Muutus puulehe kaldenurgas võib muuta puude süsiniku sidumise võimet
Kliimasoojenemise ohjamiseks on oluline teada, kui palju metsad süsinikku õhku paiskavad või seovad. Praegu hinnatakse seda aga suhteliselt üheülbaliselt ja pinnapealselt. Tartu observatooriumi kaugseire kaasprofessori Jan Piseki juhtimisel valminud uuring osutab, et pisiasjadel nagu puulehtede kaldenurk võib tegelikult olla kliimamudelitele suur mõju ja neid tuleks mõõta võimalikult täpselt. Novaator vestles Piseki kaasautori, Eesti Maaülikooli professori Steffen Manfred Noe´ga.
Puulehtede kallet on Noe sõnul oluline uurida, sest kaudselt seostub see puude võimega süsinikku siduda. „Näeme, et väga suur osa sellest, kuidas valgus üldse läbi puusüsteemi läheb, on kuidagi seotud puulehtede jaotusega üle kogu eriilmelise võrastiku,“ ütleb ta. Puulehtede asend võib erineda nii puu erinevates eluetappides, eri liiki puudel kui ka aastaajati.
Noe oli üks autoreid uues teadusartiklis, mis osutab, et lehtede kalle on oluline tegur erinevate looduslike protsesside mudeldamisel. Koos kolleegidega hindas ta Euroopa viie levinuma laialehelise puuliigi lehtede kaldenurga iseärasusi. Autorid tõdesid, et mudelites, näiteks metsa aastase süsinikubilansi arvutamisel, tasuks täpsema tulemuse nimel võimalusel alati eelistada metsast kohapeal kogutud lehekalde-andmeid, mitte etteantud standarde.
„Puulehtede kalle on oluline, kui tahame vaadelda päikesekiirgust kui fotosünteesi käivitavat energiaallikat,“ sõnab Steffen Manfred Noe. „Kõik sõltub sellest, kuidas iga päev päikeselt tulev energia jaotub ja kui tõhusalt on see taimele kätte saadav," osutab Noe.
Mistahes puud vaadates näeb inimene professori sõnul paratamatult, et sellel on väga erineva kaldenurgaga lehti. „Seetõttu oleks uuringutes oluline vaadata ka lehtede jaotusfunktsiooni. Me ei peaks vaatama ainult ühte lehte, vaid suuremat skaalat,“ märgib ta.
Lehtede jaotuse juures on omakorda oluline tähele panna, millised tegurid nende asendit mõjutavad: kas näiteks on tegu üksi keset põldu laiutava või hoopis metsas liigikaaslaste vahele surutud puuga? „Kui puu on metsa sees, saab ta päikeselt maksimaalse energia kätte ainult ühe väikese osaga kogu oma kehast,“ kirjeldab professor.
Teiseks on tema sõnul väga oluline jälgida kiirgusülekannet võras. „See tähendab, et kiirgus ulatub läbi terve võrastiku: puu ei koosne ainult otse päikese kätte jäävatest lehtedest. Tal on ka varjus olevad lehed,“ seletab Noe.
Siit võib tekkida küsimus, kuidas pealmiste lehtede varju jääv leht või metsa all kasvav alustaim valguseta üldse ellu jääb. „Ometi nad ikka elavad. Kui näiteks tuul liigutab võrastiku ladvalehti või -okkaid, siis alati jõuab allapoole väike valguslaik, kus on päikesekiirguse maksimumhulk sees,“ osutab professor. Kuigi selline valgusvihk kestab lühikest aega, on alumised lehed kohastunud hakkama saama juba sellega.
Kõike seda on Noe sõnul nii-öelda ühe lehe põhjal mugav uurida laboris. Uurija saab võtta ise taime, valida sellel sobiva lehe ja asetada need valguse suhtes parima võimaliku nurga alla. Nii võib teha katse, kust selgub, kuidas kulgeb fotosüntees ideaaltingimustel. „Kui aga loodust vaatame, peame leppima, et kõik lehed ei ole ideaalses asendis,“ võrdleb Noe.
Siin tuleb appi teine uurimisvõimalus ehk kaugseire. „Seal on lehe asendi mõju juba automaatselt sisse arvestatud. Kui me vaatame satelliidilt või lennukiseadmest, kuidas fotosüntees käib, siis ühte lehte me ei näe,“ ütleb professor. Küll aga kasutab kaugseire muu hulgas spektraalanalüüsi, mis võimaldab heita pilgu läbi võrastiku.
„Spektraalanalüüsil näeme, kuidas mingi osa taimeni jõudnud valgust kaob ehk neeldub, aga teine osa ei kao ja peegeldub tagasi,“ selgitab Noe. Teisisõnu heidab spektraalanalüüs puuvõra fotosünteesile pilgu justkui ümber nurga. Energia, mis tagasi ei peegeldu, võeti järelikult mingis bioloogilises protsessis kasutusse.
Hingamine ja pilved
Steffen Manfred Noe sõnul on puuvõras toimuvat oluline uurida, sest lisaks fotosünteesile toimub seal olulisi protsesse veelgi. Kui fotosünteesi käigus haarab taim atmosfäärist süsinikku, vett ja päikeseenergiat, et hapnikku eritada, siis päikeseta jäädes eritab ta hoopis süsinikku ehk hingab. „Samamoodi toimib metsas lagunemisprotsess. Kõik maha langevad lehed hakkavad lagunema. See on samuti hingamine, lihtsalt mullahingamine,“ lisab professor.
Teine vähemtuntud võrastikuprotsess on tema sõnul pilveteke. Kogu taimestiku jaoks on oluline veeauru õhku paisata, et mullast toitaineid kätte saada. „Näiteks Eestis on umbes neli kuni kuus korda rohkem lehepinda kui maapinda. See tähendab, et vähemalt suvel, kui kõik lehed on olemas, on taimestiku aurumine maapinna aurumisest suurem,“ toob Noe välja.
Taimestikust pääsevad välja ka keemilised molekulid, mida inimene tunneb ära metsalõhnana. Nendest tekivad õhus aerosoolid. Õigele kõrgusele jõudes need kondenseeruvad ja tekitavad silmnähtava pilve. „Pilved hakkavad toimima omamoodi päikesekreemina: kaitsevad metsa liigse päikesekiirguse eest. Nii ongi metsaökosüsteemid ja kliima omavahel seotud,“ seletab Noe.
Puulehtede kalde täpsem teadmine aitakski tema sõnul teha täpsemini erinevaid kliimaennustusi, näiteks fotosünteesi kohta. „Praegu on poliitiliselt suur huvi, kui palju me üldse suudame süsinikku õhust taimestikku siduda ja kusagil pikemaks ajaks ladustada. Selle puu sisse talletamine on siin üks võimalus,“ sedastab ta.
Lisaks on uuringu järgi lehtede kaldenurga põhjal võimalik mudeldada kiirgusülekannet. Praegu lähtutakse lihtsast eelarveloogikast. „Vaatame, kui palju kütust on ära müüdud ja õhku paisatud. Sellele vastandame aastase metsade juurdekasvu. Nende võrdluses selgub süsinikubilanss,“ kirjeldab ta. Lihtsustatud süsteemi tulemuste põhjal tehakse poliitilisi otsuseid ja määratakse kaubeldavaid süsinikukvoote.
Siiski näeb professor, et Euroopa läheb juba vaikselt üle lihtsustatud süsteemist tõenduspõhisele süsteemile. „Seal me peame näitama, et meie teatatud heitmed ja sidumised ka sellised on,“ seletab ta. Kliima soojenedes võib näiteks juhtuda, et põuasematel aastatel juurde kasvav mets enam ei seo süsinikku, vaid hoopis eritab seda atmosfääri juurde – kinnitav süsteem arvestaks seda.
Tehnilise poole pealt on infot puulehtede kalde kohta praegu keeruline kätte saada. Siiski näeb Noe, et digitehnoloogiate arenedes läheb see ajas hõlpsamaks. „Näiteks oleme praegu võimelised kasvatama arvutis virtuaalse taime, mis näeb juba üsna tõetruu välja. See võimaldab katsete jaoks lehekalde jaotust puuliigi ja aastaaja järgi ümber teha,“ märgib Noe.
Tema sõnul on suures plaanis peamine, et puude aineringluse protsesside hindamissüsteem oleks võimalikult paindlik. Eeskätt on see tähtis just strateegilises vaates: „Kuidas edaspidi majandada? Kuidas üldse kliimamuutusega toime saada? See nõuab, et me vahel veidi rohkem väikeseid detaile vaataks.“
Jan Pisek ja kolleegid kirjutavad oma tööst ajakirjas Agricultural and Forest Meteorology
Artikkel ilmus Novaatoris.
Uuringut rahastas Eesti Teadusagentuur (PUT1355, PRG 1405) ja Mobilitas Pluss (MOBERC11).
