Taimed toodavad oma elutegevuseks mitmesuguseid keemilisi ühendeid. Peamiselt valmistavad need näiteks suhkruid, tärklist, tselluloosi, aminohappeid jpt. Samal ajal toodavad taimed veel tuhandeid teisi ühendeid. Kasvamiseks pole need otseselt hädavajalikud, kuid on siiski tähtsad taimede eluks ja toimetulekuks, kirjutab Tartu Ülikooli rakendusökoloogia kaasprofessor Arvo Tullus.

Sekundaarsetel metaboliitidel on väga erinevaid ülesandeid, kuid eelkõige kaitsevad need taime väliskeskkonna ebasoodsate mõjude eest. Näiteks ohustavad taimi taimtoidulised loomad ja putukad, seenhaigused, liiga tugev valguskiirgus sh UV-kiirgus, kõrge temperatuur.

Samuti võivad need ained pärssida konkureerivate taimede kasvu. Paljusid taimedes leiduvad teiseseid metaboliite kasutatakse meditsiinis. Neist küllap tuntuim on atsetüülsalitsüülhape ehk aspiriin.

Kasvu-kaitse lõivsuhe

Kaitseainete tootmiseks kasutavad taimed osa fotosünteesiga salvestatud energiast ja seotud süsinikust ning esineb nn kasvu-kaitse lõivsuhe. Täpsemalt tähendab see, et osa liike ja genotüüpe panustab rohkem kasvu ning seetõttu vähem enda kaitsmisesse ja vastupidi. Kasvu-kaitse lõivsuhe sõltub ka keskkonnatingimustest. Kliimamuutusega kaasneb temperatuuritõus ja samuti suureneb jätkuvalt õhu süsihappegaasisisaldus, mis võiks Põhja-Euroopas ja mujal kõrgematel laiuskraadidel vähemalt esialgu puude kasvu soodustada.

Puudevaheline konkurents kasvuressurssidele, milleks on põhiliselt valgus, vesi ja mineraaltoitained, määrab igale puistus kasvavale puule kasvuks ja ainevahetuseks saadaoleva energia hulga. Metsanduse praktikas reguleeritakse konkurentsi harvendusraiete abil.

Looduses toimub aga konkurentsi tulemusel puistute iseharvenemine. Nii on noored metsad reeglina tihedamad kui vanad, kus puude suuremaks kasvades jätkub kasvuressursse ja kasvuruumi järjest vähematele puudele.

Keemialabor kase lehtedes ja peenjuurtes

Temperatuur ja konkurentsi mõju uurimiseks puude kaitseainete sisaldusele kogusime kolleegidega lehe- ja peenjuureproovid kuuest arukase puistust, mis paiknesid erinevatel laiuskraadidel 1400-kilomeetrisel põhja-lõunasuunalisel lõigul Skånest Lõuna-Rootsis kuni Lapimaani Põhja-Soomes.

Aasta keskmine õhutemperatuur ulatub sellel lõigul -1 kuni +8 °C. Proovid koguti nii naaberpuudest suurematelt ehk konkurentsistaatuselt valitsevatelt kui ka kasvus allajäänud puudelt. Proovides määrasime vedelikkromatograafiga polüfenoolsete ühendite sisalduse. Tegemist on ühenditega, mis moodustavad ühe osa kõigist toodetavatest kaitseainetest.

Kokku tuvastasime lehtedes 68 (levinumad ühendid kuulusid flavonoidide ja hüdroksütsinnamaatide rühma) ja peenjuurtes 38 ühendit (levinumad olid diarüülheptanoidid ja flavonoidid).

Tulemuste analüüs näitas, et lõuna pool, soojemas kliimas oli arukaskede kaitseainete sisaldus oluliselt suurem kui põhjas ja see trend oli lehtedes tugevam kui peenjuurtes. Konkurentsistaatus mõjutas muu hulgas selliste ühendite sisaldust, mis kaitsevad lehti liiga tugeva valguse eest. Poolvarjus kasvavad ehk naabritele allajäänud puud vajavad neid aineid vähem.

Kokku erines polüfenoolsete ühendite ja seega ka kahjustajate vastu esmaseks kaitseks kasutada olevate ainete hulk valitsevate ja allajäänud puude vahel rohkem põhjapoolsetes kasepuistutes. Seega võiks külmemas kliimas hõredamad puistud tagada puude kõrgema kaitsevõime.

Tulemused on kooskõlas herbivooria laiuskraadilise hüpoteesiga. Soojas kliimas on soodsamad tingimused nii taimedele kui ka taimtoidulistele loomadele ja putukatele, kelle ärasöödav suhteline kogus taimede biomassist on seetõttu suurem kui külmas kliimas. Seetõttu on ka taimede keemiline kaitsevalmidus lõuna pool kõrgem.

Teisalt peegeldavad tulemused ka lõuna pool valitsevat tugevamat kiirgustaset kasvuperioodi jooksul. Kuigi ka peenjuurte kaitseainete sisaldus vähenes põhja suunas, oli langustrend väiksem kui lehtedes ja seega oli puude suhteline panus juurte kaitsesse külmemas kliimas suurem. See näitab, et just juurtoitumine ja konkurents mullaressurssidele on põhja pool määravamad kui valguskonkurents.

Kokkuvõtteks võib ennustada, et kliima soojenedes suureneb ka meie piirkonnas kasvavate puude ja taimede kaitseainete sisaldus. Mitmesuguste taimekahjurite ja -haiguste põhjasuunaline levik on viimastel aastakümnetele ka kinnitust leidnud.

Teisisõnu tähendab see, et kliima soojenemise tulemusel loodetav puude kasvukiiruse suurenemine võib olla oodatust tagasihoidlikum, sest koos metsakahjustuste sagenemisega suureneb ka vajadus enda kaitsmiseks väliskeskkonna ebasoodsate mõjude vastu.

Valgus- ja juurkonkurentsi rolli, lehtpuude kasvu ja kliimamuutuste seoseid lahanud projektis osalesid Tartu Ülikooli, Eesti Maaülikooli, Rootsi Metsainstituudi ja Ida-Soome Ülikooli teadlased. Tulemused avaldati teadusajakirjas Frontiers in Plant Science.