi moniin muihin asioihin. 

Juuri eri tekijöiden yhteisvaikutusten ja mittakaavojen mukaan tuominen antaa Mustosen tutkimukselle sen uutuusarvon. 

”Kaikkia näitä palasia, arktisen alueen ilmastollisia muutoksia, hiilen kiertoa, veden kiertoa ja mikrobien roolia niissä, on tutkittu paljon erikseen. Tässä raapaistaan ensimmäistä kertaa pintaa globaalin ja pienen paikallisen skaalan linkkien ja yhtäläisyyksien osalta. Ryhmämme todella kattavien isotooppimittausten avulla on ensimmäistä kertaa mahdollisuus liittää pienet muutokset puron mikrobiyhteisöissä globaaleihin arktisella alueella tapahtuviin muutoksiin”, Mustonen selittää. 

Mustosen tutkimuskohteena on pieni puro Pallas-Yllästunturin kansallispuiston alueella. Paikka on hyvä, sillä lähellä sijaitseva Metsähallituksen ja Ilmatieteen laitoksen ylläpitämä tutkimusasema tarjoaa loistavat puitteet tutkimuksen tekemiselle. Lisäksi tutkimuspuron valuma-alueella on tehty laaja-alaista tutkimusta jo vuosia. Ilmatieteen laitoksen, Luonnonvarakeskuksen, Ympäristökeskuksen, Metsähallituksen ja Oulun yliopiston vesi- ja ympäristötekniikan yksikön paikalta keräämät tiedot antavat hyvän pohjan uudelle tutkimukselle. Pieneltä valuma-alueelta on mitattu esimerkiksi virtaamia, pohjavesiä, lumen ja veden isotooppeja sekä suo- ja metsäalueiden kasvihuonekaasupäästöjä jo usean vuoden ajan. 

Welkerin ryhmän tavoitteena on tehdä samanlaisia mittauksia tulevaisuudessa Huippuvuorilla tiiviissä yhteistyössä muun muassa vesi- ja ympäristötekniikan yksikön kanssa. Tarkoitus oli tehdä sinne retki jo tänä kesänä, mutta pandemia esti aikeet.

”Minua ei haittaa reissun siirtyminen, sillä en olisi tulevan äitiysloman takia päässyt mukaan. Ensi vuonna voisin päästä!”, sanoo Mustonen. 

Mustonen mittaa kasvihuonekaasupäästöjä tutkimuskohteena olevasta purosta. Kuva: Kaisa-Riikka Mustonen


Lämpeneminen aiheuttaa ääri-ilmiöitä

Arktinen alue on toiminut jääkauden jälkeen tuhansia vuosia samoin. Nyt nopea lämpeneminen ei anna luonnolle mahdollisuutta sopeutua. Mustosen mukaan tulevaisuutta on hankala ennustaa. 

”Muuttujia on hirveästi ja kaikki liittyy kaikkeen. Lumella tulee olemaan suuri merkitys. Jos lumi tulee vetenä eikä varastoidu kinoksiin, voi olla, että pohjavesivarastot eivät täyty entiseen tapaan. Vuodenaikaisvaihtelu on pohjoisessa voimakasta. Jos se tulee muuttumaan radikaalisti, se vaikuttaa vesiemme tilaan”, Mustonen sanoo. 

Tänä talvena lunta on kuitenkin ollut Lapissa ennätysmäärin. Sekin on merkki ilmaston lämpenemisestä.

”Vaikka pohjoisten alueiden ilmasto keskimääräisesti koko ajan lämpenee, tällaiset valtavat lumimassat ja kovat pakkasjaksot ovat juuri niitä ääri-ilmiöitä, joita tämä ilmaston lämpeneminen aiheuttaa. Meidän tutkijoiden tulisikin aina muistaa tähdentää, että lyhyemmällä aikavälillä tässä on kyse ilmastonmuutoksesta, eikä ainoastaan ilmaston lämpenemisestä. Ilmaston lämpenemisen syyttäminen siitä, että värjöttelee maalis-huhtikuussa 30 asteen pakkasessa jo kolmatta viikkoa, voi tuntua oudolta, mutta juuri tästä näissä niin kuumissa kuin kylmissäkin äärioloissa on kysymys”, Mustonen selittää.

Yksi suurimmista muutosten aiheuttajista tulee olemaan arktisen jääpeitteen väheneminen. 

”Ollaan jo aika lailla siinä vaiheessa, ettei mietitä katoaako se, vaan mitä tapahtuu sitten kun se katoaa. Tähänkin kysymykseen toivotaan lisää selvyyttä tutkimuksesta. Ennen kuin ymmärretään paremmin yhteyksiä, joita meidänkin tutkimusryhmässämme tutkitaan, on vaikea ennustaa, millaista sadan vuoden päästä on”, Mustonen sanoo. 

Isojen asioiden kanssa työskenteleminen motivoi Mustosta: ”Ihanaa tässä työssä on se, että pääsen välillä kiipeilemään tunturiin. Kun luonto tulee lähelle, oma tekeminen konkretisoituu; hei, minä yritän tehdä hyvää sinulle!”

Tutkijan työssä moni muukin asia palkitsee. Omien tutkimustulosten julkaisun lisäksi Mustosesta on mukavaa pitää esitelmiä ja saada palautetta kollegoilta. Myös huomiot siitä, että oma opiskelija on oppinut jotain, tuntuu hyvältä. Oliko tutkijan tielle lähteminen siis hyvä päätös? 

”Olen tyytyväinen tähän valintaan. Olen saanut pitää musiikin vähän kuin toisena työnä ja saanut molemmat maailmat. Jos olisin mennyt täysillä mukaan musiikkimaailmaan, en voisi tehdä näitä juttuja mitä nyt teen”, Mustonen pohtii. 

Teksti: Aino Soutsalmi
Tiedeviestinnän maisteriopiskelija ja yliopistoharjoittelija Oulun yliopistossa

Kaisa-Riikka Mustoselle on myönnetty kolmivuotinen Koneen säätiön rahoitus, jonka avulla hän pääsee ensimmäisten joukossa kartoittamaan arktisen alueen globaalien ja paikallisten muutosten yhteyksiä. 
 

Viimeksi päivitetty: 7.9.2020