"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9186
ETF9186 "Lehestiku formeerumise, fotosünteesi ja puidu juurdekasvu seosed heitlehises puistus: keskkonnamõjude eksperimentaalne analüüs (1.01.2012−31.12.2015)", Anu Sõber, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut.
ETF9186
Lehestiku formeerumise, fotosünteesi ja puidu juurdekasvu seosed heitlehises puistus: keskkonnamõjude eksperimentaalne analüüs
Interactions between foliage formation, photosynthesis and wood production in deciduous canopy: experimental analysis of environmental impacts
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB310 Soontaimede füsioloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201214 400,00 EUR
01.01.2013−31.12.201314 400,00 EUR
01.01.2014−31.12.201414 400,00 EUR
01.01.2015−31.12.201514 400,00 EUR
57 600,00 EUR

Küsimus, kuidas keskkonnatingimused puude kasvu mõjutavad on oluline nii globaalses kui lokaalses skaalas. Kui CO2 kontsentratsioon suureneb kõikjal maailmas, siis temperatuuri ja niiskusreziimi osas ennustatakse üsna suuri regionaalseid erinevusi. Eesti puhul on olulist õhutemperatuuri tõusu tõenäoliselt oodata vaid ajal, mis jääb väljaspoole lehtpuude vegetatsiooniperioodi. Samas on suved aga varasemast pilvisemad, vihmasemad ja niiskema õhuga. Suvel võib olla isegi jahedam, aga esineda võib ka lühikesi väga kuumi ja kuivi perioode. Puud ei saa kasvada kiiremini kui võimaldab fotosünteesiprotsessis seotud süsiniku hulk. Fotosünteesi vähenemine stressi tingimustes võib kasvu piirata, aga fotosünteesi intensiivsuse vähenemine võib olla ka kasvu pidurdumise tagajärg, mitte algpõhjus. Kui stressi mõjul väheneb näiteks rakkude jagunemise kiirus, siis tekib tõenäoliselt vähem lehepinda ja puitu ning vajadus assimilaatide järele on väiksem. Nende kuhjumine taimes võivad fotosünteesi intensiivsuse madalamale nivoole reguleerida. Puu kasvu ja tema lehestiku fotosünteesi vahelise seose ning selle muutumise järgi peaks olema võimalik otsustada, kas keskkond mõjutas kasvurotsessi otseselt, või idotosünteesi muutmise kaudu ja eristada erinevaid te keskkonnamõjusid. Projektis uuritakse ka pungade kaudu realiseeruvat varasemaid keskkonnamõjusid ning mõningaid kasvu regulatsiooni mehhanisme. Uuringud toimuvad niiskusega manipuleerimise välikatses FAHM (Free air humidity manipulation) ja kasvukambrite kontrollitud tingimustes. eesmärgiga eristada välikatses üheaegselt toimuvaid protsesse. Katsetes muudetakse õhuniiskust, lehtede märgumist ja temperatuuri ja analüüsitakse muutusi ksüleemivoolus, fotosünteesis, kasvukiiruses, karbohüdraatide akumulatsioonis jt. füsioloogilistes protsessides. See võimaldab otsustada erinevate tegurite olulisuse üle kliimamuutuste korral.
The problem of environmental impacts on forest growth is important in both global and regional scales. CO2 concentration is increasing globally, but signifficant regional differences in trends of temperature and precipitation are predicted for different regions of the world. In Estonia temperature probably rises mainly during winter, but summers will be more cloudy, rainy and air humidity will probably increase. Summers may be even cooler in average, but extremely hot and dry shorter periods can also occur. The gain in tree mass can not be higher, than allowed by net carbon uptake by the tree. Decrease in tree photosynthesis in conditions of environmental stress can limit tree growth, but the dectrease in photosynthesis rate can be also the result, not the primary cause of growth inhibition. In the case, when environmental stress affects directly cell division, there will be probably less leaf area and stem volume formed and there occurs lower demand for assimilates. Accumulation of primary products of photosynthesis can down-regulate photosynthesis rate. We propose, that direct and photosynthesis-mediated environmental impacts on plant growth can be separated by changes in relationships betweeh tree level photosynthesis and growth. Previous year environmental impacts via bud formation, the formation of foliage from buds and some mechanisms of growth regulation will be also investigated in this project. Studies will be provided at our free air humidity manipulation experiment "FAHM” (where signifficant differences in growth rate occur at different experimental plots) and also in controlled conditions of growth chambers. Experiments in growth chambers help to make difference between environmental impacts occurring simultaneously in field experiment. Air humidity, leaf wetness and temperature will be manipulated and changes in xylem flux, photosynthesis, growth rate , carbohydrate accumulation and other physiological processes will be recorded. Analysis of experimental data allows to decide about signifficance of different environmental impacts during predicted climate change.
Projekti üldiseks eesmärgiks oli teada saada , kuidas ja milliste protsesside kaudu kliimamuutused heitlehiste puude kasvu mõjutavad. Et Põhja Euroopa jaoks ennustatakse koos temperatuuri tõusuga ka sademete hulga tkasvu, oli fookuses niiskustingimuste mõju puude kasvule ja kohanemisele nii meie töörühma poolt loodud välikatses FAHM (Free air humidity manipulation) kui ka kasvukambrikatsetes. FAHMil avaldas õhuniiskuse tõstmine enamasti negatiivset mõju (Tullus et al, 2012, Kukk et al, 2015). Nihked ioonses tasakaalus ja mineraalainete omastamises ning tärklise kuhjumine lehtedesse (Lihavainen et al, 2016), mis võis olla esile kutsutud vähenenud transpiratsioonist või selllest tingitud liigniiskusest ja hapnikupuudusest mullas. Kasvukambrikatsetes, kus mullaniiskus õhuniiskuse tõstmisel püsivana hoiti, ei täheldatud kõrgema õhuniiskuse ja madalama transpiratsiooni negatiivset mõju puude kasvule. Samas leiti mineraal-toitumist parandavaid kohanemisi nagu suurenenenud juuretippude hulk Kupper et al, 2016), õhulõhede lahtiolek pimedas(Rohula et al, 2014)ja nende valgustundlikkuse langus (Aasamaa, Sõber, 2014). Sellist kohanemist esines ka välikatses, kuid selle ulatus oli väiksem. Kasvukambrites määrati FAHMil kasvavate puuliikide kasvuks optimaalse mullaniiskuse väärtused ning selgus et FAHMi niisutusalade muld oli kõigil aastatel episooditi ja sajustel aastatel ka keskmiselt optimaalsest niiskem. Et optimaalsest niiskem muld kutsus kasvukambrikatses esile puude kasvu järsu pidurdumise, järeldati, et liigniiskus (koos sellest tuleneva hapnikupuuduse ja juurte kohanemise ja funktsioneerimise häirumisega) oli välikatses FAHM puude kasvupeetuse kõige tõenäolisem põhjus (Sell, 2016, magistritöö). Alustati ka NOx kontsentratsiooni mõõtmistega FAHMil. Projekti eesmärkidega seotult ilmus grandi täitjate autorlusel 12 (1.1) artiklit, 9-t neist finantseeriti antud grandi vahenditest. Esineti seitsmel rahvusvahelisel konverentsil, kaitsti kaks doktori- ja neli magistri-tööd.