Ekosysteemit jäässä

Ekosysteemeillä on tapana sopeutua ympäristöönsä, jos niille antaa tarpeeksi aikaa siihen. Ekosysteemit pärjäävät ankarissakin olosuhteissa ja ovat usein myös riippuvaisia vallitsevista olosuhteista. Kahdessa uudessa tutkimuksessa annetaan esimerkki siitä, kuinka ekosysteemit ovat sopeutuneet jään läsnäoloon ja ovat jopa riippuvaisia jään läsnäolosta.

Jäätikköjen pinta elinympäristönä

Monien jäätiköiden pinnalla on maa-ainesta, joka voi toimia kasvien kasvualustana. Tällaiset jäätiköt ovat lisääntymässä, sillä jäätiköiden sulaessa pinnalle kasautuu maa-ainesta (tämä ilmiö havaitaan Suomessakin joka kevät, kun sulavan lumen pinta muuttuu tummaksi lumen seassa olleen maa-aineksen jäädessä lumen pinnalle). Uudessa tutkimuksessa Caccianiga ja muut ovat selvittäneet jäätikön pinnan roolia elinympäristönä. Tutkimus tehtiin Italian Alpeilla sijaitsevalla Miage-jäätiköllä.

Jäätikön pinta jaettiin ruutuihin ja jokaisesta ruudusta laskettiin kasvilajit sekä niiden yksilöiden lukumäärä. Lisäksi kirjattiin ylös maa-aineksen määrä, pinnan lämpötila ja jäätikön virtausnopeus. Kasvillisuuden ja ympäristömuuttujien välistä yhteyttä selvitettiin erilaisilla tilastollisilla analysointimenetelmillä sekä tietokonemalleilla.

Jäätikön pinnan kasvillisuus oli monimuotoista. Pinnalta löytyi 40 putkilokasvilajia, joiden joukossa oli myös puu- ja pensaslajeja. Virtaavan jäätikön päällä oleva kymmenen senttimetrin maa-aineskerros riitti kasvien kasvualustaksi. Jäätikön virtausnopeus oli merkittävin kasvillisuuteen vaikuttava asia. Jäätikön virtaus luultavasti vaikutti maa-aineksen vakauteen, mikä puolestaan vaikutti kasvien menestymiseen.

Löytynyt lajisto on samankaltaista kuin vuoristojäätiköiden lähistöltä yleensäkin löytyy, mutta lisäksi jäätikön pinnalta löytyi yleensä korkeammalla vuoristossa viihtyviä lajeja. Maa-aineksen peittämä jäätikön pinta voi toimia suotuisana elinympäristönä sellaisissa paikoissa, joissa jäätikön virtaus on riittävän vakaa. Jäätikön pinta voi toimia pakopaikkana normaalisti korkeammalla viihtyvälle lajistolle. Jäätiköiden pinta onkin saattanut säilöä tällä tavalla korkean vuoriston lajistoa menneinä hyvin lämpiminä aikoina (jolloin vuorenhuiput ovat muuten liian lämpimiä ympäristöjä) sekä myös jääkausien aikana (jolloin jää peittää laajasti maa-alueita).

Ikiroutaan sopeutunut ekosysteemi ja ekosysteemiin sopeutunut ikirouta

Siperian lehtikuusitaigalla on tärkeä rooli maapallon veden, energian ja hiilen kierrossa sekä ilmastojärjestelmässä. Viimeaikaiset havainnot ovat osoittaneet, että Siperian lehtikuusitaiga muodostaa yhdessä ikiroudan kanssa ilmasto-ekosysteemi -järjestelmän, mutta niiden välisen vuorovaikutuksen yksityiskohdat ovat olleet vielä paljolti hämärän peitossa. Uudessa tutkimuksessa Zhang ja muut ovat selvitelleet näitä yksityiskohtia. Tutkimuksessa käytettiin kasvillisuuden ja ikiroudan mallia, jolla paljastettiin kasvillisuuden ja ikiroudan vuorovaikutusprosessit.

Mallisimulaatioiden perusteella näyttää siltä, että nykyisissä ilmasto-olosuhteissa lehtikuuset pitävät yllä ikiroutaa säännöstelemällä ikiroudan vuodenaikaissulamista. Vastaavasti ikirouta pitää lehtikuusimetsää yllä tarjoamalla sille riittävästi vettä. Kun tilannetta simuloitiin ilman ikiroutaa, lehtikuuset menestyivät huonommin ja metsät muuttuivat mäntyvaltaisemmiksi. Myös muut kuivemmassa ympäristössä selviävät lajit pärjäsivät paremmin. Simulaatioissa näkyi myös se, että vaikka metsäpalot yleensä tuhoavat metsää, niin joissain tapauksissa niillä oli myös metsän menestymistä tukeva rooli.

Mallisimulaatioihin lisättiin myös ilmaston lämpeneminen. Tuloksien perusteella ikiroudan ja lehtikuusimetsän yhteistyö ei enää pysty toimimaan, jos lämpenemistä tapahtuu enemmän kuin kaksi celsiusastetta. Ilmaston lämmetessä Siperian lehtikuusimetsät näyttävätkin muuttuvan lajistoltaan tyypillisiksi pohjoisen metsiksi, jolla ei ole sidoksia ikiroutaan. Lehtikuusimetsien ja ikiroudan yhteistyö loppuu, millä on sitten omat vaikutuksensa maapallon veden, energian ja hiilen kiertoon sekä ilmastojärjestelmään.

Lähteet:

Marco Caccianiga, Carlo Andreis, Guglielmina Diolaiuti, Carlo D’Agata, Claudia Mihalcea, Claudio Smiraglia, Alpine debris-covered glaciers as a habitat for plant life, The Holocene April 18, 2011 0959683611400219, doi: 10.1177/0959683611400219. [tiivistelmä]

Ningning Zhang, Tetsuzo Yasunari and Takeshi Ohta, Dynamics of the larch taiga–permafrost coupled system in Siberia under climate change, 2011, Environ. Res. Lett. 6 024003 doi: 10.1088/1748-9326/6/2/024003. [tiivistelmä]