LUONTOVAIKUTUKSET

Ilman epäpuhtauksien vaikutuksia metsäluontoon on Pohjanmaalla selvitetty bioindikaattoritutkimuksin ja 1970-luvun alusta lähtien. Ensimmäiset tutkimukset tehtiin Kristiinankaupungin ympäristössä 1972-1973 ja Kokkolassa 1977. Pietarsaaressa, Vaasassa ja Seinäjoella ensimmäiset kattavat tutkimukset tehtiin vuoden 1990 vaiheilla.

Yleisimmin käytetyt menetelmät bioindikaattoritutkimuksissa ovat olleet mäntyjen rungolla kasvavien jäkälien kartoittaminen, mäntyjen neulaskadon arviointi, männynneulasten kemiallinen analysointi ja sammalten metallipitoisuusmääritykset. Sen lisäksi on tehty mm. jäkälien alkuainepitoisuuksien määrityksiä, humuksen alkuainepitoisuuksien määrityksiä ja maaperän happamuuden seurantaa.

Tässä esityksessä on keskitytty yleisimmin käytettyjen menetelmien esittelyyn ja tuoreimpien bioindikaattoritutkimusten tulosten perusteella tehtävään tilannekuvaukseen. Vuonna 2000 bioindikaattoritutkimukset neljällä alueella (Pietarsaari-Uusikaarlepyy, Vaasa, Seinäjoki ja Suupohja) teki Metsäntutkimuslaitoksen Parkanon tutkimusasema. Vastuullisena tutkijana kaikissa selvityksissä on toiminut FT Hannu Raitio. Vuonna 2002 bioindikaattoritutkimus tehtiin Kokkolan seudulla Jyväskylän yliopiston ympäristöntutkimuskeskuksen toimesta.

Tutkimusmenetelmät

Jäkälät ilman laadun indikaattoreina

Vasemmanpuolimmaisin kuva on esimerkki hyvää ilmanlaatua kuvaavasta jäkäläkasvustosta. Oikeanpuolimmaisin kuva osoittaa suuren typpilaskeuman vaikutuksesta syntynyttä leväkasvustoa männyn rungolla. Keskimmäiset kuvat osoittavat vaiheita näiden välissä.

Jäkälät ovat kahden eri kasvin, levän ja sienen yhdistelmiä. Sienirihmasto muodostaa jäkälän rungon, jonka pinnalla leväsolut sijaitsevat. Tällaisen yhteistyön tasapaino on herkkä järkkymään ja lisää siten jäkälien herkkyyttä ilmansaasteille. Jäkälät ottavat myös kaikki tarvitsemansa ravintoaineet suoraan ilmasta, sadevedestä tai runkoa pitkin valuvasta vedestä.

Puiden rungolla kasvavat, ns. epifyyttiset jäkälät soveltuvat erityisen hyvin ilmansaasteiden luontovaikutusten tutkimiseen, sillä puun runko on suhteellisen tasalaatuinen kasvualusta ja epifyyttiset jäkälät ovat alttiita ilmansaasteille ympäri vuoden. Rikkidioksidi ja typen oksidit ovat ensisijaisia jäkälien elämiseen ja kasvuun vaikuttavia aineita, mutta myös otsoni ja raskasmetallit vaikuttavat jäkäliin.

Kasvuoloiltaan samanlaisten paikkojen lajimäärä yleensä heijastaa etäisyyttä saastelähteeseen. Mitä lähempänä saastelähdettä, sen köyhempi lajisto. Jäkäläkasvillisuuden peittävyysprosentti sinänsä ei kuvaa mitään, koska saastunutta ilmaa sietävät tai jopa siitä hyötyvät lajit valtaavat alaa. Niinpä peittävyyttä mitattaessa on käytettävä vain tiettyjä, samalla tavalla ilmansaasteisiin reagoivia lajeja.

Yleisesti tutkittujen jäkälälajien herkkyys rikkidioksidille on seuraava (Kuusinen ym 1990):

Neulasten ravinnepitoisuudet

Neulasista tehtyjen alkuaineanalyysien avulla voidaan arvioida ravinteiden puutos- ja myrkytystiloja sekä tarkkailla puiden ravinnetilaa. Alkuainepitoisuudet kertovat sekä maaperän ravinnetilan muutoksista että ilman epäpuhtauksien vaikutuksista puihin.

Ravinteiden käyttäytyminen kasvissa vaihtelee. Joitakin ravinteita (mm. N, P, K, S) kasvi voi siirtää eri osien välillä, joten näiden ravinteiden puute näkyy kasvinosissa, mistä ravinteita on siirretty nuorempiin kasvinosiin. Yleensä näiden ravinteiden pitoisuus laskee neulasten iän myötä. Ainoastaan silloin, kun ravinteiden saatavuus on hyvä tilanne voi olla päinvastainen. Kaikkia ravinteita (mm. Ca) kasvi ei kykene siirtämään yhtä helposti, joten näiden ravinteiden puutosoireet ilmenevät ensimmäisinä nuoremmissa kasvinosissa.

Erityisen mielenkiinnon kohteena ilman epäpuhtauksien vaikutuksia tutkittaessa on ollut neulasten rikkipitoisuus. Nykyään, rikkipäästöjen pienennyttyä, neulasten rikkipitoisuus kohoaa haitalliselle tasolle vain harvoin.

Typpi on tärkein mineraaliravinne, typen tarve liittyy läheisesti puun kasvunopeuteen. Luontaisissa oloissa typestä on yleensä puutetta, mutta märkä- ja kuivalaskeuman mukana puu voi saada myös liikaa typpeä. Myös liika typpi on puille haitallista.

Sammalet metallien kerääjinä

Sammalet ja jäkälät ovat ilmanlaadun luontovaikutusten tutkimuksissa yleisimmin käytettyjä ns. kertymäindikaattoreita, koska ne keräävät tehokkaasti ilman epäpuhtauksia. Sammalten kyky rikastaa mm. ilmasta tulevia aineita perustuu niiden ravinteidenottoon. Juurettomina sammalet eivät voi merkittävästi ottaa ravinteita maasta, vaan ne otetaan ilmasta laskeutuvina hiukkasina tai sadeveteen liuenneina. Lisäksi sammalien muodostama tiivis kasvusto mahdollistaa tehokkaan suodatuksen. Puiden suojassa metallilaskeuma voi pienentyä puiden suodattavan vaikutuksen vuoksi tai lisääntyä huuhtoutumisen ja karikkeen kerääntymisen vuoksi, sillä erityisesti havupuut ovat tehokkaita aerosolien kerääjiä.

Tilanne Pohjanmaalla

Jäkälät

Jäkäläkartoitus suoritettiin vuonna 2000 Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn, Vaasan ja Suupohjan tutkimusalueilla ja vuonna 2002 Kokkolan seudulla. Tutkimusalueiden välillä oli huomattavia eroja havaintoalan keskimääräisessä lajiluvussa ( Kuva 1 ).

Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn alueella jäkälälajien keskimääräinen luku oli melko alhainen, kun taas Suupohjan alueella lajiluku oli todella korkea. Vaasan ja Kokkolan alueen jäkälälajimäärä asettui näiden kahden välille. Ilman epäpuhtauksien vaikutusta jäkälälajistoon pidetään ilmeisenä, kun niiden yhteenlaskettu lajimäärä levät mukaan lukien laskee viiteen tai sen alle. Pietarsaaren ja Kokkolan aineistossa tällaisia havaintoaloja oli n. 20 %, Vaasassa < 5 %, ja Suupohjassa ei yhtään. Kun jäkäläautioksi katsotaan havaintoalue, jolla kasvaa vain ilmansaasteista hyötyviä lajeja (seinäsuomujäkälä, vihersukkulajäkälä ja levät) niin voidaan todeta, että jäkäläautio havaittiin vain kahdella Kokkolan Ykspihlajan teollisuusalueella sijaitsevalla tutkimusalalla.

lajiluku / havaintoalue Kokkola, Pietarsaari-Uusikaarlepyy, Vaasa, Suupohja

Kuva 1. Keskimääräinen jäkälälajiluku, minimi ja maksimi tutkimusalueilla vuosina 2000/2002, kun seinäsuomujäkälä ja vihersukkulajäkälä/levät on laskettu mukaan.

Jäkälälajiston vähentymiseen on yleensä monia syitä, joista monet ovat luontaisia. Esimerkiksi Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn tutkimusalueen alhaisia jäkälämääriä ei voi kokonaan selittää paikallisilla päästöillä, vaikka osittainen korrelaatio esimerkiksi neulasten rikkipitoisuuden kanssa havaittiinkin. Suupohjassa, missä lajisto oli runsain, rikkidioksidipäästöt (n. 1500 tonnia vuonna 2000) olivat edelleen selvästi suuremmat kuin Vaasassa ja Kokkolassa (1000 tonnia) tai Pietarsaaressa (<300 tonnia). Lisäksi suurten päästölähteiden päästökorkeudet ovat yleensä suuret. Alhainen jäkälälajien lukumäärää voikin kertoa esimerkiksi edellisten vuosikymmenten voimakkaasta rikkidioksidikuormituksesta, jäkälälajiston toipumisen on havaittu olevan hidasta.

Myös havaintoalueiden oloissa on luontaisia eroja eri tutkimusalueiden välillä. Suupohjan ja Vaasan alueilla tutkitut metsiköt ovat melko vanhoja, yli 100-vuotiaiden havaintoalojen osuus Suupohjan alueella oli yli 80 % Vaasan tutkimusaineistossa yli 60 %, kun taas Pietarsaaren havaintoaloista vain 14 % on keskimäärin yli 100-vuotiaita. Jäkälälajimäärän on havaittu lisääntyvän, kun metsän puusto ikääntyy.

Paikallisia ilmansaastevaikutuksiakin voidaan tosin havaita: Jäkälälajiston havaittiin Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn alueella taantuneen turkistarhojen lähelle sijoittuvilla havaintoalueilla. Myös vihersukkulajäkälän ja viherlevien runsaus turkistarhojen lähellä oli korkea. Näiden lajien on havaittu hyötyvän lisääntyneestä typen laskeumasta ja olevan resistentti esim. rikin vaikutukselle.

Kokkolassa alhaisimmat lajimäärät havaittiin Ykspihlajan teollisuusalueella, jossa päästöt ovat vielä vuosikymmen sitten olleet huomattavan suuret. Lisäksi taajama-alueiden jäkälälajistoa karsiva vaikutus havaittiin sekä Kokkolassa, Vaasassa että Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn alueella.

Suupohjan tutkimusalueen havaintoalojen keskimääräinen jäkälien lajilukumäärä on selvästi korkeampi kuin Etelä-Suomen keskimääräinen lajilukumäärä männyllä. Jäkälälajiston esiintymisen perusteella voidaan tulkita että Suupohjan alueen ilman epäpuhtaudet eivät ylitä jäkälien kriittistä rajaa edes herkimpien lajien osalta. Suupohjan jäkäläkartoituksen tulosten perusteella voi myös päätellä tutkimusalueen ilmanlaadun selkeästi parantuneen viime vuosikymmenen aikana. Typpilaskeumasta hyötyvien vihersukkulajäkälän ja viherlevien runsaus on alentunut Suupohjan alueella, mikä omalta osaltaan osoittaa typpikuormituksen vähentyneen.

Vaasan tutkimusalueella saasteherkkien luppojen ja naavojen yleisyys korreloi negatiivisesti monien männyn nuorimpien neulasten ravinnepitoisuuksien kanssa. Sitä vastoin saasteenkestävät seinäsuomu- ja vihersukkulajäkälä yleistyivät ilman epäpuhtauksien ja ravinnekuormituksen lisääntyessä, sillä niiden yleisyys korreloi positiivisesti männyn nuorimpien neulasten typpi- fosfori-, rikki, rauta, alumiini- ja kuparipitoisuuksien kanssa. Jäkäläindikaattorien perusteella tilanne on vuodesta 1990 lähtien huonontunut, sillä herkät lajit ovat vähentyneet ja vastaavasti laskeumasta hyötyvä seinäsuomujäkälä lisääntynyt. Koska rikkidioksidipäästöt ovat alueella laskeneet, eivät ne voi olla kehityksen syynä. Sitä vastoin alueen typen oksidien päästöt ovat pysyneet korkealla tasolla, mikä on voinut vaikuttaa jäkälälajistoon.

Neulasten ravinnepitoisuudet

Männyn neulasten ravinnepitoisuuksia analysoitiin vuonna 2000 Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn, Vaasan ja Seinäjoen tutkimusaloilla ja vuonna 2002 Kokkolan seudulla. Suupohjan tutkimusalueella analyysit tehtiin kuusen neulasista.

Pietarsaari Vaasa Seinäjoki ICP-F (1999)

Männyn nuorimpien neulasten alkuainepitoisuudet vuonna 2000 sekä metsäekosysteemien intensiivisen seurannan (ICP-F) havaintoalueilla 1999

Kokkolan tutkimusalueella männyn neulasten ravinnepitoisuuksia tutkittiin kaksi vuotta vanhoista neulasista. Rikkipitoisuudet olivat kohonneet viidellä Ykspihlajan teollisuusalueen eteläpuolisella näytealalla, Kokkolan keskustassa ja Trullevin niemen eteläpuolella sijaitsevilla näytealoilla. Myös monien raskasmetallien pitoisuudet olivat kohonneet Ykspihlajan alueella.

Pietarsaaren-Uudenkaarlepyyn tutkimusalueen havaintopuiden typpitilanne on hyvä. Liikenteen ja ennen kaikkea turkistarhauksen typpiyhdisteiden päästöt ovat todennäköisesti vaikuttaneet tähän. Muiden pääravinteiden, ja etenkin magnesiumin pitoisuudet olivat vanhemmissa neulasissa alhaisemmat, mikä kertoo siitä, että puu on puutostilanteen vallitessa siirtänyt niitä nuorempiin neulasiin. Rikkipitoisuudet ovat lähellä luontaista tasoa.

Vaasan tutkimusalueella mäntyjen nuorimpien neulasten typpitilanne on kohtalaisen hyvä. Korkeimmat typpipitoisuudet sijoittuvat keskustan tuntumaan ja rakennetuille alueille, mistä voidaan päätellä että ainakin osasyynä hyvään typpitilanteeseen on liikenne ja muu ihmistoiminta. Havaintomänniköiden fosfori- kalium- ja magnesiumtilanne näyttää neulasanalyysien perusteella erittäin hyvältä. Neulasten rikkipitoisuus oli lähellä luontaista tasoa, kuitenkin niin että korkeimmat pitoisuudet keskittyivät keskusta-alueelle.

Seinäjoen tutkimusalueella nuorimmissa neulasissa tärkeimpien kasviravinteiden pitoisuudet olivat hyvin lähellä valtakunnallisia tausta-arvoja. Kohtalaisen hyvään typpitilanteeseen ovat saattaneet vaikuttaa alueen liikenteen typpipäästöt. Neulasten rikkipitoisuuden havaittiin laskeneen aikaisempiin tutkimuksiin nähden, mihin on todennäköisesti vaikuttanut alueen ilman rikkidioksidipitoisuudet ja rikkilaskeuma ovat laskeneet. Keskimäärin neulasten rikkipitoisuudet olivat varsin alhaisia, ainoastaan kahdessa kohteessa ylittyi luontaisena pitoisuutena pidetty arvo.

Suupohjan alueella neulasanalyysit tehtiin kuusimetsistä. Kuusikoiden nuorimpien neulasten typpitilanne on Suupohjassa välttävä. Tilanne on kuitenkin parempi kuin Etelä-Suomen kuusikoissa yleensä. Pitoisuudet pienentyivät hieman rannikolta sisämaahan mentäessä, mikä kertoo paikallisten päästöjen vaikutuksen näkymisestä.

Kokkolanseudulla on tutkittu männyn neulasten ravinnepitoisuuksia vuosina 1992, 1997 ja 2002. Tänä ajanjaksona ovat Kokkolan rikkidioksidipäästöt laskeneet 3400 tonnista (vuonna 1992) 1050 tonniin (vuonna 1997) ja 1200 tonniin (vuonna 2002). Samanlainen kehitys on nähtävissä myös männyn neulasten rikkipitoisuuksissa.

Männyn neulasten rikkipitoisuudet vuosina 1992, 1997 ja 2002

Muita ilman epäpuhtauksien luontovaikutustutkimuksia Merenkurkun alueella

Happamat järvet

Happamoituminen Merenkurkun pienissä järvissä

Tutkimus Merenkurkun alueen pienten järvien happamoitumisest tehtiin suomalais-ruotsalaisena yhteistyönä. Merenkurkussa on suppealla alueella runsaasti erityyppisiä, valuma-alueeltaan erilaisia ja eri-ikäisiä järviä. Tutkimuksessa selvitettiin sadeveden laatua 4 havaintoasemalla Suomessa ja kolmessa Ruotsissa. Järvien vedenlaatua tutkittiin 51 pienessä järvessä Suomen ja 29 Ruotsin puoleisella Merenkurkun rannikko- ja saaristoalueella.

Suomen järvissä ionisummat ovat runsaan kolmanneksen pienemmät kuin Ruotsin järvissä. Tyypillistä Suomen järville on humuksen suurempi merkitys. Ruotsin järvet ovat selvästi paremmin puskuroituja, mikä näkyy erityisesti bikarbonaatti- ja kalsiumionien pitoisuuksissa ja osuuksissa. Suomen puolella järvien happamoituminen on lievästi voimakkaampaa kuin Ruotsissa.

Tärkeitä tekijöitä järvien happamoitumisessa ovat ainakin valuma-alueiden tasaisuus, maa- ja kallioperän sekä meriveden vaikutus.

Metsäprojekti

Kuusikoiden kunto Merenkurkun alueella

Vuonna 1992 käynnistettiin kolmivuotinen tutkimusprojekti, jonka tavoitteena oli kartoittaa Merenkurkun kuusikoiden terveydentilaa ja siihen vaikuttavia tekijöitä.

Projektin tuloksena todettiin, että Merenkurkun alueen kuusten kasvun taso ei ole viimeisten vuosikymmenien aikana sanottavasti muuttunut. Pohjanmaan rannikolla kuusikoiden kehitys taantuu kuitenkin puuston vanhetessa nopeammin kuin muualla Etelä-Suomessa. Pohjanmaan kuusikot ovat myös harsuuntuneempia ja värivikaisempia kuin samanikäiset ja samantyyppisillä kasvupaikoilla kasvavat kuusikot Etelä-Suomessa tai Västerbottenin rannikolla. Juurilaho, tuuli- ja myrskytuhot sekä alhaiset neulasten ravinnepitoisuudet olivat yleisiä Merenkurkun molemmin puolin. On ilmeistä, että Pohjanmaan rannikolla kuusikoiden vesi- ja ravinnetalouden häiriöistä seuraa metsiköiden ennenaikainen harsuuntuminen ja sen seurauksena iän myötä tapahtuva normaalia voimakkaampi kasvun taantuminen.

Vaikka Merenkurkun kuusikoissa havaittiin merkkejä ilman epäpuhtauksista mm. neulasten soluvaurioita, on ilmeistä, että niiden vaikutukset kuusikoiden kuntoon ja kasvuun ovat luontaisten ympäristötekijöiden vaikutuksia vähäisempiä, koska kuusikoiden huonokuntoisuus on tiedostettu jo vuosikymmeniä.