keskiviikko 23. toukokuuta 2012

Myyräjahdissa Lammilla



Vuosi sitten keväällä oli aika laittaa sukset lopullisesti naulaan ja keskittyä suorittamaan opinnot loppuun Jyväskylän yliopistossa. Kolmen vuoden opintovapaan ja täysipäiväisen hiihtämisen ohella alkoi kypsyä vihdoin ajatus siitä, että minusta tulee ehkä sittenkin isona opettaja, eikä ekologi. Ennen soveltuvuuskokeiden tuloksia päädyin kuitenkin hankkimaan gradupaikan Lammin biologiselta asemalta, sillä halusin varmistaa pitkän hiihtouran jälkeen itselleni mahdollisimman paljon tekemistä, jotta entisen elämän jättämä tyhjyys ei aiheuttaisi hankaluuksia ja takaisinpaluuaikeita kilpaladuille. Soveltuvuuskokeiden tulokset kertoivat hyvää ja myös opettajan pedagogiset opinnot alkoivat viime keväänä ja jatkuivat läpi tämän lukuvuoden Jyväskylässä. Takana on siis erittäin kiireinen ja työntäyteinen vuosi, mutta nyt kuitenkin gradu on kansissa ja maisterin paperit takataskussa hyvin vaiherikkaiden tapahtumien jälkeen.

Gradunprojekti pyörähti käyntiin toukokuun 2011 lopussa Lammin biologisella asemalla, jossa pääsin mukaan tutkija Lenka Trebatickan metsämyyrätutkimukseen. Lenka oli jo talven ajan seurannut Lammilla Puumala-viruksen (Puumala-virus aiheuttaa ihmisissä ns. myyräkuumetta) vaikutusta metsämyyrien aineenvaihduntaan ja sama projekti jatkui läpi kesän. Lenkan myyräprojektista saatiin lohkaistua minulle hyvä graduaihe, kun seurasin samaa myyräpopulaatiota kesän ajan jatkaen Lenkan tekemiä mittauksia myyrille. Alkukesän laitteiden ja mittausten opastuksen jälkeen Lenka häipyi Slovakiaan ansaitulle kesälomalleen ja myyräjahti ja mittaukset olivat minun vastuullani.

Lammin biologisen aseman läheisyydessä sijaitsevaan metsikköön oli sijoitettu myyrien pyydystämistä varten yli 100 loukkua. Loukut piti kiertää aamuin illoin tuoden kaikki uudet kiinnijäädyt myyräyksilöt laboratorioon erilaisia mittauksia varten. Myyrät piti ensin yksilöidä ja tarkistaa sukupuoli, sekä mitata paino ja ottaa verikoe. Verikokeen ottaminen tuntui aluksi aika rankalta, mutta hyvän näytteenottotekniikan oppimisen jälkeen sekin alkoi sujua ja loppukesästä verikokeen ottaminen onnistui jo metsässä, jolloin kaikkia myyriä ei ollut enää pakko raahata laboratorioon perusmittauksia varten.

Metaboliamittauksia varten myyrien piti viettää laboratoriossa kaksi päivää. Ensimmäisenä päivänä myyrien metaboliaa mitattiin juoksupyörän avulla ja toisena päivänä uimalla. Metaboliamittauksia varten oli rakennettu hieno juoksupyörälaatikko, jossa myyrien lepo- ja rasitusmetabolia pystyttiin mittaamaan. Rasitusmetaboliaa mitattaessa myyrien tuli juosta reilu 12 minuuttia juoksupyörän pyöriessä. Toisena päivänä rasitusmetaboliaa mitattiin laittamalla myyrät uimaan suureen kannelliseen lasipurkkiin, joka osoittautui itse asiassa paremmaksi menetelmäksi mitata rasitusmetaboliaa kuin juoksupyörä, koska myyrien oli pakko uida pysyäkseen pinnalla ja suoritukset olivat huomattavasti tasaisempia eri yksilöiden välillä.

Sama blues jatkui läpi kesän. Metsästä myyrät laboratorioon juoksemaan ja uimaan, myyrät takaisin luontoon ja uusia myyriä labraan mittauksiin. Loppukesästä myyräpopulaatio oli kasvanut jo moninkertaiseksi alkukesään verrattuna ja myyriä oli loukuissa parhaimmillaan (pahimmillaan) jopa yli 50. Onneksi Lenka tuli loppukesästä takaisin ja minun aikani Lammilla tuli täyteen ja aineiston analysointi ja gradun kirjoittaminen alkoi. Aineistosta saatiin tuloksia, mutta mitään tilastollisesti merkitsevää vaikutusta Puumala- tai lehmärokkoviruksella ei ollut metsämyyrien metaboliaan minun keräämän aineiston perusteella.

Lenkan laajempien tutkimustulosten valmistumista odotellessa suuri kiitos hänelle sekä ohjaajalleni Janne Sundellille sekä Lammin biologiselle säätiölle taloudellisesta tuesta.

Kirsi Perälä sai Lammin biologisen aseman Ympäristötutkiuksen Säätiön apurahan vuonna 2011.

maanantai 14. toukokuuta 2012

Härmätutkimusta hämäläisen pellon pientareella


Kasvitaudit vähentävät maataloudessa satoa ja niiden torjunta lisää työtä ja kustannuksia.  Maataloudessa taudinaiheuttajan epidemia voi kasvukauden aikana tuhota suuren osan kasvustosta. Luonnonpopulaatioissa ei yleensä tapahdu yhtä tuhoisia epidemioita vaan esimerkiksi heinäratamoa infektoiva härmää esiintyy Ahvenanmaalla vain 2-5 % luonnonpopulaatioissa. Heinäratamo-härmä – vuorovaikutuksen tutkiminen auttaa meitä ymmärtämään taudinaiheuttajan ja isäntäkasvin luontaista ko-evoluutiota.

Eri taudinaiheuttajia tutkittaessa luonnon populaatioissa on havaittu että taudinaiheuttajat voivat esiintyä yhteisinfektiona saman lajin eri genotyyppien infektoidessa yhtä aikaa samaa isäntää. Tutkimustietoa yhteisinfektion yleisyydestä ja sen vaikutuksista taudinaiheuttajan epidemiaan luonnonpopulaatioissa on kuitenkin vähän.  Aiemmissa tutkimuksissa Ahvenanmaan härmäpopulaatioista on löydetty ilmiasultaan erilaisia härmälinjoja. Molekylääristen menetelmien kehittyessä voidaan erotella samassa isäntäkasvissa ja – populaatiossa esiintyvät saman lajin geneettisesti erilaiset yksilöt. Heinäratamon härmän genomista on sekvensoitu itiöissä ekspressoituvat geenit ja niiden perusteella löydetty geenimerkkejä, joilla voidaan erotella ahvenanmaalaisten populaatioiden härmiä toisistaan.  Geneettisten analyysien perusteella tiedämme nyt että suurin osa härmäpopulaatioista koostuu geneettisesti erilaisista härmäyksilöistä ja että nämä ovat läheisessä kontaktissa toisiinsa. Voidaan siis olettaa että tämä yhteiselo vaikuttaa härmän toimintaan mutta onko se taudinaiheuttajan kannalta hyödyllistä vai haitallista? Entä kasville? Näihin kysymyksiin haen vastausta hämäläisen pellon pientareelta. Lammilla voin tutkia tätä Suomessa Ahvenanmaalle rajoittuvaa taudinaiheuttajaa ikään kuin luonnon laboratoriossa. Ahvenanmaalta kerätyistä sieni näytteistä valitsin kaksi, jotka olen tartuttanut heinäratamoihin yhdessä ja erikseen sekä seurannut niiden epidemiaa tutkimus ruuduissa. 

Toinen puoli tässä kiehtovassa kamppailussa on kasvin mekanismit reagoida härmäsienen infektioon.  Luonnonpopulaatioissa nähdään kasvin puolustusmekanismien monimuotoisuus ja kuinka hienosyistä perimältään vaihtelevien kasvi-sieni yhdistelmien vuorovaikutus on. Härmäsienen hyökkäys kasvin puolustusta vastaan etenee vaiheittain, ja osa kasveista pystyy estämään härmän tunkeutumisen kokonaan, osa voi hidastaa tai rajata sitä ja osa jää alttiiksi hyökkäykselle. Kuitenkin puolustusmekanismit reagoivat perimäänsä kirjoitetun kaavan mukaan eri tavoin eri härmäyksilöihin.

Kokeessani Lammilla halusin testata miten näiden puolustusmekanismien ylläpito vaikuttaa kasvin muihin ominaisuuksiin, kasvuun ja lisääntymiseen.  Jaoin kasvit eri ruutuihin ja seuraan kolmen kesän verran kasvin demografiaa, eli kasvien kasvua ja kuihtumista sekä uusien taimien syntyä. Valitsin kasveja, joilla on hallussaan resistenssigeenejä useita härmägenotyyppejä vastaan sekä kasveja jotka pystyvät rajaamaan härmän kasvua että alttiita kasveja. Erityisesti minua kiinnostaa kuinka tehokkaasti laboratoriossa mitatut puolustusmekanismit toimivat ja voivatko kasvit luonnonoloissa hillitä epidemiaa rajaamalla ja hidastamalla yksittäisten sienten itiöinnin kasvua.

Kokeen tuloksia voidaan hyödyntää taudinaiheuttajien epidemioiden ennustamisessa ja kasvien resistenssijalostuksessa.

Hanna Susi on saanut säätiön apurahan 2011 väitöskirjatutkimukseen.

Rahkasammal rakentaa ojitetun korven uudestaan suoksi


Luonnontilaiset korvet, kuusivaltaiset suot, ovat merkittäviä biologisen monimuotoisuuden keskittymiä, joiden määrä on Suomessa vähentynyt 60–80 % 1950-luvun jälkeen, ennen kaikkea ojitusten vuoksi. Aiemmin yleiset korvet on hiljattain ilmestyneessä luontotyyppien uhanalaisuuden arvioinnissa (Suomen ympäristökeskus 2009) luokiteltu vaarantuneiksi tai uhanalaisiksi. Metsäojitettuja korpia on ennallistettu valtion suojelualueilla 1990-luvun puolivälistä lähtien tukkimalla ojat, tavoitteena luonnontilaisen kaltainen ekosysteemi.

Teen väitöskirjatyötä metsäojitettujen korpien ennallistamisesta Helsingin yliopiston Metsätieteiden laitoksella (2009-). Sain LBAYS:n apurahan 2011 rahkasammalen yhteyttämistehon ja kasvun tutkimiseksi ennallistetuissa, ojitetuissa ja luonnontilaisissa korpiekosysteemeissä. Yhteyttämistehoa mittasi ja analysoi Laura Kangas, joka tekee aiheesta gradunsa. Laura on kotoisin Pohjois-Michiganin suomalaisalueilta Yhdysvalloista, ja gradutyössä ovat mukana sekä Helsingin yliopisto että Michiganin teknillinen yliopisto.

Huomattavin korven ojituksen myötä tapahtuva muutos on, että aiemmin vain mättäillä, puiden juurilla ja kannoilla vallinneet metsäsammalet syrjäyttävät rahkasammalet korven välipinnalta. Rahkasammalet ovat suon toiminnassa avainasemassa: ne luovat happamat olosuhteet, jotka estävät muiden kasvien kasvua ja muuttavat ekosysteemin fysikaaliset olot muodostamalla turvetta. Siksi rahkasammalten palauttaminen korven välipintaan on avain onnistuneeseen ennallistamiseen.


Yhteyttämisteho

Kangas, L., Maanavilja, L., Hájek, T., Juurola, E., Chimner, R., Tuittila, E.-S., 2012.  Sphagnum ecophysiology of restored, drained, and pristine boreal spruce swamp forests. Julkaisussa: Proceedings of the 14th International Peat Congress. International Peat Society. Ilmestyy kesäkuussa 2012.

Yhteyttämistehoa mitattiin tuoreista rahkasammalista ja seinäsammalesta Lammin biologisella asemalla kesällä 2011. Mittaukset toteutettiin neljänä viikon mittaisena jaksona aikavälillä toukokuu-elokuu, jotta tutkimukseen saatiin mukaan kasvukauden aikainen vaihtelu. Ekofysiologisissa mittauksissa tutkimuskohteina käytettiin 9 korpea (3 ennallistettua, 3 ojitettua ja 3 luonnontilaista), joista 6 sijaitsi Evon retkeilyalueella ja sen tuntumassa, loput 3 sijaitsivat Hyytiälän metsäaseman lähellä Juupajoella ja Orivedellä.

Mitattuun fotosynteesitehokkuuteen vaikutti eniten sammalen laji. Fotosynteesitehokkuus oli suurin märkien ympäristöjen lajeilla, kuten haprarahkasammalella (Sphagnum riparium). Suurin ero fotosynteesitehokkuudessa näkyi, rahkasammalten hyväksi, rahkasammalten ja seinäsammalen välillä.

Ennallistamisen jälkeen rahkasammalet pystyvät korkean vedenpinnan tason ansiosta levittäytymään ojista muualle korpeen ja lisäämään pinta-alaansa. Ennallistetuilla kohteilla oli paljon märkien ympäristöjen lajeja ja fotosynteesi oli tehokasta. Tällainen nopea tuotanto on tyypillistä häiriösysteemien lajeille. Luonnontilaiset kohteet käyttäytyivät sukkession myöhäisvaiheen ekosysteemien tapaan: maksimifotosynteesi oli alhaisempi, mutta valosaturaatio saavutettiin alemmilla valotasoilla. Kohteet jakautuivat siis märkiin ja häirittyihin (ennallistetut) ja kuiviin, vakaampiin (luonnontilaiset ja ojitetut)


Rahkasammalen kasvu

Rahkasammalten kasvua mitattiin korpikohteisiin asennetuilla verkoilla, joiden läpi sammalen annettiin kasvaa. Kasvun laskemiseksi verkon yläpuolinen sammal leikattiin, kerättiin ja punnittiin. Ensimmäiset verkot (9 kpl/korpi) asennettiin 12 tutkimuskorpeen keväällä 2010. Näistä kerättiin tuotto toukokuussa 2011. Silloin asennettiin myös, kasvukauden ja koko vuoden rahkasammaltuoton mittaamiseksi, kaksi erää verkkoja kaikkiin 36 tutkimuskorpeen. Sammaltuotto kerättiin ensimmäisestä erästä syyskuussa 2011, toinen erä kerätään toukokuussa 2012.

Kasvukauden 2011 tulokset näyttävät samankaltaisia tuloksia kuin rahkasammalen ekofysiologiset mittaukset: rahkasammal kasvoi eniten ennallistetuissa korpikohteissa. Toiseksi suurinta kasvu oli luonnontilaisissa kohteissa. Ojitetuissa kohteissa rahkasammal kasvoi vain vähän; ojitettujen kohteiden ojissa kasvu oli kuitenkin luonnontilaisten kohteiden tasoa.


Yhteyttämistehon ja kasvuvauhdin mittareilla tarkasteltuina ennallistetut kohteet ovat vielä varsin kaukana luonnontilaisista. Suuri tuotanto kuitenkin kerryttää ripeään tahtiin turvetta, joka muodostaa ennallistettuihin korpiin uudestaan ekosysteemin toiminnalle tärkeän suon pintakerroksen.

Liisa Maanavilja tekee väitöskirjaansa Helsingin yliopistossa aiheenaan metsäojitettujen korpien ennallistaminen. Hän sai Lammin biologisen aseman Ympäristötutkimuksen Säätiön apurahan vuonna 2011.

keskiviikko 9. toukokuuta 2012

Enjoying Finnish summer while studying!


Coming from Uganda where only the dry and wet seasons are experienced to Finland with four seasons was a great change for me and adapting to the cold weather was not that easy. Autumn 2010 was the beginning of the long journey of research in aquatic sciences from the University of Jyväskylä. Research in water sciences has always been my main interest and through the research group headed by Hannu Nykänen, I was introduced to the world of using stable isotopes in environmental research. Towards the end of the winter that had been so long and cold, an opportunity to do a master’s thesis on lake Lovojärvi was advertised. Work had to start during spring through summer to autumn of 2011. I had read and heard a lot about the beauty of the Finnish environment but now was the time to experience it.

I must say that the experience was one of my best ever. Lammi Biological Research stations is well equipped with all the essentials that we needed for field work, laboratory work, library services not mentioning the confortable accommodation and welcoming people that I met there. I had sampled lakes and rivers before but this was my first time to row a boat, it was amazing. The weather wasn’t always in our favor because it rained almost on all occasions that we did field work but may be that was a blessing because the research was successful. It was nice to navigate the hidden forest lakes Nimetön and Horkkajärvi. Some days were really long but fun because luckily for us Hannu had portable grill so we would barbecue some sausages just anywhere when we felt hungry. Can’t forget that big brown snake with black spots that we found under the boat on the shores of Nimetön.

I was so lucky to shoot two birds with one stone that is enjoying the summer time in the forests and lakes with fresh air and beautify environment and at the same time fulfilling the obligation of doing a master thesis. The major aims of the study were to find out the sources of extremely high gas concentration: dissolved inorganic carbon and methane contained in the anaerobic bottom of Lovojärvi, gas retention as well as the significance of methanotrophy in the lake food web. Stable isotopes of water were used to reveal stratification and mixing dynamics and well water balance in the lake while the stable isotope of carbon for DIC and methane revealed chemical and biological processes. Some of the most interesting findings were that in the hydrological cycle as results from our study suggest there is subsurface inflow of ground water from the mire behind the esker and the lake was subject to evaporation.   Methanotrophy is a major energy source in the lake food web and that the lake is still meromixis.

I am so grateful to Lammi Biological Station Research Foundation for supporting my master thesis work.

Colline Mutyaba

-Colline Mutyaba is a MSc student at the University of Jyväskylä and received one of the Foundation's  grants in 2011.