Süsinikdioksiid ehk CO2 satub atmosfääri peamiselt fossiilsete kütuste põletamisel ning põhjustab kliima soojenemist. Kuni tänaseni on CO2 sisaldus meid ümbritsevas õhus üha tõusnud.

Senised uuringud noorte puudega on näidanud, et kõrgem CO2 kontsentratsioon tõstab taimede fotosünteesivõimet. Nii hakkavad noored puud kiiremini kasvama. Sealjuures leevendavad noored metsad oluliselt CO2-stressi. Teadlasi hakkas huvitama, kas ka vanemad puistud reageerivad süsinikule samamoodi.

Sydney Ülikooli teadlaste juhtimisel tehti EucFACE-nimeline eksperiment. Selle eesmärk oli välja selgitada, kas ka looduslikud küpsed metsad on kõrgema CO2-sisalduse tingimustes suurema juurdekasvuga. Uuring viidi läbi toitainevaesel pinnasel kasvas metsas Austraalias. Tulemuseni jõuti koostöös teiste riikide teadlastega, kelle hulka kuulusid Eesti Maaülikooli professor ja teaduse tippkeskuse EcolChange juht Ülo Niinemets ning vanemteadur Astrid Kännaste.

Kuhu kaob süsinik?

Kasvamise käigus võtavad puud fotosünteesi jaoks vajalikku CO2 õhust. Sestap oleks loogiline arvata, et kui gaasi sisaldus õhus tõuseb, kasvavad puudki kiiremini. Nii ümbritsetigi katse jaoks väikesed metsaalad konstruktsioonidega, milles olevad pumbad rikastasid õhku CO2-ga.

Mõõtmise tulemused näitasid, et puud sidusid õhust lisakoguse CO2 ja see suurendas puude fotosünteesi taset. Teadlased oletasid, et suurenenud fotosüntees mõjutab soodsalt ka puude kasvu. Ometi ei kasvanud puud kiiremini, millest tekkis küsimus: kuhu süsinik läheb?

Puud kasutavad süsinikku teadupärast mitmel erineval otstarbel. Teadlased uurisid seega kõiki võimalikke protsesse, milleks süsinik kulub ja kuhu talletub.

Nimelt, puud peavad kasvatama igal aastal uusi lehti ja juuri. Putukad kahjustavad lehti ja pungi, mis langevad maapinnale varisena. Lehtede kaudu vabanevad õhku biogeensed lenduvühendid, mille koostisosaks on süsinik. Süsinik kulub ka energiaks, mis on vajalik hingamistegevuseks ning samuti eritub ta õhku puude hingamisel.

Lisaks kasutavad puud süsinikku sümbioosiks seentega ehk mükoriisa elutegevuseks. Vastutasuks saavad nad seeneniidistiku kaudu mullas sisalduvaid toitaineid, sealhulgas fosforit ja lämmastikku. Kui mükoriisa sureb, muutub ta toiduks mikroobidele, kelle hingamisprotsessis vabaneb samuti süsinik.

Pinnases toimuvast saab aimu, kui mõõta CO2 hulka maapinna kohal. Kui liita kõik need mõõtmistulemused kokku, saab hinnata süsiniku bilanssi ning seda, kui palju süsinikku vabaneb puu kasvades keskkonda.

Uuring näitas, et õhku juurde lisatud süsinik vabanes küllaltki kiiresti tagasi atmosfääri. Aga kuidas? Nimelt kasutasid täiskasvanud puud lisandunud süsinikdioksiidi suhkrute tootmiseks. Paraku ei saanud nad suhkruid kasutada kasvamiseks, sest kasvasid liialt toitainevaeses mullas. Suhkrud kulusid hoopis mullas elavate mikroorganismide "toitmiseks".

Nõnda ei jäänudki lisatud süsinik ökosüsteemi püsima. Pool lisatud süsiniku kogusest eraldus puude hingamise ja pool pinnases elavate mikroorganismide hingamise kaudu.

Eesti teadlased panustasid kogemusega

Uuringus osalenud Ülo Niinemetsa sõnul panustasid eestlased uuringusse oma kogemustega lenduvate ühendite mõõtmisel. "Tavaliselt lenduvate ühendite kaudu kaduma minevat süsinikku ei mõõdeta, kuigi see võib moodustada bilansist kuni 10 protsenti või rohkemgi. Tavaliselt on see kusagil üks-kaks protsenti, aga igasugune väike osa mängib rolli," ütleb ta.

"Meie mõõtsime eukalüpte, mis on väga tugevad isopreeni ja monoterpeenide emiteerijad. Austraallastel endal sellise mõõtmise kogemust ei ole."

Uuring on Niinemetsa sõnul ainulaadne, sest katsed toimusid vabas õhus. Samuti pole varem tehtud nii üksikasjalikke arvutusi. "Väga tihti tehakse kaudseid arvutusi, näiteks süsinikuvoogude mõõtmisi. Samas on bilansis asju, mida tuleb modelleerida," ütleb ta.

Niinemets peab tulemusi üllatavateks, sest levinud hüpoteesi järgi seovad puud kasvades üha rohkem süsinikku ära. Uuring seda aga ei kinnitanud.

"Kõik ütlevad, et metsad seovad tulevikus rohkem, aga nüüd selgub, et ei puhverda need metsad midagi. Mõte, et loodus, meid päästab, ei pruugi olla õige."

EucFACE on esimene omalaadne välieksperiment, mis püüab heita pilku paneedi tulevikku. Käesolev uurimustöö näitas, et küpsed metsad ei aita siduda süsinikku, mille inimesed on fossiilseid kütuseid põletades õhku paisanud. Selleks, et hoida ära katastroofi, ei saa me loota küpsetele metsadele ja nende võimele siduda atmosfääri paisatud süsinikku. Peame pöörama pilgud hoopis taastuvenergia poole ja vähendama fossiilsete kütuste tarbimist.

Uuring on avaldatud ajakirjas Nature.