Kliimamuutuste põhjuseks on üha suurenev süsiniku kogus atmosfääris, mis põhjustab inimkonnale ebamugavusi. Siinkohal on palju räägitud fossiilkütuste põletamisel vabanevast süsinikust, kuid see on vaid osa globaalsest süsinikuringest. Valdav osa süsinikust asub hoopis mullas – seal on süsinikku rohkem kui atmosfääris ja taimedes kokku.

Metsamullad on ühed suurimad orgaanilise süsiniku reservuaarid – kõik maailma metsamullad sisaldavad kokku umbes 700 miljardit tonni süsinikku, Eesti metsamuldades leidub seda umbes 0,314 miljardit tonni. See on põhjus, miks juba väikesed muutused mullas võivad mõjutada nii regionaalset kui ka globaalset süsinikuringet ning seeläbi ka kliimat.

Süsinikuvarude muutuseid erinevates sektorites, ka metsas, on oluline teada selleks, et vähendada kasvuhoonegaaside heidet. Tulenevalt rahvusvahelisest kliimapoliitikast ja Pariisi kliimakokkuleppest on kasvuhoonegaaside vähendamine ja süsinikuvarudest raporteerimine kohustuslik kõikidele riikidele. Paraku on metsamulla süsinikuvarude muutus riikideüleselt, sealhulgas ka Eestis, üks kõige puudulikumalt raporteeritud valdkondi. 

"Minu doktoriõpingute üheks ajendiks oligi täpsustada Eesti kasvuhoonegaaside raporti metsandussektori andmeid, parandada andmete kvaliteeti ja usaldusväärsust ning toetada seeläbi teaduspõhist kliimapoliitika arengut," selgitas TÜ ökoloogia ja maateaduste instituudis geograafia erialal doktorikraadi kaitsnud Kaie Kriiska.

Tema üks juhendajatest, TÜ maastikuökoloogia vanemteadur Ivika Ostonen ütles, et kuna Eestil oma mõõtmispõhised andmed puuduvad või ei ole need piisavalt täpsed, kasutatakse siiani kasvuhoonegaaside aruande koostamisel metsamulla süsinikuvarude muutuste arvutamisel põhjamaade koefitsiente. "Eesti metsade iseloomu arvestades, ei ole see aga õige," sõnas Ostonen. "Seega sai selle doktoritöö üheks olulisemaks eesmärgiks muutuvates kliima‐ ja keskkonnatingimustes toimivate indikaatorite leidmine, mis iseloomustaksid just juurtes ja mullas seotud süsiniku muutust."

Selleks korraldas Kriiska mitme aasta jooksul rea katseid mineraalmullal kasvavate ja viimase 20 aasta jooksul majandamata Eesti kuuse- ja männienamusega metsade mulle süsinikuringi uurimiseks.

Mis on metsa süsinikuringe?

Metsadest rääkides mõeldakse eelkõige puudest, põõsastest, marjadest ja seentest. Kuid metsa süsinikuringe uuringud on keskendunud eelkõige maa-alustele süsinikuvoogudele. Metsa aastasest juurdekasvust võib 23–63% moodustada peenjuurte kasv. Näiteks meie regiooni metsades on mullas ja kõdus hinnanguliselt 85% kogu metsaökosüsteemi süsinikust ning vaid 15% maapealses biomassis.

Süsinikuringe ulatust aitab hoomata ka tõik, et umbes pool aastasest taimede kasvust jõuab mulda tagasi kas maapealse- või aluse varisena (mahavarisenud taimeosad). Seejuures vabaneb lagunemise käigus umbes 20% varisesse talletunud süsinikust, mis lendub atmosfääri.

Kohalike metsade süsinikuringest aitasid Kriiskal ülevaate saada peotäis peenikesi juuri, okkad ja teepuru. Nende abil uuris ta rohkem kui kolme aasta jooksul metsamulla süsinikubilanssi mõjutavaid tegureid ning ajas kiiresti muutuvaid süsinikuvoogusid.

Uurija selgitas, et ühe aasta mõõtmised ei anna usaldusväärseid tulemusi, sest aastad erinevad sademete ja temperatuuri, tormide ning tugevate tuulte poolest – kõik need mõjutavad aga metsa süsinikuvoogusid.

"Näiteks siseneb mulda tugeva tuule järgselt rohkem süsinikku, sest maha variseb suurem hulk okkaid ja oksi, põua tõttu sureb aga mullas rohkem peenjuuri. Ka mullahingamine sõltub temperatuurist ja niiskusest – mida soojem ja niiskem on muld, seda rohkem süsihappegaasi sellest eraldub, sest siis on mikroobidele soodsad tingimused orgaanilise aine lagundamiseks," selgitas Kriiska.

Nii analüüsis ta aastas varisevat okaste ja alustaimestiku ning peenjuurte (läbimõõt alla 2mm) hulka, mis talletavad süsinikku mulda. Pealse selle uuris ta ka laguprotsesside käigus eralduvat süsiniku hulka ehk mullahingamist.

Kriiska võrdles ka rohelise ja punase tee ning alfa-tselluloosi (aine, mida leidub ohtralt taimekudedes) lagunemist kuuse- ja männiokaste ning peenjuurte lagunemisega.

"Kui okaste ja peenjuurte omadused sõltuvad keskkonnast, näiteks on viljakamas kasvukohas okastes ja peenjuurtes rohkem lämmastikku, siis tee ja tselluloos on standardsed ja seetõttu saab hinnata just kasvukoha mulla ja teiste tingimuste mõju orgaanilise aine lagunemisele," selgitas Kriiska.

Teekottide lagunemise uuring kestis kolm aastat, just nii kaua aega kulub rohelise tee lagunemiseks. See oli globaalne uuring, milles osales kokku üle 230 töörühma 336 proovialaga üle maailma.

"Meie eesmärk oli leida orgaanilise aine lagunemist enim mõjutavad tegureid. Sademete ja temperatuuri kõrval analüüsisime näiteks eraldi maa-kasutuse, mulla- ja bioomitüübi tegurite mõju," selgitas Kriiska, kelle sõnul koguti viimased teekotid mullast alles käesoleval aastal.

Uuringu tulemused näitasid, et eelkõige sõltub lagunemine materjalist. Temperatuuri ning sademete mõju avaldus ainult ebasoodsates, näiteks väga kuivades tingimustes. Peenjuured lagunesid okastest kolm korda aeglasemalt ja ka lämmastiku vabanemine toimus peenjuurtest aeglasemalt. See näitab, et peenjuurte moodustumine ja lagunemine on ühed olulisemad mullasüsiniku varu määrajad. Peenjuurtel on oluline roll nii süsiniku kui lämmastiku mulda akumuleerumisel ning vastavalt nende varude moodustumisel.

Seiklusrohked välitööd

Tulemusteni jõudmiseks kasutasid uurijad katsealadel mullatemperatuuri ja -niiskuse andureid. Kriiska sõnul tuli andureid mulla ja sambla alla peita korduvalt, sest uudishimulikud sõralised, aga teinekord ka seenelised, kaevasid need tihti välja. "Andmeid kaotasime ka hiirte ja teiste metsloomade tõttu, kes närisid isukalt nii sensori juhtmeid kui ka maha kaevatud taimset materjali," meenutas Kriiska.

Kord sattus Kriiska metsa aga sügisel ajujahihooajal. "Nägin küll, et minu katseala kõrval maanteel on reas jahimehed, kuid ega üks väike jaht ju teadustöö läbiviimist sega ... kuni selle hetkeni, mil põõsa all proove kaevates kihutas minust mööda siga, kellele mõne aja pärast järgnes hasartne jahimees. Viimane oli juba valmis püssi minu suunas tõstma, kui ma hirmuga põõsast välja hüppasin, käed üles tõstsin ja hõikasin, et palun mind mitte maha lasta."

Kord Saaremaal oli jällegi juhus, mille kohta Kriiska tögamisi ütleb, et juhendaja jättis ta pulmameeleolus soku meelevalda. "Olime Kuusnõmme metsas, kui kuulsime aina läheneva soku "haukumist". Juhendaja läks tee äärde pargitud autosse mullaproove viima, mina aga jäin metsa mullahingamist mõõtma. Lõpuks muutus sokk nii julgeks ja agressiivseks, et juhendaja pidas vajalikuks autost signaali lasta. Seepeale haarasin kogu masinapargi selga ja tegin metsast väljudes elu kiireima sprindi."

Tähtis küsimus: kuidas metsa majandamine mõjutab metsa süsinikuringet?

Vastab Kaie Kriiska:

"Lageraied kahtlemata mõjutavad metsamulla süsinikuringet oluliselt, sest katkeb süsiniku salvestamine ja hakkab vabanema metsakõdusse ning mulda salvestunud süsinik.

Kände juurimata on kahju metsamullale väiksem ning ka süsinikku lendub mullast vähem. Mulda jäetud kännud ja juured lagunevad aeglaselt, aitavad säilitada mullastruktuuri ning sealset mullaelustikku, mistõttu hakkab langi taasmetsastamisel noor mets üsna pea jälle süsinikku siduma.

Lageraie järgselt on süsinikuringe seisukohast oluline häiringujärgsed taimed: ühe- ja mitmeaastased rohttaimed, puhmad, näiteks vaarikad, aga ka põõsad või kiirekasvulised lehtpuud, sest need seovad samamoodi süsinikku ning puhverdavad seega lageraiel tekkinud süsinikukadu, kuni domineerima hakkavad aeglasema kasvuga okaspuud. Seejuures aga ei saa mainimata jätta, et metsal on palju rohkem funktsioone, kui vaid süsiniku sidumine. Ökoloogilises mõttes on vana mets eelkõige rohke elustiku ja erinevate mikroelupaikade mitmekesisuse tõttu noorendikust väärtuslikum.

Kui noor mets seob süsinikku kiiremini puude intensiivse kasvu tõttu, siis vanas metsas tagab süsiniku sidumise ja seotuse vanuseline ja liigiline mitmekesisus: erivanuselised puud, erinevad liigid ja vanas puistus tekkivad häilud, kus noored puud tagavad vana metsa elupaikade mitmekesisuse ja stabiilse süsiniku sidumise. Lisaks tasub meeles pidada, et puu seob süsinikku kogu elu jooksul ning selle nurga alt vaadates on kumulatiivne süsiniku sidumine vanemas puus ikkagi suurem kui noores."