Epifyyttitutkimus

Reunavaikutus kuusen epifyyttijäkälien esiintymisessä

Teemu Tahvanainen
teemu.tahvanainen@uef.fi
Ympäristö- ja biotieteiden laitos, Itä-Suomen yliopisto

Tässä työssä tutkitaan kuusen alaoksilla esiintyviä jäkäliä. Ohjeessa kuvataan itse kehitetty mittausmenetelmä, jota voi muunnella tai jonka sijaan mittaamisen ongelman voi antaa opiskelijoiden pohdittavaksi. Tutkimuskohteena voi olla esimerkiksi luonnonmetsän hakkuuaukkoon tai taimikkoon rajautuva reuna, jolloin ideana on pienilmaston vaikutuksen tutkiminen. Työssä opitaan jäkälälajien tunnistamista sekä tutkimusaineiston muodostumista ideasta maastotyön kautta numeeriseksi aineistoksi. Aineiston analysoinnille on useita vaihtoehtoja ja saman aineiston analyysejä voidaan jakaa eri tekijöille.

Avainsanat: epifyytit, jäkälät, lajimääritys, metsät, monimuotoisuus, reunavaikutus

Johdanto

Epifyyttijäkälät ovat herkkiä pienilmaston ja ilmanlaadun vaihteluille. Kaikilla puillamme esiintyy jäkäliä ja kuusen alaoksat ovat yksi esimerkki jäkälien kasvupaikoista. Kuusen oksilla esiintyy mm. naavoja ja luppoja, joiden runsas esiintyminen on silmiinpistävä ja viehättävä piirre puhtaan ilman ja kostean pienilmaston omaavissa luonnonmetsissä. Näillä jäkälillä on erityistä merkitystä esimerkiksi lintujen pesäaineksena. Lisäksi yleisesti esiintyy karpeita ja röyhelöitä. Jäkälälajisto voi olla hyvinkin runsas. Ilmansaasteet ja pienilmaston huonontuminen esimerkiksi hakkuualueiden reunoilla vaikuttavat jäkälien runsauteen. Reunavaikutus on yleinen lajiston monimuotoisuuteen liittyvä ongelma, ja jäkäliä voi pitää esimerkkitapauksena tästä vaikutuksesta.

Hakkuuaukot vaikuttavat niihin rajautuvien säilyvien metsäkuvioiden laatuun. Monesti esimerkiksi suojelualueiden rajoille muodostuu luonnonmetsien ja hakkuualojen reunoja. Hakkuun vaikutukset ulottuvat säilyneen metsän puolelle mm. siten että pienilmasto muuttuu. Vaikutukset eivät välttämättä ole välittömiä, ja aukon tai taimikon ikä tulee huomioida. Tässä työssä noin 10 vuotta kestäneen reunavaikutuksen (taimikon ikä) voi olettaa jo aiheuttaneen joitain muutoksia jäkälistöön. Työssä kerätään havaintoja eri etäisyyksiltä metsän reunasta ja oletuksena, on että riittävän kaukana reunasta jäkälälajisto on reunavaikutuksen ulottumattomissa.

Pääkysymys on, vaikuttaako metsän reunan avoimuus epifyyttijäkälien runsauteen, lajistoon ja yhteisöjen monimuotoisuuteen? Mahdollisten vaikutusten voi olettaa johtuvan pienilmaston muutoksista. Hypoteesina on, että lähellä reunaa jäkäliä olisi vähemmän ja lajisto olisi niukempaa. Myös lajien runsaussuhteiden voi olettaa muuttuneen siten, että yleiset joka paikan lajit, kuten sormipaisukarve olisivat lisääntyneet suhteessa muihin. Aina vaikutukset eivät kuitenkaan ole selviä ja esimerkiksi reunan ilmansuunnalla voi olla merkitystä.

Ajankohta

Tämän harjoituksen voi hyvin tehdä mihin vuoden aikaan tahansa.

Koeasetelma ja mittaukset

Tutkimusalueeksi valitaan joko yksittäinen metsikkö tai useita. Luonnollisesti kyse on kuusikosta, tavallinen mustikkatyypin metsä sopii hyvin. Metsiköllä on mielellään etelään suuntautuva reuna, jonka toisella puolella on vähintään 10 vuotta vanha, yhä verraten avoin hakkuuala. Näytteenotto suunnitellaan siten, että mitattavia puita tulee esimerkiksi kahdelta selvästi eri etäisyydeltä reunasta. Karkeat etäisyysluokat (0-10 m ja 40-50 m) ovat tarpeen. Vaihtoehtoisesti voidaan tehdä tutkimuslinja (esim. 60 m), jolta mitataan puiden tarkempi etäisyys reunasta. Puiden valintaan kannattaa muodostaa tarkentavia sääntöjä, esim. että puu hylätään, mikäli sillä ei ole alaoksia.

Yksittäisen puun kohdalla tarkoituksena on mitata oksiston kokonaismäärä ja jäkälälajien runsaus. Oksat ja jäkälät lasketaan tietyn korkeuden (2 m) alapuolella esiintyvästä ja ulottuvasta oksistosta. Mittakepin kanssa arvioidaan, kuinka monta kepinmittaa oksisto kaikkine haaroineen vastaa ja kepinmitat kerrotaan kepin pituudella. Joskus tämä on erittäin vaikeaa tehdä tarkasti, ja mittauksessa onkin pakko sallia epätarkkuutta. Mittausten jälkeen lasketaan kunkin jäkälälajin kasvustojen lukumäärä. Yksittäinen kasvusto voidaan määritellä esimerkiksi vähintään 2 cm oksaa peittäväksi yksiköksi, jolloin 4 cm kokoinen kasvusto lasketaan kahdeksi. Tässäkin kohtaa tulee epätarkkuutta, mutta oleellisinta on, että mittaukset ovat vertailukelpoisia.

Tyypilliseen lajistoon kuuluvat sormipaisukarve (Hypogymnia physodes), harmaaröyhelö (Platismatia glauca), ruskoröyhelö (Tuckermannopsis chlorophylla), hankakarve (Pseudevernia physodes), naavat (Usnea sp.) ja lupot (Bryoria sp.). Aineiston keruu voidaan rajata runsaimpaan lajistoon, mutta tämä tulee muistaa myös tulosten tulkinnassa. Lajiston opettelu on verraten helppoa, kunhan sitä varten on varattu kuvallinen määritysopas/moniste.

Tarvikkeet

Mittakeppi, pitkä rullamitta ja muistiinpanovälineet. Mittakepin sijaan voi käyttää mittanauhaa, mutta keppi nopeuttaa ja yksinkertaistaa mittausta. Sopiva kepin mitta on esim. 30 cm.

Aineiston analysointi

Aineisto koostuu yksittäisten puiden (havaintoyksikkö) oksien määristä ja jäkälähavainnoista, jotka tallennetaan lajeittain. Aineistosta voidaan laskea kullekin puulle kunkin lajin runsaus (kasvustojen lkm/m tai cm/m), jäkälien lajimäärä, lajien suhteellisista osuuksista diversiteetti-indeksejä esim. Shannonin indeksi:

missä pi on kunkin (i) lajin (k) suhteellinen runsaus. Lasketaan siis ensin kaikkien lajien runsauksien (lkm tai lkm/m) summa, jolla jokaisen lajin runsaus jaetaan. Saaduille suhteellisille runsauksille lasketaan termit pi * ln(pi), jotka lasketaan yhteen ja miinus etumerkki otetaan pois. On huomattava, että diversiteetti kasvaa sitä suuremmaksi, mitä enemmän lajeja esiintyy ja mitä tasaisempia niiden suhteelliset runsaudet ovat.

Laskettuja muuttujia (lajin runsaus, lajimäärä, diversiteetti) voidaan analysoida monilla tavoilla. Jos reunalta metsään on otettu näytteitä usealta etäisyydeltä, voidaan laskea etäisyyden ja muuttujan välinen korrelaatio tai regressioanalyysi, jossa riippuvaa muuttujaa selitetään etäisyydellä. Jos reunaa lähellä (0-10 m) ja kaukana (30-40 m) sijaitsevia näytteitä on toistettu, voidaan etäisyysluokille laskea keskiarvot ja testata keskiarvojen eroa riippumattomien otosten t-testillä. Kaikissa analyyseissä on huomioitava edustavuus. Yhden metsikön tulokset kertovat vain kyseisestä tapauksesta. Jos aineistoon sisällytetään useita metsiköitä, voidaan käyttää varianssianalyysin lohkokoetta, jossa metsikkö muodostaa lohkotekijän.

Harjoituksen muokkausmahdollisuudet

Harjoitusta on helppo muokata, ja se soveltuu hyvin myös ongelmalähtöiseksi tutkimusharjoitukseksi. Näytteiden keruun protokollaa voi hyvin säätää, esimerkiksi mittausmenetelmien ja tutkimuspuiden valinnan sekä koeasetelman osalta. Kuusen alaoksien sijaan kohteena voivat olla esim. männyn runkojen jäkälät, joilla reunavaikutuksen sijasta erillisten alueiden vertailu suhteessa ilman saasteisiin (esim. kaupunkikeskus vs. maaseutualue) on mielekkäämpi.

Linkkejä:

Metsiemme jäkäliä UPM

Luopioisten kasvio, jäkälät
http://www.luopioistenkasvisto.fi/Sivut/jakalat/jakalat1.html

YLE, Jäkälät reagoivat herkästi ilman epäpuhtauksiin
https://yle.fi/aihe/artikkeli/2012/10/08/jakalat-reagoivat-herkasti-ilman-epapuhtauksiin

LUOMUS, Jäkälät eivät olekaan pariskunta vaan kolmikko
https://www.luomus.fi/fi/uutinen/jakalat-eivat-olekaan-pariskunta-vaan-kolmikko