Embed Size (px)
Citation preview
Itä-Suomen yliopisto 3511002, 3 op Dendrologian perusteet (ja luonnonmetsät eri kasvillisuusvyöhykkeillä) 17.-18.9. ja 24.-25.9. 2015 Luennoitsija: Leo Junikka, LUOMUS, Helsingin yliopisto
Tiedoksi luentokalvojen käyttäjille! Huom! Vaaleansinisellä merkittyä osaa ei vaadita tentissä (harmaana mustavalko-‐tulosteessa). Eri kasvillisuusvyöhykkeiden esiintymiskartat ja ilmastodiagrammit löydät parhaiten kirjasta: Walter, H. 1985: Vegetation of the Earth and ecological systems of the geo-‐biosphere. Springer Vertlag, Berlin.
1. Kasvimaantien ja dendrologian käsitteitä Kasvimaantiede tutkii -‐-‐ kasvilajien ym. taksonien levinneisyyttä -‐-‐ kasvillisuuden paikallisia ja alueellisia eroja -‐-‐ ekologisten tekijöiden vaikutusta kasvillisuuseroihin -‐-‐ kasvillisuuden ja kasviston historiaa kasvillisuus = vegetaatio (kasvipeite joka rakentuu kasviyhdyskunnista) kasvisto = floora (tietyn alueen kasvilajit, esim. Suomen kasvisto) kasviekologia -‐ "tarkastelee kasvien riippuvuutta ilmasto, maaperä-‐ ym ympäristötekijöistä sekä sopeutuneisuutta niihin" (Kalliola 1973) ekosysteemi -‐ eliöiden ja niiden elinympäristön muodostama kokonaisuus -‐ koko vaihtelee tarpeen mukaan kasviyhdyskunta l. kasvusto -‐ fysiognomialtaan ja lajikoostumukseltaan samanlainen alue (yksittäinen mustikkatyypin metsikkö, suo), -‐ teoriassa ainutkertainen -‐ voidaan ryhmitellä KASVUSTOTYYPEIKSI kasvillisuusalue (=lohko) -‐ suurilmastollisesti yhtenäinen alue, jonka piirissä vallitsevat samat yhdistymätyypit -‐ mereisyys / mantereisuus kasvillisuusvyöhyke -‐ kasvillisuusvyöhykkeitä jotka kiertävät maapalloa: pohjoinen havumetsävyöhyke (boreaalinen vyöhyke l. taiga); lehtimetsävyöhyke (temperaattinen vyöhyke); meridionaalinen vyöhyke (johon kuuluvat talvivihannat metsät (talvisateet) ja kesävihannat metsät (kesäsateet)); subtrooppinen vyöhyke (kausivihannat metsät, erilaiset savannityypit); trooppinen vyöhyke (aina-‐ jaosavihannat metsät) -‐ vaikuttaa a) lpt, b) kosteus (lohko)
korkeusvyöhykkeet -‐ kasvillisuusvyöhykkeitä, joita tavataan vuoristoissa -‐ kasvillisuus-‐ ja korkeusvyöhykkeet sulautuvat sirkumpolaarisilla alueilla formaatio -‐ floristista sukulaisuuden, sekä vallitsevien kasvu-‐ ja elomuotojen perusteella samankaltaiset alueet (fysiognomia) (esim havumetsäformaatio) -‐ kirjallisuudessa usein esiintyvä, mutta usein erilaisissa merkityksissä käytetty ekotoni -‐ kapea tai leveä rajavyöhyke, jossa eri luonteiset ekosysteemit rajoittuvat toisiinsa, voi olla kummanakin rajanaapurin piirteitä uutena yhdistelmänä ekstrazonaalinen -‐ oman vyöhykkeensä ulkopuolella esiintyvä kasviyhdyskunta, esim. lehdot meillä azonaalinen -‐ kasviyhdyskunan kasvuolot maaperällisesti tai pienilmastollisesti poikkeavia, esim. suo, kallio, ranta anti(borealinen, -‐temperaattinen, jne.) -‐ etuliite anti-‐ kuvaa eteläisellä pallonpuoliskolla esiintyvää kasvillisuusvyöhykkeiden jakoa oro(boreaalinen, -‐temperaattinen, jne.) -‐ vuoristoissa esiintyvä kasvillisuusvyöhykkeiden jako maannos -‐ maan pintaosiin syntynyt kerroksellisuus (horisontit) ja sitä säätelevät ulkoiset tekijät, ensijaisesti ilmasto, mutta myös kasvillisuus, pinnanmuodostus ja maa-‐aineksen geologinen ikä; -‐ kosteailmastoisilla seuduilla nähtävät kerrokset: O-‐horisontti (humuskerros), A-‐horisontti (raudan, alumiinin, emästen ja saviainesten voimakas huuhtoutuminen), B-‐horisontti (A-‐horisontista kulkeutuneiden aineiden rikastuminen), C-‐horisontti (muuttumaton kivennäismaa) pleistoseenikausi -‐ 2,5 milj. v. -‐-‐-‐ 3000 eKr -‐ lukuisia jääkausia, jotka vaikuttivat kasviston, kasvillisuuden leviämiseen ja merien laajuuteen maapallolla kosmopoliittiset lajit -‐ laajalti yli useiden mantereiden levinneet lajit
endeemiset eli kotoperäiset lajit -‐ laji, joka esiintyy vain tietyllä alueella eikä missään muualla ekotyyppi -‐ laji, jolla on ekologialtaan erilaisia rotuja alkuperä (ent. provenienssi) -‐ kasvin luontaisella levinneisyyssalueella oleva paikkakunta, josta on kerätty lisäysmateriaalia (pistokkaita, siemeniä) lisäyslähde -‐ ko. lajin viljelypaikka, josta on kerätty lisäysmateriaalia taksoni -‐ mikä tahansa kasvikunnan hierarkkisen systeemin osa, josta puhutaan, esim. alalaji, laji, suku
2. Kasvillisuuden ja dendrologian perusteista 2.1. Kasvillisuuden määräytyminen -‐ ekosysteemin luonteeseen vaikuttavat -‐-‐ abioottiset tekijät (ilmasto ja maaperä) -‐-‐ bioottiset tekijät (kasvillisuus ja eläimistö) SUURILMASTO PIENILMASTO MAAPERÄ KASVILLISUUS KASVISTO KALLIOPERÄ -‐suurilmasto => maapallo kasvillisuusvyöhykkeisiin -‐ kasvillisuus rakentuu -‐-‐ kasvien runsaudesta (sulkeutunut /avoin, harva) -‐-‐ levinneisyydestä (yleiset, harvinaiset) -‐-‐ kerroksellisuudesta (erityisesti metsissä) -‐-‐ periodisuudesta (itäminen, kasvu, kukkiminen) -‐ historialliset tekijät -‐-‐ maakasvit ilm. siluuri-‐-‐-‐devonik. välillä, n. 400 milj v sitten -‐-‐ mannerlaattojen liikunta -- pleistoseenikauden jäätiköt 2.2. Ilmastotekijöistä A) Ilmavirtaukset ja sateet: -‐ auringon säteilyn teho 1360 W/m² -‐ suurin säteily päiväntasajalla lämmin ilma ylöspäin -‐-‐ pasaatituulet (koillinen / kaakko) -‐-‐ vastapasaati 30 leveysasteelta alas kuivaa aavikot -‐ 60 leveysasteella länsituulet tuovat sadetta -‐ napa-‐alueilla polaarinen ilmamassa (korkeapaine) -- itätuulet
(Kuva: roskasaitti.wordpress.com)
B) Monsuunisateet: -‐ vaihtuvat vuodenajoittain -‐ meri ja maa lämpiävät eri nopeudella
-‐-‐ kesällä tulee mereltä sadekausi -‐-‐ esiintyy Kaakkois-‐Aasiassa, USA:n kaakkois-‐rannikolla, Brasiliassa C) Korkokuva: 4 °C 2000 mpy 10°C 1000 mpy 20°C -‐ ilma noustessaan kylmenee => sade -‐-‐ sateet runsaimmillan 1 000 m korkeudella -‐-‐ kasvillisuuden muutoskorrelaatti (Hopkinsin laki): etelä pohjoinen = nousu vuoristossa100 m 100 km D) Merivirrat: -‐ kylmät merivirrat rannikon läheisyydessä kuivuus (esim. Benguelan virta => Namibian aavikot) E) Mereisyys / mantereisuus: -‐ pienet lämpötilaerot (kesä/talvi; päivä/yö) / suuret lpt erot -‐ kevät ja syksy pitkiä / lyhyitä -‐ talvisade > kesäsade / kesäsade > talvisade
-‐ lunta runsaasti / vähän -‐ ilman suht. kosteus suuri / pieni, mutta maasta haihtuminen suuri
2.3. Kasvillisuusvyöhykkeiden (ja -lohkojen) erotusperusteet A) Ilmasto: 1) vuotuinen keskilämpötila 2) termisen kasvukauden pituus (> +5C) (KS FIG 11) 3) potentiaalinen evapotranspiraatio (PE) (Thornthwaite 1948) 4) biotemperatuuri (Holdridge 1967) => life zones
5) tehollinen lämpösumma (W = E [t -‐ +5C]) -‐ ilmastoasemat harvassa -‐ mittaussarjat lyhyitä B) Maannos: -‐ maannos indikoi lohkoja -‐ alkuperäisen kasvillisuuden päättely C) Floristiikka: -‐ kasvien levinneisyysalueet (esim. tammivyöhyke = hemiboreaalinen) D) Perustuotanto: 2.4. Oppia puista ja niiden taksonomiasta -‐ dendrologia on tiede, joka tutkii puita, pensaista ja muita puuvartisia kasveja -‐ sana dendrologia: dendron, puu ja logos, tiede -‐ tieteenalaan kuuluu kasvilajien määrityksen, kuvauksen ja -‐luokituksen lisäksi niiden biologisten ominaisuuksien tutkimus. Dendrologian seura (noin 1500 jäsentä), -‐-‐ Sorbifolia -‐-‐ Hämet-‐Ahti, L. ym. 1992: Suomen puu-‐ ja pensaskasvio 2.4.1. Taksonomian periaatteet
-‐ tiede joka tutkii luokittelua -‐ taksonomian päätarkoitus on järjestää kasvikunnan kasvit (taksonit) parhaalla mahdollisella tavalla HUOM!!!! taksoni = mikä tahansa kasvikunnan hierarkkisen systeemin osa, josta puhutaan, esim. alalaji, laji, suku Taksonomian osatekijät ovat: 1) luokittelu -‐ perustuu rakenteelliseen samankaltaisuuteen (phenetic) tai evolutiiviseen sukulaisuussuhteeseen (phylogenetic) -‐ hierarkkisuus => esim. siemenkasvit => paljassiemeniset (ks. kuva) => havupuut (Pinophyta) => männyt (Pinaceae) => metsämänty
2) tunnistaminen l. identifiointi - tieto, mistä puhutaan -‐ tutkimuskaavat
3) kuvaus -‐ taksonin kuvaus yksiselitteisesti (latina + englanti), jotta se voidaan tunnistaa 4) nimistö -‐-‐ yksinkertainen yleismaailmallinen järjestelmä, joka myös osoittaa taksonin hierarkisen aseman kasvikunnan järjestelmässä -‐-‐ hierarkia. muoto (f.) => muunnos (var.) => alalaji (subsp.) => laji (yksikkö: sp.; monikko: spp.) => suku => heimo (pääte: -‐aceae) => lahko (pääte: -‐ales) => luokka (pääte: -‐opsida) => kaari (pääte: -‐ophyta) -‐-‐ Linneen Species Plantarum (1753) lähtökohta -‐-‐ tieteellistä kommunikointia varten -‐-‐ pyritään yhden nimen käyttöön 2.4.2. Tieteellinen nimi -‐ binominaalijärjestelmä (Linne 1753), joka koostuu sukunimestä l. sukuepiteetistä, esim. Picea ja lajinimestä l. lajiepiteetistä, esim. abies -‐-‐ sukunimi aloitetaan aina isolla kirjaimella, -‐alalaji tai muunnos, esim. subsp. obovata -‐ tieteellisessä nimessä on lisäksi auktori -‐-‐ alkuperäinen auktori => se henkilö, joka ensimmäisenä julkaisi täydellisen kuvauksen ko. taksonista, esim Betula pendula Roth -‐ synonyymi (syn.) on hylätty nimi joko väärinkäytön tai taksonomisen käsityksen muutoksen vuoksi, -‐-‐ esim. Picea excelsa Link on synonyymi Picea abies (L.) Karsten subsp. abiekselle -‐ risteymät merkitään x:llä suku-‐ ja lajiepiteetin välissä -‐-‐ esim. Larix x marschilensis Coaz (L. decidua x kaempferii) -‐-‐ sukuristeymissä x sijoitetaan suvun eteen (xCupressocyparis leylandii)
-‐ puutarhaviljelyssä erotetaan myös viljelylajikkeita (cultivar), joka on tavallisesti yhtä ainoaa kloonia -‐-‐ lajikenimi kirjoitetaan isolla kirjaimella ja erotetaan yläpilkuilla (' ') Juniperus communis L. 'Suecica'. 2.4.3. Lajikäsitteestä -‐ taksonominen laji -‐-‐ pienin ryhmä, joka on selvästi erottuva ja erotettavissa toisista ryhmistä => voidaan erottaa tavallisin keinoin esim. suurennuslasin avulla (putkilokasvit) -‐-‐ käytetään pääasiassa rakenteellisia tuntomerkkejä -‐ biologinen laji -‐-‐ on ryhmä populaatioita, joissa tapahtuu geeniaineksen vaihtoa ja jotka ovat lisääntymiseltään eristäytyneitä muista populaatioista -‐ "pikkulaji" -‐-‐ yhteisen emoryhmän omaavat populaatiot, jotka ovat morfologisesti hieman eriytyneet, esim. eri kloonit kasvullisessa lisäyksessä (Sequoia), suvuttomasti siemeniä tuottavat kasvit (agamospermia, Taraxacum officinale) -‐ lajikäsite ei siis ole yhtenäinen => on hyvä tietää mistä puhuu -‐ kenttäkasvioissa "eritasoisia” lajeja
2.5. Kasvikunnan pääryhmittelyt Kaari Magnoliophyta (Spermatophyta), siemenkasvit Alakaari Pinophytina (Gymnospermae), paljassiemeniset Luokka Pinopsida, havupuut (+ muita luokkia) Lahko Pinales (n. 614 lajia) Heimo Pinaceae, mäntykasvit (+ 6 muuta heimoa) Lahko Taxales Heimo Taxaceae, marjakuusikasvit Alakaari Magnoliophytina (Angiospermae), koppisiemeniset (n. 240 000 – 400 000 lajia) Luokka Magnoliopsida (Dicotyledoneae), kaksisirkkaiset Lahko Fagales (+ 63 muuta lahkoa) Heimo Betulaceae, koivukasvit Luokka Liliopsida (Monocotyledoneae), yksisirkkaiset Lahko Arecales (+ 18 muuta lahkoa) Heimo Arecaceae (Palmae), palmukasvit 2.5.1 Luokka Pinopsida, havupuut -‐ havupuut ovat nykymaailman komeimpia ja levinneimpiä paljassiemenisiä -‐ ensimmäiset ilm. ylähiilikaudella -‐ pohjoisella sekä eteläisellä (vähemmän) pallonpuoliskolla -‐ Pilger (1926) ryhmitteli havupuut 7 heimoon => laajasti aiemmin hyväksytty – nykyään yhdistetty heimot Cupressaceae ja Taxodiaceae (= Cupressaceae) ja erotettu uusi heimo Sciadopityaceae -‐-‐ nykykäsityksen mukaan sukuja yli 60, lajeja 614 (Gymnosperm Database) -‐ Cupressaceae -‐heimo on mielenkiintoinen -‐-‐ maailman korkein puu (punapuu) -‐-‐ tilavuudeltaan suurin puu (mammuttipetäjä) -‐ 1994 nk. 'Wollemi-‐pine' => elävä fossiili Jura-‐kaudelta => kuvattu nimellä Wollemia nobilis (Araucariaceae) -‐ Pinaceae heimossa suurin suku on Pinus => 114 lajia -‐ runsas diversiteetti -‐-‐ esim. Kiinassa n. 30%, kaikista kaikista havuppulajeista -‐-‐ USA:ssa n. 113 havupuulajia -‐-‐ erityisesti havu-‐ ja lehtimetsävyöhykkeen lajeja -‐ suurin osa taloudellisesti tärkeitä -‐ laajoja yhden -‐ muutaman lajin metsiköitä -‐-‐ 1/3 maailman metsistä (kliimaksi-‐vaihe) Morfologiaa: -‐ suorarunkoisia, vähäoksaisia -‐ kasvaa jatkuvasti latvasilmustaan (vrt. lehtipuut – us. hankasilmusta) -‐ lehdet neulasmaisia tai suomumaisia -‐ neulaset monivuotisia => kesävihantia vain muutama suku -‐ yleensä yksittäiset neulaset varisevat, mutta männyillä, punapuilla ja parilla muulla, kokonaiset versot irtoavat
-‐ muutamalla suvuilla lehtiä sekä pitkähaaroissa että lyhythaaroissa -‐-‐ esim. männyillä lehdet yksittäin-‐-‐-‐viisittäin lyhythaaroissa -‐ havupuut tuottavat siemenensä nk. kävyissä (cone) -‐-‐ poikkeuksena marjakuuset => mehevä siemenvaippa l. arillus -‐ havupuut ovat tuulipölytteisiä -‐ hede-‐ ja emikävyt ovat erillään -‐ puuaines putkisoluja (98%) => rakenne tasainen -‐ kuori us. paksu, -‐ mantopuu (140% vettä), sydänpuu (33% vettä + aineita jotka estävät lahoamista) -‐ useat lajit ovat hyvin pitkäikäisiä -‐-‐ jättiläispunapuu => 2000 v -‐-‐ Pinus longaeva => 5060 vuotta ('Methuselah' => 4845 v) -‐-‐ vrt. kuusi 300-‐-‐-‐400 (Ruotsissa ”Old Tjikkon” juurakko 9 550 vuotta), mänty 400-‐-‐-‐600 v, lehtipuista koivu 100-‐-‐-‐150v, tammi 1500-‐-‐-‐2000 v, temppeliviikuna 2300 vuotta, banianviikuna mahd. 5000 vuotta 2.5.2. Alakaari Magnoliophytina, koppisiemeniset, luokka Magnoliopsida, kaksisirkkaiset - kaksisirkkaiset luetaan koppisiemenisiin yhdessä yksisirkkaisten kanssa -‐ siemenkasvien kehittynein ja runsaslajisin ryhmä - lajeja n. 240 000 – 400 000 lajia (Kew Plant List: 350 000 hyväksyttyä nimeä)
Species names (date: 14 September 2015) The status of the 1,064,035 species names for the The Plant List recorded in The Plant List, are as follows:
Status Total ◕ Accepted 350,699 33.0% ◕ Synonym 470,624 44.2% ◕ Unplaced 243 0.0% ◕ Unassessed 242,469 22.8%
- viihtyvät lähes kaikialla maapallolla => monet eliöryhmät ovat niistä täysin riippuvaisia (huom! Ihmiskunta) 2.6. Puiden viljelystä Euroopassa -‐ puiden viljeleminenvanhaa => suoja, koriste, siemenet, hedelmät, lääkeaineet, puutavara 2.6.1. Suomi:
-‐ 1700-‐luvun hyödyn aikakausi Raivola (Uudellakirkolla): Larix sibirica -‐ Pietari Suuren käskystä => Kronstadin laivanveistämö tarvitsi laivanrakennuspuuta -‐ keisarinna Annan aikaan istutettiin lisää -‐-‐ saksalainen metsänhoitaja Fockel => 1738 Arkangelin kylvö => 1739 ja 1774 siemenen alkuperää ei tiedetä => 1812 E-‐Ural (Ufan alue n. 50°N)? -‐-‐ yht. 18,4 ha (jopa 1 000 m³/ha) -‐ Raivolan 'uudelleenlöytö' innoitti uusiin yrityksiin Nils Ludvig Arppe (laivanvarustaja ja tehtailija) -‐ Kiteelle perustettiin 13 ha 1842-‐3: siperianlehtikuusi (Larix sibirica), 4/5 euroopanlehtikuusi (Larix decidua) => siperianlehtikuusen siemen Raivolasta Blomqvist (Evon metsäopisto) 1861 -‐ Kruunun metsänhoitolaitoksen ohjesääntö 1859 ("ulkomaan puulajien kohdistuttamista maahamme") Elimäki 1901 -‐ valtioneuvos A.F. Tigerstedt -‐-‐ alkuperä -‐-‐ metsikköjen perustaminen Metsäntutkimuslaitos (aluksi Metsätieteellinen koelaitos) -‐-‐ Solböle (hemiboreaalinen), Ruotsinkylä, Punkaharju Yliopistojen kasvitieteelliset puutarhat (erit. Helsinki) – siemenkeruuretkia 1993 (Hokkaido), 1994 (P-‐Kiina), 1995 (Brittiläinen Kolumbia) – alueet valittu bioklimaattisesti Suomea vastaavilta alueilta
(Kuva: Suomea vastaavat bioklimaattiset alueet pohjoisella pallonpuoliskolla (Koponen 2002))
Kuva: Boreaaliset alavyöhykkeet Suomessa ja Japanin vuoristossa. Vastaavudet on arvioitu sammallajien esiintymisen perusteella 2.6.2. Ruotsi: - 1700-luvun loppu => Lounais-Ruotsiin euroopaanlehtikuusta -‐ siperianlehtikuusta 1890-‐luvulla => sopii P. Ruotsiin -‐ kontortamänty (P. contorta) hyvin laajamittaisesti (n. 600 000 ha) -‐ E.-‐Ruotsissa sitkankuusta (Picea sitchensis) 2.6.3. Keski-Eurooppa ja Tanska: -‐ jättipihta (Abies grandis) ja nordmanninpihta (A. nordmanniana) => vuot. kasvu 25 m³, -‐ euroopanlehtikuusta ja jonkin verran japaninlehtikuusta -‐ douglaskuusta eniten -‐ merellisillä alueilla sitkankuusi -‐ K-‐Euroopassa yleensä harvoja eksootteja viljelyksessä (valeakasia; douglaskuusi) -‐-‐ nykyään 60-‐70% metsistä pääosin Alpeilta kotoisin olevia havupuita -‐ Espanjassa => eukalyptus ja montereynmänty (Pinus radiata) => paperi ja selluloosa 2.6.4. Iso-Britannia ja Irlanti: -‐ sitkankuusi ja kontortamänty todettu tuottavimmiksi kuivatuilla turvemailla -‐-‐ 70% istutuksista havupuita 2.6.5. Viro ja Venäjän Karjala: -‐ Virossa kokemusta parin vuosisadan ajan -‐-‐ lehtikuusia, douglaskuusia jo viime vuosisadalla -‐-‐ kontortamänty hyvin pakkasta ja tauteja kestävä -- sitkankuusi täysikokoiseksi puuksi -‐ Karjalassa mantereisempi ilmasto => siperianpihta, douglaskuusi, valkokuusi, euroopanlehtikuusi (Valamo), strobusmänty -‐ sembramänty viihtyy hyvin => kestävä saasteita vastaan, pähkinät 2.6.6. Mihin ulkomaisia puulajeja tarvitaan? -‐ Euroopan puufloora on luontaisesti köyhä:
lajeja Eurooppa P-‐Amerikka Itä-‐Aasia havupuita 18 80 100 lehtipuita 60 290 400 Yht. 78 370 500
-‐ tarve uusista koristekasveista ja viherrakentaminen
Koristekasvien menestymisvyöhykkeet Suomessa ja Ruotsissa. Huomaa Suomenselän ja Ruotsin Smålannin ylängön vaikutus (Kuva: puutarha.net) -‐ joulukuuset ja koristehavut -‐ metsätalous -‐-‐ puuttomat alueet -‐-‐ taloudellisesti alkuper. lajia edullisempi 2.6.7. Ongelmia: -‐ taudit, tuholaiset siirtyvät uusille alueille ja uusiin lajeihin
