Kaukokartoitus kertoo metsien tilasta

Koronakevät on vaatinut metsätutkijoiltakin uusien rutiinien opettelua työssä ja vapaa-ajalla. Käytäväkeskustelut ovat vaihtuneet pyörälenkkikeskusteluihin, työpisteet hajautuneet ympäri Suomea ja tutkijavierailut ulkomaille siirtyneet tulevaisuuteen. Tilalle ovat tulleet virtuaaliset palaverit.

Kiinnostus tutkimuksen tekoon on kuitenkin säilynyt vahvana.

—Haluamme tehdä töitä sen eteen, että tulevaisuudessa ymmärtäisimme metsäekosysteemin toiminnan niin hyvin, että voimme elää tasapainoisesti ympäristömme kanssa elinvoimaisissa yhteiskunnissa, apulaisprofessori Mikko Vastaranta kertoo.

—Tämä visio edellyttää luonnonvarojen kestävää käyttöä, biodiversiteetin köyhtymisen pysäyttämistä ja uusia ansaintamalleja. Tarvitaan myös tasa-arvoisia yhteiskuntarakenteita, ilmastonmuutoksen hallintaa ja ylipäätään sitä, että meillä on puhdas ympäristö.

Vastaranta selvittää syksyllä alkavassa tutkimuksessa kaukokartoituksella puuaineen tiheyden vaihtelua puiden sisällä ja niiden välillä. Uusien teknologioiden avulla on mahdollista saada hyvinkin yksityiskohtaista tietoa puista. Hanketta on vetämässä myös tutkimusprofessori Antero Kukko Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.

—Metsävarojen arvioinnissa on keskeistä puuaineen tiheyden mittaaminen. Tätä tietoa tarvitaan puiden jalostuksessa ja puuaineen optimaalisen käyttökohteen valinnassa, myös hiilen sidonnassa. Puuaineen tiheyteen vaikuttavat puulajin ja genetiikan lisäksi puun kasvu, sekä erilaiset ympäristö- ja kilpailutekijät, Vastaranta sanoo.

Näitä tekijöitä pystytään havainnoimaan uudella tavalla laserkeilausaikasarjojen avulla. Puista voidaan seurata runkomuodon muutoksia, pituuskasvua sekä latvuksen kehitystä. Alustavasti on jo löydetty uusia yhteyksiä esimerkiksi puun latvuksen ominaisuuksien ja puuaineen tiheyden välillä.

— Uusilla sensoreilla ja algoritmeilla voidaan mitata näitä varsin automatisoidusti. Aikasarjoilta tulkittuun tietoon emme ole tietenkään vielä päässet, mutta aikaisempien teorioiden perusteella sieltä pitäisi olla luvassa aivan uudenlaisia havaintoja.

Post doc -tutkija Samuli Junttila aloittaa syksyllä Suomen Akatemian rahoittaman kolmen vuoden tutkijatohtorihankkeen, jossa tutkitaan puiden vesidynamiikkaa. Veden määrä vaihtelee puun eri osissa, erilaisilla mittakaavoilla, yksittäisistä lehdistä aina globaalille tasolle saakka.

—Veden kierto muuttuu ilmastonmuutoksen myötä. Keskeinen kysymys on, miten tämä vaikuttaa kasvillisuuteen ja sen elinvoimaisuuteen. Pidentyvät kuivuusjaksot lisäävät puiden kuolleisuutta ympäri maailmaa ja huolena on etenkin suurimpien puiden menettäminen, Junttila sanoo.

—Kehitän hankkeessa uusia kaukokartoitusmenetelmiä, joiden avulla näitä ilmiöitä voidaan tutkia. Minua kiehtoo vesi elämän lähteenä, kuinka tuo yksinkertainen molekyyli kiertää biosfäärissä maaperästä kasvien kautta ilmakehään, ja sieltä taas sateen mukana maahan. Vesi on yksinkertaisuudessaan jotain hyvin kaunista, mutta sen kiertoon liittyy monia prosesseja, joita ei vielä kunnolla tunneta.

—Tavoitteeni on laajentaa tulevaisuudessa horisonttia yksittäisten puiden ja metsiköiden tasolta laajoihin alueisiin, ja kyetä vastaamaan globaaleihin tutkimuskysymyksiin.

Post doc -tutkija Ninni Saarisella on meneillään Suomen Akatemian rahoittama kolmen vuoden tutkijatohtoriprojekti, jossa tutkitaan miten puut allokoivat kasvuaan. Saarinen selvittää miten erilaiset metsien käsittelyt, kuten harvennustavat ja -voimakkuudet, vaikuttavat kasvun allokointiin sekä kilpailuun.

—Projektini ensimmäiset tulokset vahvistavat jo aikaisempaa tietoa siitä, että voimakkaat harvennukset mahdollistavat puiden nopeamman kasvun. Tällaiset puut ovat kooltaan suurempia kuin saman ikäiset puut, joiden ympäriltä on poistettu vähemmän puita.

Saarisen käyttämä maastolaserkeilaus mahdollistaa uusien tunnusten tuottamisen, joiden avulla esimerkiksi puiden runkoja ja niiden muotoja pystytään tarkastelemaan aikaisempaa yksityiskohtaisemmin.

—Tämän teknologian hyödyntäminen ekologisissa sovelluksissa ja metsien dynamiikan ymmärtämisessä on innostavaa. Tavoitteeni onkin jatkaa erilaisten tutkimuskysymysten laatimista, jotta jo olemassa olevalla teknologialla voidaan vastata uusiin ja monimutkaisempiin haasteisiin.

Post doc -tutkija Tuomas Yrttimaa kehittää väitöstutkimuksessaan yksityiskohtaisiin pistepilviaikasarjoihin perustuvia menetelmiä. Niiden avulla voidaan paremmin kuvata metsän spatiotemporaalista rakennetta ja ymmärtää metsikködynamiikkaa, sekä metsäekosysteemin toimintaa entistä paremmin.

—Maastolaserkeilausteknologian avulla yksittäisten puiden kolmiulotteinen rakenne voidaan kuvata millimetrin tarkkuudella, ja rakenteessa tapahtuvia muutoksia voidaan seurata ajassa. Kattavampi tietämys yksittäisten puiden rakenteen kehittymisestä parantaa ymmärrystä metsiköiden ja metsäalueiden kehittymisestä, hän kertoo.

—Konkreettinen tekeminen voi olla hyvin pienipiirteistä, esimerkiksi puun eri rakenteiden havainnointia pistepilvestä. Taustalla on kuitenkin visio paremmasta ympäristön tuntemuksesta globaalissa mittakaavassa.

Post doc -tutkija Ville Kankare puolestaan aloitti viime vuonna kolmivuotisessa tutkimushankkeessa, jossa selvitettiin, onko puulle ominaisen kasvun allokoinnin ja ulkoisen rakenteen yksityiskohtaisen kuvauksen avulla mahdollista selittää puuaineen tiheyden vaihtelua, tai ymmärtää puulajien välisiä eroja.

—Nyt olen selvittänyt puuaineen tiheyden vaihtelun ja myös oksien rakenteen välistä yhteyttä. Ensimmäiset tulokset ovat osoittaneet, että yksinkertaisilla latvuskokoa kuvaavilla tunnuksilla, kuten latvusleveydellä ja -tilavuudella, on yllättävän vahva selitysvoima puuaineen tiheyden vaihteluun, Kankare toteaa.

—Tämä on erittäin lupaava tulos, koska vastaavia latvuskokoa kuvaavia tunnuksia on mahdollista laskea muun muassa lentolaserkeilausaineistosta. Jatkossa tietoa puiden tiheysvaihtelusta voitaisiin kerätä tehokkaasti laajoilla alueilla. 

Nuoret tutkijat haluavat erityisesti ravistella mielikuvaa yksin kammioissaan istuvista ja kirjojen keskelle hautautuneista ihmisistä, joiden kosketus muihin ihmisiin ja reaalimaailmaan on heppoinen.

— Se ei todellakaan pidä paikkansa. Nykyään erityisesti nuoria tutkijoita rohkaistaan hyvin vahvasti verkostoitumaan ja etsimään yhteistyökumppaneita. Esimerkiksi Suomen Akatemia vaatii väitöskirjan jälkeistä tutkimusympäristön muutosta. Tutkijavierailut ovat laajentaneet ajatteluani ja suhtautumistani tutkimustyöhön, ja siihen miten laajasti erilaisia menetelmiä voidaan hyödyntää, Saarinen toteaa.

— Näyttää siltä, että tieteentekijöille on entistäkin suurempi tarve nykymaailmassa. Tai ainakin ihmisille, jotka haluavat kehittää asioita, Vastaranta miettii.

—Hyvä tavoite työn tekemisessä on tehdä itsensä työttömäksi. Jos visiomme toteutuu, ja se tekee minut ja tutkijani työttömiksi, en ole siitä yhtään pahoillani. Oikeasti se, mihin ihmisiä tarvitaan vielä pitkään, on luova työ. Voisiko sellainen olla edes mahdollista, että tutkimustyölle ei olisi kysyntää? Että me tietäisimme kaiken, emmekä olisi enää uteliaita?