Varrella virran
Tutkijatohtori Kaisa-Riikka Mustonen Oulun yliopistosta on tutkinut arktisia pintavesiä koko tieteellisen uransa. Tällä hetkellä hänen mielenkiintonsa kohdistuu vesissä eläviin mikrobeihin ja siihen, miten ne vaikuttavat hiilipäästöihin.
Mustonen tutki jo väitöskirjassaan ilmastonmuutoksen vaikutuksia pohjoisiin virtavesiin ja niiden pohjaeläimiin, muun muassa mallintaen liki 300 joen virtaamia ja niiden muuttumista.
– Virtaamien muutos on pohjaeläimille jopa tärkeämpää kuin lämpötilan muutos. Pohjoisten virtavesien eliöstöt ovat tottuneet virtaamien todella vahvaan vuodenaikaisvaihteluun, jossa talvella ollaan perusvirtaamatilassa ja keväällä tai syyssateiden jälkeen tulevat tulvat, Mustonen sanoo.
– Vaikka vaihtelu on suurta, se on ollut hyvin ennustettavaa ja eliöstöt ovat tottuneet siihen. Ilmastonmuutoksen seurauksena tämä vuodenaikaisuus muuttuu ja kevättulvat saattavat tulla jo keskellä talvea. Se aiheuttaa häiriöitä näiden eläinten ja eliöiden elinkierrolle.
Vähäravinteiset pohjoiset virtavesiekosysteemit ovat erittäin riippuvaisia valuma-alueelta tulevan veden tuomista ravinteista ja hiilestä.
– Minua nimenomaan kiinnostaa, miten vedenkierron eri prosessien muuttuminen vaikuttaa purojen ekosysteemeihin – jos ne eivät esimerkiksi saakaan ravinteita silloin, kun ne niitä tarvitsisivat.
Sadannan ja sulan ajan lisääntyminen todennäköisesti lisää ravinteita vedessä, ja jos maaperä ei jäädy talvella, sieltä huuhtoutuu ravinteita rehevöittämään vesistöjä ja uhkaamaan niiden perusekosysteemitoimintoja.
– Meillä on edelleen aika vähän tietoa pohjoisissa virtavesissä elävistä mikrobiyhteisöistä, vaikka menetelmät niiden tutkimiseen ovat kehittyneet hurjasti viimeiset kymmenen vuotta. Täällä tekemämme tutkimus on siinä mielessä uraauurtavaa.
Mikrobit osallistuvat perustuotantoon ja vapauttavat samalla kasvihuonekaasuja.
– Olemme mitanneet Ilmatieteen laitoksen tutkijoiden kanssa virtavesien mikrobiyhteisöjä ja niiden kaasupäästöjä. Pyrimme linkittämään näitä mittauksia toisiinsa nähdäksemme, miten vedenkierron muuttuminen vaikuttaa mikrobiyhteisöihin ja miten se mahdollisesti vaikuttaa kasvihuonekaasuihin, Mustonen kertoo.
– Haluaisin myös linkittää isolla skaalalla olevia vedenkierron muutoksia tälle pienelle mikrotasolle, eli esimerkiksi tutkia, miten globaalisti vaikuttavat ääri-ilmiöt näkyvät täällä meidän valuma-alueillamme ja miten ne mahdollisesti peilautuvat niiden ekosysteemiprosesseihin.
Siitä, kuinka paljon pohjoisten purojen mikrobit vaikuttavat maailman kokonaishiilipäästöihin, ei kenelläkään ole vielä tietoa.
– Tiedämme jo aika paljon siitä, miten maaperän bakteeristo reagoi ikiroutasoiden sulaessa ja miten arktisten järvien sedimenteistä vapautuu kasvihuonekaasuja. Mutta suo– tai metsäalueen ja järven välissä virtaavasta joesta tai purosta ei itse asiassa tiedetä vielä ihan kauheasti, Mustonen pohtii.
– Päästöjen mittaaminen purosta on hankalaa, mutta onneksi minulla on Ilmatieteen laitoksella hyvät yhteistyökumppanit sitä tekemässä. Rinnakkaisilla mittauksilla saadaan mahdollisimman monipuolinen kuva siitä, mitä purossa tapahtuu.
Tämäntyyppistä tutkimusta ei itseasiassa ole juurikaan tehty mikrobiyhteisöillä, mutta Mustonen olettaa, että vuodenaikaisvaihtelulla, lämmöllä ja valolla on vaikutusta myös niihin. Mutta mitä tarkalleen tapahtuu, jos se tulva tuleekin, kun on pimeää ja kylmää?
– Mikrobien elinkierto on toisaalta todella lyhyt verrattuna korkeamman tason organismeihin, minkä ansiosta mikrobiyhteisöt reagoivat ja sopeutuvat huomattavasti nopeammin elinolosuhteidensa muutoksiin. Mikrobeista ei sen vuoksi tarvitse kantaa samalla tavalla huolta kuin joistakin eläinlajeista. On kuitenkin toinen asia, mitä mikrobiston muutoksista seuraa muulle luonnolle.
Vaikutuksia myös etelämpänä
Kaisa-Riikka Mustosen tutkimusryhmässä on lentävänä lauseena: ”Se, mitä tapahtuu arktisella alueella, ei pysy siellä”. Arktisen alueen vedenkierron muutokset saattavatkin tuntua jopa päiväntasaajalla.
– Veden molekyylien isotoopit kertovat sen alkuperän. Onnistuimme esimerkiksi Sammaltunturilla Pallaksen alueella tekemillämme isotooppimittauksilla selvittämään Brittein saarilla ja Etelä-Euroopassa helmikuussa 2018 koetun valtavan ”Beast from the east” -lumimyrskyn syyn, Mustonen kertoo.
– Isoja tuhoja tehnyt myrsky johtui siitä, että iso osa Barentsin merestä pysyi sinä talvena sulana. Ja ilman jääpeitettä sieltä pääsi haihtumaan ilmaan valtava määrä kosteutta, joka sitten purkautui napapyörteen hajottua kylmän pohjoisen ilmamassan mukana etelään.