Tartu ülikooli taimeökoloogid uurisid kuni 50 000 aasta vanustest igikeltsaproovidest leitud DNAsid, et mõista, kuidas mõjutasid mineviku kliimamuutused taimestikku. See teadmine võimaldab ennustada, kuidas praegu toimuvad kliimamuutused võivad taimkatet mõjutada tulevikus.  

3 põnevat leidu uuringust:

• Enne viimast jäätumise maksimumi oli suurtel laiuskraadidel ehk põhjapoolsetel aladel taimekoosluste mitmekesisus suurem kui praegu, ehkki temperatuur oli toona, 30–50 000 aasta eest madalam kui praegu.
• Uued domineerivad taimeliigid hoiavad üldise taimede elurikkuse madalamal tasemel ning võib arvata, et see trend jätkub ka kliima soojenedes.
• Taimede suhetes teiste organismidega võib kliima mõjuda ka vaid suhte ühele osapoolele, aga selle kaudu muutuvad ka partnerid. See omakorda tähendab, et mõju mõnele liigile võib ökosüsteemis vallandada terve muutuste ahela.

Need tulemused ilmusid eile ajakirjas Nature Communications ning uuringu juhtivad autorid, ehk esimene ja viimane, on vastavalt TÜ taimeökoloogia professor Martin Zobel ja vanemteadur Mari Moora.

Tartu ülikooli taimeökoloogid koos rahvusvahelise uurimisrühmaga võtsid ette kuni 50 000 aasta vanuste igikeltsaproovidest saadud DNA-d, mis kogutud Siberist, Alaskalt ja Yukonist Kanadas.

Nimelt kolme aasta eest pandi Taani teadlase Eske Willerslevi – geneetik, kellega paljud eesti teadlased koostööd teevad – juhtimisel kokku igikeltsast kogutud proovidest unikaalse keskkonna-DNA ehk e-DNA andmestiku. Just selle andmestiku pealt ongi võimalik uurida, kuidas on taimestik viimase 50 000 aasta jooksul muutunud, täpsemalt seda, kuidas mutualism ehk taimede vastastikku kasulik suhe mikroobide ja putukatega on mõjutanud taimkatte säilimist.

See ennustus on siiski ligikaudne, kuna mineviku kliimamuutused ei kopeeri üksüheselt praegusi muutusi. “Aga mingi üldisema ettekujutuse me siiski saame. Meie andmete põhjal võib väita, et see ökoloogiliste muutuste suund, mis sai alguse jääajajärgsel soojenemisel, jätkub ka lähitulevikus,” selgitab Mari Moora.

Looduses on erinevatest liikidest organismid omavahel suhtes vastastikkuse kasu eesmärgil ja seda nimetatakse mutualismiks. Näiteks taimede ja neid tolmeldavate putukate vahel on vastastiku kasulik suhe. Mükoriisat moodustavate mullaseente õhulämmastiku siduvate mügarbakterite ning taimede vaheline mutualistlik suhe on ka laialt levinud.

Seened ja bakterid saavad saavad sellises sümbioosis taimelt toitu (süsivesikuid) ja vastutasuks varustavad taimi mullast ammutatud (mükoriisaseened) mineraalainetega, näiteks lammastiku ja fosforiga või õhust (mügarbakterid) fikseeritud lämmastikuga. Ühtlasi kaitsevad seened taime haiguste eest. Mutualism mõjutab ühtlasi seda, kuidas taimed tulevad toime keskkonnas toimuvaga, näiteks kliimamuutustega.

Seni on ökoloogid uurinud peamiselt seda, kuidas on rohusööjad mõjutanud taimkatte mitmekesisust. “Taimede ja rohusööjate loomade vaheline suhe on nn pluss-miinus suhe (herbivooria), kus söödav saab pigem kahju ja sööja kasu,” selgitab Moora. Selles suhtes on siiski oma kasu ka taimedele: loomad kannavad seemneid edasi ja nende tallatud kohtades saavad seemned idaneda.

Pannes ökoloogilised suhted, näiteks mutualismi, kliimamuutuste konteksti, muutub asi palju huvitavamaks. Moora ja Zobeli uuringust selgub, et kliima ise võib mõjuda vaid suhte ühele osapoolele, aga selle kaudu muutuvad ka partnerid.

Veelgi tõenäolisem on see, et mingi partnerite paar – näiteks puuliik koos kasuliku seenega – muutub uutes tingimustes tunduvalt edukamaks kui ta oli varem. See edukas parterite paar võib hakata teisi välja tõrjuma. Laiemas plaanis tähendab see, et mõju mõnele liigile võib ökosüsteemis vallandada terve muutuste ahela.

Ökoloogiliste muutuste suund, mis sai alguse jääajajärgsel soojenemisel, jätkub ka lähitulevikus. Autor: Bjornsphoto/Flickr/Creative Commons

Uuringust selgub, et viimase jääaja maksimumile eelnenud ajal domineerisid teatud tüüpi taimed, jääaja järel aga teist tüüpi. Miks?

Mari Moora selgitab, et oma mõju võib olla kliima eripäral. Lisaks temperatuurile muutusid sademed, näiteks jääajajärgsel perioodil oli ja on jätkuvalt sademeid rohkem kui varem. Oma mõju on ka liikide levimisel: jääajajärgsel perioodil levisid mõned liigid soojenevatele aladele kiiremini kui teised. Muutus ka toitainete defitsiit, näiteks fosfori defitsiit asendus lämmastiku defitsiidiga. Mõju on ka CO2 sisalduse suurenemisel õhus, mis  omakorda soodustab neid liike, mis saavad kergemini hakkama lämmastiku defitsiidiga. Oma mõju võis olla ka suurte rohusööjate väljasuremisel.

Üldistatult suurenes jääajajärgselt selliste liikide osakaal, mis on kas ektomükoriissed ehk näiteks paljud puud, mis elavad koos seentega, sh meile hästi tuntud söögiseentega, või millel üldse puudub mutualism seenega, näiteks paljud lõikheinalised. Samuti kasvas veidi lämmastikku siduvate mutualismi omavate taimeliikide osakaal.

See kõneleb mullaniiskuse suurenemisest ning suurenenud lämmastikudefitsiidist. Praeguseks tehtud kliimamuutuste eksperimendid näitavad, et CO2 kasv ja kliima soojenemine soodustab neid liike ka edaspidi.

“Seega on meil ligikaudne suur pilt taimkatte ja ökosüsteemide edasisest muutumisest olemas. Loomulikult tuleb seda edaspidi tunduvalt täpsustada,” tõdevad Moora ja Zobel.

Aga mis ootab taimestikku ees kliima soojenemisel?

Moora ja Zobel selgitavad, et enne viimast jäätumise maksimumi oli suurtel laiuskraadidel  ehk põhjapoolsetel aladel taimekoosluste mitmekesisus kõrgem kui praegu, ehkki temperatuur oli tol kaugel ajal praegusest madalam. Seega taimede endisaegne mitmekesisus ei ole taastunud.

Põhjuseid võib olla mitu: kõik liigid pole veel soojenenud aladele tagasi jõudnud või on nende tagasitulekut häirinud inimtegevus. Oma mõju võib olla suurte rohusööjate kadumisel, mis vähendas nende taimeliikide esinemist, millele loomad mõjusid positiivselt. Soojenenud aladel on hakanud domineerima taimeliigid, mille konkurentsivõime on uutes tingimustes tugevam. Nende mõju hoiab üldise taimede elurikkuse madalamal tasemel.

“Võib arvata, et sama trend jätkub kliima soojenedes,” sedastab Moora.

Piltidel on Mari Moora välitöödel kogumas krohmseente proove. Krohmseened on taimejuurtel elavad tillukesed seened, mis on mutualismis ehk vastastiksuhtes taimega. Autor: Martin Zobel