Maaperän kosteus arktisessa maisemassa

Maaperän kosteuden alueellinen ja ajallinen vaihtelu on voimakasta, ja kosteuden ääritilat aiheuttavat sekä kuivuusjaksoja että tulvia. Kosteutta ja sitä sääteleviä ympäristötekijöitä on tutkittu verrattain vähän ilmastonmuutostutkimuksen yhteydessä, vaikka maaperän kosteus on keskeinen osa arktisen ympäristön ekosysteemiprosesseja ja toimintoja. Tutkimuksenkohteena kosteus on verrattain yksinkertainen ja nopea mitata, mutta kosteutta ei kuitenkaan ole kattavasti tutkittu, etenkään kosteuden ajallista vaihtelua ja muutosta arktisilla alueilla. Erityisesti niukkaresurssisilla arktis-alpiinisilla alueilla, eli karulla metsänrajan ylipuolisella paljakalla, kosteus on merkittävä kasvillisuutta rajoittava resurssi. Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, mitkä ympäristötekijät säätelevät maaperän kosteuden alueellista vaihtelua ja ajallista muutosta arktisessa ympäristössä, minkä lisäksi tarkastellaan kosteuden merkitystä putkilokasvien levinneisyydelle maisematasolla. Maaperä- ja kasvillisuusaineisto kerättiin 945 neliömetrin tutkimusruudulta, 130 km² tutkimusalueelta Pohjois-Norjasta, missä suhteellista korkeuseroa on lähes kilometri. Vaihteleva korkokuva kattaa lyhyilläkin etäisyyksillä laajan kirjon voimakkaita ympäristögradientteja: kosteusgradientin kuivilta paahderinteiltä vettyneille turvemaille ja kasvillisuusgradientin karuilta tunturihuipuilta lajirikkaille sulamisvesiniityille. Tutkimusaineisto koostuu maastosta kerätystä mittaus- ja havainnointiaineistosta sekä topografiaan, kaukokartoitukseen ja ilmastomalliin pohjautuvista aineistoista. Kosteuden alueellista vaihtelua ja ajallista muutosta selittävien ympäristötekijöiden tutkimiseen käytettiin kahta monimuuttujamenetelmää (GLM: Generalized linear model ja GAM: Generalized additive model) eri mittakaavatasoilla ja kosteuden merkitystä kasvillisuuden levinneisyydelle tarkasteltiin BIOMOD-menetelmäkokoelman neljällä menetelmällä (GLM, GAM, GBM: Generalized boosted model ja RF: Random forest). Maaperän kosteuteen vaikuttavat useat ympäristötekijät, mutta monimuuttujamallinnuksen tuloksena maaperän ominaisuudet osoittautuivat tärkeimmiksi alueellisen vaihtelun selittäjiksi ja ilmaston ohella tärkeimmiksi ajallisen muutoksen selittäjiksi. Maaperän ominaisuuksien lisäksi kaikilla mittakaavatasoilla alueellista vaihtelua selittävät kasvillisuus, topografia, ilmasto ja lumi. Ajallista muutosta selittävät maaperän ominaisuuksien ja ilmaston lisäksi topografia ja lumi. Putkilokasvien levinneisyyden selittäjänä kosteus osoittautui muita ympäristötekijöitä merkittävämmäksi ja kosteusmalli ennustekyvyltään paremmaksi kuin topografiaan pohjautuva kosteusindeksimalli (SWI: Saga wetness index). Kosteuden lisäksi myös muut maaperän ominaisuudet ja säteily selittävät putkilokasvien levinneisyyttä, kun taas vähäisin merkitys on SWI:llä, mikä korostaa kentällä kerättyjen kosteusmittausten tärkeyttä. Kosteuden voimakas vaihtelu on seurausta erilaisista ympäristöolosuhteista, mutta kosteus myös luo erilaisia ympäristöjä. Kosteuden ja ympäristötekijöiden yhteisvaikutukset ja takaisinkytkennät ovat merkittävässä osassa tarkasteltaessa kosteutta. Tässä tutkimuksessa löydettiin aikaisemmin todettuja teoreettisen viitekehyksen osoittamia yhteyksiä sekä kosteuden ja sitä säätelevien ympäristötekijöiden väliltä että kosteuden ja kasvillisuuden väliltä, mutta tutkimuksessa tuotiin myös uusia lähestymistapoja kosteuden tutkimukseen yhdistämällä hienonmittakaavan tuloksia laajan maisematason tarkasteluun. Maaperän kosteus on ennen kaikkea paikallisten olosuhteiden säätelemää, mutta siihen vaikuttavat lukuisat ympäristötekijät eri mittakaavatasoilla.