Puut hiilinieluna
Puut vaikuttavat ilmastoon monin eri tavoin
Puut ovat välittömässä vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa. Ilmasto ja ilman ominaisuudet kuten sademäärä, pilvisyys, lämpötila, kosteus ja saasteet vaikuttavat puiden toimintaan joko välittömästi tai myös hitaina vasteina, mikä tarkoittaa sitä, että puut sopeutuvat muutoksiin ja yrittävät optimoida toimintaansa vaihtelevissa olosuhteissa. Puut vastavuoroisesti vaikuttavat ilmakehään pääosin neljällä tavalla:
- Puut haihduttavat vesihöyryä, pilvien raaka-ainetta, mikä viilentää paikallisesti ja laajemmin vaikuttaa säteilyn määrään, lämpötilaan ja sateisiin,
- Puut yhteyttävät eli sitovat ilmakehän hiiltä,
- Puut vapauttavat pieniä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, sekä
- Puut vaikuttavat maanpinnan säteilytasapainoon määrittämällä, kuinka paljon auringon säteilyä imeytyy maapallolle tai heijastuu takaisin avaruuteen.
Nämä puiden toiminnot vaikuttavat mm. ilmakehän lämpötilaan, kosteuteen, pilvisyyteen ja pilvien ominaisuuksiin, mitkä taas vaikuttavat edelleen puihin. Tällaisia vuorovaikutteisia ilmiöitä kutsutaan palautekytkennöiksi.
Hiilenkierto
Aineen häviämättömyyden lain mukaan ainetta ei synny tai häviä, vaan sen massa pysyy muuttumattomana suljetussa systeemissä, kuten esimerkiksi maapallolla. Niinpä energia ja aineet kuten hiili katoamatta kiertävät ilmakehästä usein kasvien kuten puiden kautta maahan ja takaisin ilmakehään ainoastaan muotoaan välillä muuttaen.
Ensimmäinen ja tärkein hiilensidonnan vaihe on vihreiden kasvinosien, yleensä lehtien yhteyttäminen. Puut pystyvät auringon energian avulla muodostamaan ilmakehän hiilidioksidista orgaanisia molekyylejä, joita ne käyttävät mm. kasvuun. Elämä maapallolla rakentuu keskeisesti hiilen ympärille. Esimerkiksi kasvien kuivatetusta biomassasta noin puolet on hiiltä.
Yhteyttämisen lisäksi puut myös hengittävät kuten me eläimetkin, jolloin ne hyödyntävät hiiliyhdisteisiin itse sitomaansa kemiallista energiaa omaan aineenvaihduntaansa. Tällöin ne vapauttavat hiilidioksidia ilmakehään. Päivällä ilmakehän hiilidioksidi virtaa puihin mutta öisin yhteyttäminen ei onnistu ja tällöin kasvit toimivat hiilen lähteenä. Eloisa puu, vaikka vanhakin, on kuitenkin aina hiilinielu esimerkiksi vuositasolla eli se sitoo enemmän hiiltä kuin mitä se itse hengittää.
Puiden kasvaessa ilmakehästä yhteytetty hiili varastoituu sen biomassaan, mikä muodostaa pitkäikäisen hiilivaraston. Hiilen käyttö kasvin sisällä vaihtelee lajikohtaisista strategioista sekä kasvupaikan viljavuuteen ja kilpailutilanteeseen liittyvistä tekijöistä riippuen: toiset käyttävät paljon energiaa maanpäälliseen kasvuun, toiset juuriin tai muihin maanalaisiin osiin, ja jotkut esimerkiksi lisääntymiseen. Omenapuut ja pihlajat käyttävät paljon resursseja kukkimiseen ja omenoiden sekä marjojen tuottamiseen, kun taas toiset lajit saattavat panostaa lisääntymistä enemmän oman, pitkäikäisen biomassan kerryttämiseen. Jos taas puita on paljon, niiden on pakko panostaa pituuskasvuun, jotta saavat osansa valosta eivätkä jää varjoon. Jos toisaalta ravinteista on pulaa, panostetaan juurten kasvuun.
Mikä puulaji on paras hiilensitoja? Lehtipuiden lehdet ovat tehokkaita yhteyttämään, mutta toisaalta ne ovat lyhytikäisiä ja niiden vuosittainen uusiminen vie paljon puun resursseja. Nopeakasvuisten puiden voi ajatella olevan hyviä hiilensitojia, mutta nämä lajit eivät sovi esimerkiksi vähäravinteiselle ja kuivalle kasvupaikalle. Tärkeintä on valita puulaji kasvupaikan ekologiset piirteet huomioiden niin, että kasvi ei vain pysy hengissä vaan myös kasvaa ja menestyy. Puulajien eliniässäkin on suuria eroja, ja toki pitkäikäinen laji säilyy hiilen varastona lyhytikäistä kauemmin.
Maaperä on tärkeä hiilen varasto ja ekosysteemin osa
Kasvin kuolleet osat, kuten lehdet, usein päätyvät maahan ja hajoavat mikrobitoiminnan tuloksena. Hiilidioksidi on tämän prosessin jäännöstuote, joka vapautuu takaisin ilmakehään. Ennen lopullista hajoamistaan kuolleet kasvinosat tai niistä vapautuneet molekyylit saattavat viettää maaperässä pitkänkin ajan. Maan pienieliöstön hajottaessa kuolleen kasviaineksen muodostamaa kariketta osa hiiliyhdisteistä saattaa kompleksisoitua ja varastoitua maahan pidemmäksi aikaa kuin alkuperäisen karikkeen yhdisteet.
Hiilen ollessa sitoutunut maaperän monimutkaisiin orgaanisiin yhdisteisiin se on poissa ilmakehästä, ja siksi maaperän hiilivaraston kasvattamista pidetään yhtenä mahdollisuutena hillitä ilmastonmuutosta. Eri kasvinosat vaikuttavat maaperän orgaaniseen aineeseen eri tavoin: lehdet ja hienojuuret ovat hajottajien mieleen, ja suurin osa niiden biomassasta hajotetaankin nopeasti. Puuaine sen sijaan hajoaa huomattavasti hitaammin, ja erityisen pitkäikäistä on suuri lahopuu.
Monet kasvit elävät symbioosissa erilaisten juuristossa elävien bakteerien kanssa, jotka louhivat maaperästä kasvin tarvitsemia ravinteita ja vettä, ja saavat tästä hyvästä kasvilta usein hiilihydraatteja omaan kasvuun ja toimintaan. Molemmat hyötyvät. Viime vuosikymmenen aikana sienijuurten rooli kasvin elinvoiman takana ja toisaalta maaperän orgaanisen aineen hajottamisessa ja varastoinnissa on saanut ansaitsemansa huomion. Viimeaikaisten tutkimusten perusteella tiedetään, että juurten ja erityisesti sienijuurten karike on vaikeammin hajoavaa kuin esimerkiksi maanpäällisen karikkeen kuten lehtien.
Hiilidioksidipäästöistään huolimatta maaperä toimii kuitenkin hiilinieluna, jos sieltä vapautuu vähemmän hiiltä ilmakehään kuin mitä sinne kuolleena orgaanisena aineena päätyy. Maaperän rooli ekosysteemien toiminnassa ja hyvinvoinnissa on muutenkin erittäin tärkeä: se ei vain pidä puita pystyssä vaan on lukuisien eri ekosysteemin toimintaa keskeisesti pyörittävien eliöiden kuten hyönteisten, sienien ja bakteerien elinympäristö. Samoin se varastoi hiiltä, ravinteita ja esimerkiksi vettä. Maaperän hiilivaraston turvaamiseksi ja elinvoimaisuuden takaamiseksi kannattaa suosia jatkuvaa kasvipeitettä sekä mahdollisuuksien mukaan jättämällä maanpäällinen karike keräämättä tai ainakin hyödyntäen sitä kompostin kautta puutarhan muissa osissa.