Apurahat ja residenssipaikat

Tiede

Arktinen veden kierto ilmastonmuutospaineen alla – vaikutukset pohjoisten vesiekosysteemien tulevaisuuteen

Hakemuksen tiivistelmä

Pohjoiset vesistöt ovat kovan muutospaineen alla koko ajan kiihtyvän ilmastonmuutoksen myötä. Vesistöjemme tulevaisuuteen vaikuttavat arktiseen veden kiertoon liittyvät laajan mittakaavan prosessit, kuten ilman lämpötilan, merijääpeitteen, sademäärän ja sateen olomuodon muutokset. Veden kulkeutuessa valuma-alueen läpi puroihin ja jokiin kuljettaa se mukanaan vesiekosysteemin toiminnan kannalta elintärkeää orgaanista ainesta. Näin ollen orgaanisen aineksen määrään ja laatuun vesistöissä vaikuttaa sitä kuljettavan veden määrä ja reitti valuma-alueella. Mikrobeilla on tärkeä rooli vesistöjen ravintoverkossa orgaanisen aineksen hajottajina muille organismeille käyttökelpoiseen muotoon. Hajotusprosessissa voi syntyä mm. kasvihuonekaasuja (CO2 ja CH4), jotka voivat olosuhteista riippuen edelleen vapautua ilmaan. Hajotusprosessin toiminta ja sen tuotteet tietyllä ajanhetkellä ovat riippuvaisia orgaanisen aineksen määrästä ja laadusta, sekä silloisesta mikrobiyhteisön koostumuksesta. Tässä tutkimushankkeessa kyetään nyt ensimmäistä kertaa reaaliajassa tutkimaan, miten globaalin mittakaavan muutokset arktisessa veden kierrossa heijastuvat pohjoisten valuma-alueiden veden kiertoon, sekä edelleen vesissä tapahtuviin mikrobilähtöisiin biologisiin prosesseihin. Näiden yllämainittujen eri mittakaavalla toimivien prosessien ja niiden muutosten yhtäaikainen mekanistinen ymmärtäminen on eriarvoisen tärkeää, mikäli haluamme ennustaa ilmastonmuutoksen vaikutuksia pohjoisessa ympäristössä.

Hankkeessa tutkittiin, miten arktisen alueen veden kierron muutokset heijastuvat pohjoisten valuma-alueiden hydrologiaan, orgaanisen aineksen määrään ja laatuun sekä akvaattisten mikrobiyhteisöjen hiilen kierron prosesseihin. Hankkeen tärkein saavutus oli Pallaksen tutkimusalueella toteutettu ainutlaatuinen puromikrobiyhteisöjen pitkäaikaisseuranta, joka käynnistyi Koneen Säätiön tuella vuonna 2020 ja jatkuu edelleen. Mikrobiyhteisöaineisto yhdistettiin jatkuvatoimisiin fysikaaliskemiallisiin vedenlaatumittauksiin ja veden stabiilien isotooppien jatkuvatoimiseen seuranta-aineistoon (vesihöyrystä, sateesta, purosta). Näiden avulla isot panarktisen mittakaavan muutokset veden kierrossa voidaan linkittää muutoksiin pohjoisten virtavesien ekosysteemiprosesseissa. Tällaiset pitkät useita vuosia kestävät seurannat ovat erityisen tärkeitä, sillä niissä näkyvät hitaat, kumulatiiviset ja ääri-ilmiöihin liittyvät muutokset, joita lyhyet tutkimusjaksot eivät paljasta. Tulokset osoittavat, että veden lähde (lumi, vesisade, pohjavesi) valuma-alueella säätelee orgaanisen aineksen saatavuutta ja laatua ja edelleen akvaattisten mikrobiyhteisöjen metabolisia prosesseja. Tämä heijastuu mm. pohjoisten valuma-alueiden kasvihuonekaasupäästöihin, sillä bakteerit vapauttavat ja sitovat kasvihuonekaasuja aineenvaihdunnassaan. Hankkeen erityispiirteenä oli myös talviaikaisten biologisten prosessien poikkeuksellisen tarkka seuranta, jota ei ole aiemmin toteutettu vastaavalla resoluutiolla. Alustavat tulokset osoittavat, että talviaikaiset ääri-ilmiöt, kuten äkilliset lumen sulamisjaksot mm. lisäävät bakteerilähtöistä perustuotantoa pohjoisissa virtavesissä. Useita vuosia kattava aikasarja tullaan viimeistelemään ja raportoimaan hankkeen aikana haettujen jatkorahoitusten turvin. Hankkeen tulokset auttavat arvioimaan, miten pohjoiset virtavesiekosysteemit reagoivat ilmaston lämpenemisen ja ääri-ilmiöiden yleistymisen kaltaisiin muutoksiin, sekä tukevat kestävien sopeutumistoimien suunnittelua.

Takaisin apurahalistaukseen