Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

The ozone transfer between atmosphere and vegetation. A study on Scots pine in the field

Nuria Altimir

Doctoral dissertation, October 2006.
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Ecology.

Otsoni on kaasu jonka pitoisuudet ympärillämme ovat pieniä, mutta ihmistoiminnan seurauksena kohoamassa maailmanlaajuisesti. Koska otsoni on erittäin hapettava aine, pienetkin pitoisuuden nousut ovat merkittäviä. Otsoni reagoi kaikkien materiaalien kanssa -seinien maalipinnoista keuhkorakkuloiden sisäkerroksiin, ja myös kasvien lehtisolukoiden kanssa. Tästä on usein seurauksena muutoksia jotka muistuttavat ennenaikaista vanhenemista, ja aiheuttavat kliinisiä vaivoja ihmisille ja sadon menetyksiä viljelykasveille. Siksi on tärkeää tietää, millaisia otsonipitoisuuksia eläinten ja kasvien hengitysilmassa on, ja miten paljon vahinkoa nämä pitoisuudet saavat aikaan.

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan, mitä kasvien läheisyydessä olevalle otsonille tapahtuu; kulkeutuuko se lehtien sisään, ja miten mahdollinen kulkeutuminen tapahtuu. Tämän tapahtumaketjun tunteminen auttaa arvioimaan otsonin haitallisia vaikutuksia kasvien elintoiminnoille. Viime kädessä tätä tietoa voidaan käyttää säätelemään ihmistoiminnasta, esim. liikenteestä ja teollisuuspäästöistä aiheutuvaa saastumista.

Yksi tapa saada tietoa kasvin ja ilman ainesosasten vuorovaikutuksista on oksan sulkeminen kammioon jossa oleven kaasujen pitoisuusmuutoksia voidaan mitata. Näin saaduilla kaasuvuon arvoilla voidaan luonnehtia kasvin ja ilmakehän välisiä kaasujenvaihtoilmiöitä. Vuomittaukset voidaan kytkeä samanaikaisiin muutoksiin esimerkiksi lämpötilassa tai kosteudessa, ja myös kasvin fysiologiseen tilaan. Tämän tutkimuksen aineisto kerättiin Helsingin yliopiston Metsäekologian ja Fysikaalisten tieteiden laitosten yhteisellä SMEAR II mittausasemalla Hyytiälässä. Pitkälle automatisoitu mittausasema sijaitsee keskellä mäntymetsää, ja siellä mitataan jatkuvatoimisesti monia ilmakehän, puiden ja maaperän toimintaa kuvaavia tekijöitä. Näitä mittauksia yhdistelemällä analysoimme otsonin vaihtoa mäntymetsässä.

Ensimmäisenä kehitettiin menetelmä, jolla kasvien otsoninvaihtoa voidaan mitata. Samankaltainen menetelmä on laajalti käytossä mitattaessa kasvien yhteytystä ja hengitystä hiilidioksidinvaihdon avulla. Otsonin jatkuvasti vaihtelevat reaktiot kammion pintamateriaalien kanssa häiritsivät kuitenkin mittauksia, joten näitä häiriötä oli tarpeen seurata jatkuvasti ja ottaa ne huomioon vuolaskelmissa.

Jotta otsoni aiheuttaisi kasville haittaa, sen täytyy kulkeutua lehden sisäosiin lehden pinnalla olevien aukkojen, ilmarakojen kautta. Mittauksissamme havaittiin, että vain noin puolet siitä otsonista joka ilman ja lehden välisissä reaktioissa on osallisena, päätyy lehden sisälle. Loppuosa reagoi ja katoaa ennen pääsyään lehteen. Tämä voi tapahtua monella tavalla, mutta tässä tutkimuksessa selvitimme että lehden pintakosteudella oli otsonin katoamisessa tärkeä osa. Se puolestaan merkitsee, että kosteissa oloissa, kuten boreaalisissa havumetsissä, mitattu otsonivuo on aina suurempi kuin kasvin kannalta haitallinen otsonivuo. Tämä pitäisi ottaa huomioon ennusteissa.

Väitöskirjassa pohditaan otsonivuon mittauksen metodologiaa, eri tekijöiden merkitystä otsonivuon suuruuden määräytymisessä, vuon jakautumista eri komponentteihin ja mahdollisia mekanismeja joilla otsoni tuhoutuu ennen joutumistaan ilmarakoon ja solukkoon.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 15.09.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki