Subarktisella tundralla toteutetun maastokokeen avulla kansainvälinen tutkijaryhmä pystyi osoittamaan täysin uuden mekanismin, joka selittää tundramaaperän hidasta ravinnekiertoa. Kokeen avulla havaittiin, että kastematojen puuttuminen aiheuttaa tundrakasvien ravinnepuutosta.

Puuttomalla tunturialueella eli tundralla ravinteiden vapautuminen karikkeesta ja
ravinteiden kierto maaperässä on erittäin hidasta. Vallitseva selitys
ravinnekierron hitaudelle on tundran kylmyys, joka rajoittaa maaperän
hajottajaeliöiden toimintaa, ”kompostointia”. Hitaan ravinnekierron vuoksi
maaperässä on vain vähän typpeä, mikä rajoittaa kasvillisuuden hiilensidontaa ja
biomassaa.

Sekä maaperätieteilijät että kotipuutarhurit tuntevat kastematojen myönteiset
vaikutukset karikkeen hajotukseen ja ravinnerikkaan mullan tuottamiseen.
Kastemadot ovatkin ekosysteemi-insinöörejä, jotka nopeuttavat karikkeen
pilkkoutumista ja ravinteiden siirtymistä maan pinnalta syvempiin maakerroksiin
kasvien juurten ulottuville. Kastemadot puuttuvat alueilta, jotka olivat
jääkausien aikaan jääpeitteen alla. Lisäksi matojen luontainen leviäminen on
erittäin hidasta, 5–20 metriä vuodessa, ja voi pysähtyä kokonaan vuoristoihin ja
vesistöihin. Näistä syistä johtuen tundraa voidaan pitää vielä kastemadottomana
ja myös säilyvän sellaisena jopa tuhansia vuosia.

Tundralla globaalimuutokset ovat kuitenkin voimakkaita. Globaalimuutosten piiriin
kuuluu yhä lisääntyvä ihmistoiminta, kuten kalastus, millä voi olla
ennalta-arvaamattomia vaikutuksia ekosysteemeihin. Pohjois-Amerikassa
kalastajien poisheittämät syöttikastemadot ovat selviytyneet ja levittäytyneet
hyppäyksittäin luontaisten elinpiiriensä ulkopuolelle muuttaen ekosysteemien
toimintaa. Samankaltaisia kastematojen leviämiskeskuksia on havaittu myös eri
puolilla tundraa, ja esimerkiksi 1900-luvun alussa perustettujen uudistilojen
lähistöistä voidaan löytää vielä tänäkin päivänä kastematoja. Ihmisavusteisesti
levittyään kastemadot voivat siis selviytyä myös kylmällä vyöhykkeellä.

Kastematojen ekosysteemivaikutusten selvittämiseksi kansainvälinen tutkijaryhmä
toteutti Pohjois-Ruotsin Abiskossa subarktisella tundravyöhykkeellä kokeen,
jossa kastematoja lisättiin hallitusti koeruuduille, joilla kasvoi joko
tunturien niittykasvillisuutta tai varpukasvillisuutta. Jo noin kolme kuukautta
kastematojen lisäyksen jälkeen tutkijat havaitsivat lisääntynyttä karikkeen
sekoittumista syvempiin maakerroksiin, lisääntynyttä kasvien juurten kasvua sekä
lehtien typpipitoisuutta ja kasvillisuuden vihreyttä. Lisäksi kasvillisuuden
korkeus ja kukintojen määrä lisääntyivät.

Käynnissä olevan ilmastonlämpenemisen ennakoidaan myös tehostavan tundran
typenkiertoa ja kasvillisuuden kasvua sekä typpipitoisuutta. Tutkijat
vertasivatkin kastematojen vaikutuksia Abiskossa tehtyihin lämmityskokeisiin ja
havaitsivat, että kastematojen vaikutukset saattoivat olla moninkertaiset
verrattuna ilmastonlämpenemiseen. Esimerkiksi kastemadot lisäsivät
kasvillisuuden typpipitoisuutta kolminkertaisesti verrattuna kokeelliseen 3°C
lämmitykseen.

Tutkimuksen tulokset paitsi paljastavat uuden mekanismin tundran ravinnekierrossa
myös korostavat ihmistoiminnan ennalta-arvaamattomia vaikutuksia
tundraekosysteemin toimintaan. Vaikka kastematojen vaikutukset olivat
kasvillisuuden kannalta myönteiset, ravinnetila ja kasvu paranivat, ei
kastematojen epäluonnollisen nopeaa ihmisvälitteistä leviämistä tundralle voida
kuitenkaan pitää tavoiteltavana.

Tutkimus Invasive earthworms unlock arctic plant nitrogen limitation julkaistiin
14.4.2020 arvostetussa tieteellisessä sarjassa Nature Communications.
DOI
10.1038/s41467-020-15568-3.
Artikkeli on luettavissa täällä: https://rdcu.be/b3y6p

Tutkimus toteutettiin Umeån yliopiston CIRC-tutkimuskeskuksen tutkijoiden
vetämänä monivuotisena hankkeena, jossa Lapin yliopiston Arktisesta keskuksesta
oli mukana tutkijatohtori Maria Väisänen.

Lisätietoja:

Tutkijatohtori Maria Väisänen
Arktinen keskus, Lapin yliopisto
maria.vaisanen(at)ulapland.fi, 040 541 6146

Valokuva: Gesche
Blume-Werry