Teksti Maria Haanpää

Ilmastouutisia 1.3.-7.3.

Kasvit tarvitsevat hiilidioksidia yhteyttämiseen. Maakasvit saavat hiilidioksidia ilmasta silloin, kun ne pitävät ilmarakojaan auki. Avonaisen ilmaraon kautta pääsee aina myös haihtumaan vettä. Tästä haihtumisesta käytetään nimitystä transpiraatio.

Äkkiseltään voisi kuvitella, että jos kasveilla ei olisi pulaa vedestä, ne yrittäisivät yhteyttää sitä terhakkaammin mitä enemmän ilmakehässa olisi hiilidioksidia. Ilmarakojahan voisi pitää auki vaikka koko ajan, ja antaa veden haihtua vaan ja hiilidioksidin virrata samalla sisään.

Valitettavasti kasvit kuitenkin reagoivat ilman hiilidioksidipitoisuuden muutoksiin paljon monimutkaisemmin tavoin.

Sekuntien tai tuntien kuluessa tapahtuviin hiilidioksidipitoisuuden muutoksiin kasvit voivat reagoida sulkemalla tai avaamalla olemassaolevia ilmarakojaan. Kasvi pystyy sulkemaan ilmarakonsa muutamassa minuutissa.

Erittäin pitkien aikojen kuluessa tapahtuviin hiilidioksidipitoisuuden muutoksiin kasvit voivat sopeutua geneettisesti, eli tapahtuu evoluutiota.

Keskipitkällä aikavälillä, esimerkiksi vuosikymmenien kuluessa tapahtuviin pitoisuusmuutoksiin kasvit voivat reagoida alkamalla muodostaa lehtiä, joissa ilmarakojen koko ja lukumäärä pinta-alayksikköä kohti on toisenlainen kuin ennen. Kasvin ilmiasu eli fenotyyppi siis muuttuu.

Nyt tästä fenotyyppisestä sopeutumisesta on tehty havaintoja Floridassa. Tutkijat tarkastelivat sikäläisten kasvien ilmarakoja viimeisen sadanviidenkymmenen vuoden ajalta. He havaitsivat, että samalla kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on noussut, kasvit ovat alkaneet muodostaa lehtiä, joissa on yhä vähemmän ilmarakoja.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden noustessa sata miljoonasosaa ilmarakojen esiintymistiheys on pienentynyt siten, että lehtien transpiraatiokyky on heikentynyt keskimäärin noin 34 prosenttia. Lajien välillä havaittiin tässä vaihtelua 17 prosentista 55 prosenttiin. Ilmarakojen koko ei ollut muuttunut läheskään yhtä merkittävästi kuin ilmarakojen esiintymistiheys.

Tutkimuskohteena oli yhdeksän Floridassa tavallista kasvilajia. Mukana oli lehti- ja havupuita, kausi- ja ainavihantia lajeja, niin kuivien kuin märkienkin kasvupaikkojen lajeja, ja eri latvuskerrosten lajeja. Jokaisessa tutkitussa lajissa havaittiin samansuuntainen johdonmukainen muutos ilmarakojen tiheydessä.

Ilman hiilidioksidipitoisuus on vain yksi niistä ympäristötekijöistä, jotka vaikuttavat ilmarakojen kokoon ja esiintymistiheyteen. Myös valo, lämpötila ja veden saatavuus vaikuttavat ilmarakotiheyteen. Ilmaraot tutkittiin Floridassa kasvaneista kasveista, koska siellä kasvukauden keskilämpötila ja sademäärä ovat pysyneet lähes muuttumattomina viimeisen sadanviidenkymmenen vuoden ajan.

Ilmarakotutkimus julkaistiin Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä. Yale Environment 360 uutisoi siitä.

Ilmarakojen erilaisia esiintymistiheyksiä. (Kuva: Emmy Lammertsma)

Kasvien transpiraatio vaikuttaa merkittävällä tavalla veden kiertokulkuun ja planeettamme ilmastoon. Miten pitkään kasvit kykenevät sopeutumaan, jos ilmakehän hiilidioksidipitoisuus jatkaa nopeaa nousuaan nykyisestä noin 390 miljoonasosasta ylöspäin?

Jatkosopeutumisen kykyä arvioitiin samojen floridalaisten puulajien osalta. Tutkijoiden mukaan fenotyyppinen sopeutuminen, joka perustuu ilmarakojen kokoon ja tiheyteen, on mahdollista lehtipuilla keskimäärin 740 miljoonasosan pitoisuuteen asti ja havupuilla keskimäärin 1250 miljoonasosaan asti.

Tämäkin ilmarakoihin liittyvä tutkimus julkaistiin Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä.