METSIKU EESTI LOOD: Maailma teadlastel on uurida üks väljakutsete rohke valdkond – kliima. Kliima uurimisega tegeletakse tõsiselt ka Eestis. Kliima muutuse mõjude leevendamisel on oluline roll metsadel: mets seob kasvades süsinikku, on alternatiiviks taastumatule fossiilsele toorainele ja pakub keskkonnasõbralikku ehitusmaterjali, mis võimaldab süsinikku siduda pikkadeks aastateks. Targasti metsi majandades ja targalt tarbides võiks inimkonna süsiniku jalajälje viia oluliselt väiksemaks, kui mitte nullini.
Maaülikooli teadlased on läbi viinud hulganisti süsiniku-uuringuid, mis on andnud palju uusi teadmisi metsade süsinikuringest ja seda mõjutavatest teguritest. Selgeks on saanud sealhulgas see, et kõik on palju keerulisem, kui esmapilgul tundub. Lisaks puidule seotakse arvestatavas koguses süsinikku peenjuurtes, alustaimestikus ja mullas, süsiniku sidumine ja vabanemine sõltub aga suurel määral metsa vanusest, kasvukohatüübist, inimtegevusest, häiringutest ja paljust muust. Soovides talletada metsas võimalikult palju süsinikku, tuleb kogutud teadmisi targalt rakendada.
Puupõllud endisel künnimaal
Eestis on istandikuna majandatavaid metsi ehk puupõlde väga vähe, paar tuhat hektarit. Plantatsiooniline metsandus aga laieneb maailmas üha laienev ning jõuab järjest enam lõunamaadest põhjamaadesse. Puupõldude peamine eesmärk on kasvatada suures koguses puitu võimalikult lühikese aja jooksul. Nii moodustavad istandikud maailma metsadest 6–7%, kuid annavad ligi poole tööstuslikult kasutatavast puidust.
Metsakasvatuse ja metsaökoloogia professori Hardi Tulluse eestvedamisel on Eesti Maaülikoolis olnud pikemat aega vaatluse all hübriidhaava kui ühe Põhjamaadesse sobivaima plantatsioonilise metsanduse puuliigi ökoloogia ja majandamine. Uuringu tulemused näitavad, et Eesti hübriidhaava istandikud on süsinikku (C) siduvad ökosüsteemid, mulla süsiniku sisalduse tõus on märkimisväärne, kui eelnevaks maakasutusviisiks on olnud künnimaa. Hübriidhaava istandike elurikkuse (soontaimed, samblad, samblikud) jälgimise põhjal võib väita, et endisel põllumajanduslikul maal kasvava esimese põlvkonna metsa kohta on tegemist üllatavalt suure liigirikkusega, kusjuures positiivset mõju avaldab põliste metsaalade lähedus istandikule.
Põlengualade taastumine
Metsade süsinikuringes mängivad olulist rolli häiringud nagu tuli ja torm. Näiteks võivad metsapõlengud lühikese aja jooksul hävitada metsaökosüsteemi maapealse ja maa-aluse biomassi ning vabastada sinna pika aja jooksul talletunud süsiniku.
Vanemteadur Marek Metslaid uuris oma töörühmaga Loode-Eesti põlengualasid, tuvastamaks muutusi mulla süsinikus ja leidmaks lahendusi põlenud alade kiireks looduslikuks uuenemiseks ja seeläbi süsiniku sidumise taastamiseks.
Tulemustest selgub, et põlengu järel puidust koristamata aladel on uuenduse arvukus suurem võrreldes koristatud aladega. Samas on koristatud aladel puudel suurem kõrgusekasv. Puittaimede puhul on kasvunäitajad üheks süsiniku sidumise indikaatoriks. Lisaks ilmnes, et põlenud metsades surnud seisvate puude allesjätmisel on uuenemise arvukus suurem kui elusate puude allesjätmisel. Elusate puude suur osakaal mõjub uuenemisele pärssivalt suurema juurkonkurentsi ja kehvemate valgustingimuste tõttu.
Uuringute käigus vaadeldi ka puistut asendava häiringu ehk põlengu, mille käigus kogu puistu või suur osa puistust hukkus, mõju mulla süsiniku dünaamikale. Uuringusse valiti erineva vanusega metsaalasid, kus metsapõlengud on aset leidnud aastatel 1837, 1940, 1951, 1982, 1997 ja 2008. Tulemused näitavad, et metsapõlengutel on märkimisväärne mõju süsiniku sisaldusele mulla ülemistes kihtides. Mullahingamine suureneb ajas, olles madalaim 2008. aastal põlenud alal (seitse aastat pärast põlengut), kus alustaimestik ei ole veel taastunud ja puistu puudub, ning kõrgeim 1940. aasta põlengualal (75 aastat pärast põlengut).
Tuha kasutamine jääksoodes suurendab oluliselt süsiniku sidumist
Põhjamaade pikaaegne kogemus näitab, et toitainerikaste tuhkade kasutamine väetisena metsade kasvatamisel aitab säilitada mineraalainete tasakaalu ja kompenseerida nende kadu mullast ning saada lisaks täiendavat tulu puidubiomassi juurdekasvu näol. Jäätmete keskkonnamõju vähendamiseks on oluline ka väärtusliku looduslähedase tootmisjäägi ringlusse suunamine ja seeläbi ringmajanduse edendamine. Vanemteadur Katri Otsa töörühm uuris, kuidas suurendada bioenergeetikas tekkivate jäätmetega (puutuhk, põlevkivituhk jt) metsade väetamisel biomassi juurdekasvu, siduda rohkem süsinikku ja parandada CO2 bilanssi ammendatud freesturbaväljadel.
Toitainerikka puutuha kasutamisega suureneb märgatavalt puude, eriti aga kaskede kõrguskasv ja kogu maapealse biomassi juurdekasv, küündides jääksoos isegi kuni ühemeetrise aastase juurdekasvuni. Arukase 4-aastases katsepuistus moodustas puude maapealne ja maa-alune biomass kokku kuni 4 tonni hektaril, samas kui väetamata alal mõõdeti puude biomassiks vaid 0,2 tonni hektaril. Samuti on tuhaga töödeldud aladel oluliselt kõrgem mullahingamine, kusjuures suurema süsiniku emissiooni kompenseerib puude oluliselt kiirem ja suurem süsiniku puidus talletumine. Samuti on uuring näidanud, et hoogustub elujõulise loodusliku uuenduse ning alustaimestikus soontaimede (täheldatud on isegi III kategooria kaitsealuse liigi – soo neiuvaip – esinemist) ja samblarinde (raba karusammal, harilik punaharjak, kollakas barbula jt) areng, mis suurendab jääksoode looduslikku mitmekesisust ning loob soodsamad kasvutingimused (niiskus, temperatuur maapinnal jt) uute taimeliikide lisandumiseks.
Metsade majandamine, süsiniku sidumine ja looduskaitse
Intensiivne raie mõjub negatiivselt nii kliimale kui ka elurikkusele. Mõõdukas mahus metsade majandamine on efektiivne nii kliimamuutuste leevendamise kui ka elurikkuse kaitse seisukohast, kuid samal ajal ei saa taotleda ka maksimaalset majanduslikku kasu metsast. Oluline on kasutada mitmekesiseid metsamajandusvõtteid.
Vanemteadur Raul Rosenvaldi uuritud säilikpuud on üks näide, kuidas elurikkuse kaitsmiseks säilitatud puudel võib olla positiivne mõju ka süsiniku dünaamikale. Pärast raiet, kui muld on üldjuhul süsiniku emiteerija ning uueneva metsapõlvkonna juurdekasv on veel väga väike, võivad säilikpuud (ja nende suurenenud juurdekasv) aidata raiesmiku süsinikuemissiooni vähendada. Samas mõjutab seda protsessi säilikpuude suremus. Eesti uuringu järgi sureb 15 aastaga umbes pool algselt säilitatud puudest, kuid nende suremust saaks oluliselt vähendada. Kui hajali asuvate säilikpuude puhul oli suremus esimestel aastatel umbes 10% aastas, hiljem 3%, siis säilikpuude gruppides (neid seiratud 5 aastat) oli raiejärgne suremus 2% aastas ja hiljem veelgi väiksem. Ka puudegrupi asukoha määramisel tuleb arvestada tuulekindluse suurendamise põhimõtteid.
Kus on metsas süsinik ja kuhu see koguneb?
Boreaalsed ja hemiboreaalsed metsad on üldjuhul süsiniku sidujad. Samas on Eesti metsad erisugused ja süsiniku sidumine neis võib kulgeda väga erinevalt. Adekvaatse hinnangu saamiseks metsade rollist süsiniku sidumisel tuleb uurida erineva vanusega, mullaviljakuse, liigilise koosseisuga jne metsaökosüsteeme. Alles siis, kui kõik „pusle tükid“ on olemas, saab kokku panna tervikpildi.
Metsaökosüsteemide professor Veiko Uri töörühm on uurinud viljakate kasvukohtade metsi, kuivendatud soometsi, raiete ja maapinna häiringute mõju süsiniku ringele. Tulemused näitavad, et mulla ja puude roll süsiniku sidumisel ja süsinikuvarude jaotumisel võib metsades olla erinev. Arukaasikutes suureneb puistu eluea jooksul süsinik valdavalt puude biomassis ja mullas olev süsiniku kogus jääb kogu puistu eluringi jooksul stabiilseks, kuna mulda jõudva ja sealt emiteeriva orgaanilise süsiniku vood on tasakaalus. Pidev süsiniku varu suurenemine puude biomassis viib selleni, et alates keskealistest puistutest paikneb kogu metsa süsinikuvarust suurem osa puudes. Samas, erivanuselistes hall-lepikutes ületas mullas olev süsinikuvaru küll puudes olevat süsiniku kogust, kuid süsteemis akumuleerunud süsiniku kogus suurenes ka siin vaid puudesse seotud süsiniku arvelt.
Kuivendatud soometsade pilootuuring näitas, et kui noored jänesekapsa kõdusoo sookaasikud on süsinikku siduvad ökosüsteemid, siis puistu vananedes muutuvad need puistud süsinikku emiteerivateks. Seega on selliste puistute majandamisel süsiniku sidumise sisukohalt olulise tähtsusega raieringi optimeerimine ja puuliigi valik.
Lageraie ja süsiniku sidumine
Uuringuid, mis aitaksid mõista, kuidas Eesti metsad süsinikuringes ja erinevate raiete korral käituvad ja kuidas neid sellest teadmisest lähtudes paremini majandada, pole Eestis teostatud kuigi palju. Eesti metsad on olemuselt väga erinevad ja sellest sõltuvalt toimub ka süsinikuringe variatsioonidega. Seega ei saa teha ühes metsas uuritud süsinikuringest üldistusi kõigile Eesti metsadele.
Professor Veiko Uri töörühm uuris lageraieid männikus ja selle mõju metsa süsinikuringele. Erinevaid uurimismeetodeid rakendades sai töörühm tulemuseks, et 6-aastane männinoorendik on nõrk süsinikuallikas ning lageraie ala tervikuna muutub süsinikku siduvaks üllatavalt kiiresti, tõenäoliselt juba seitsme aasta vanuselt. Ühelt poolt on kiire süsinikubilansi tasakaalustumise põhjuseks noore metsa märkimisväärne kasvuhoog. Põhjusel, et süsinikku seob üksnes kasvav mets, suureneb kasvuperioodil kiiresti ka seotava süsiniku hulk. Teisalt saab välja tuua tagasihoidliku süsiniku kao, mis toimub läbi mullahingamise – aastane mullahingamise voog jäi samasse suurusjärku keskealistes või vanemates männikutes mõõdetuga. Seega peegeldavad tulemused edukalt uuenenud lageraie tähtsust metsade efektiivse süsiniku sidumise seisukohast.
Kui mullahingamise suurenemine lageraie järel on üldlevinud teadmine, siis hall-lepikutes saadi täiesti vastupidised tulemused: lageraiealal oli süsiniku emissioon mullast oluliselt väiksem kui kasvavas puistus, see tähendab, et lageraie vähendas süsiniku kadu mullast.
Kaugseire kasutamine infoallikana
Kaugseirel ja ruumiandmete analüüsil on oluline roll metsakorralduses. Aerofotodelt on eristatavad üsna hästi suuremad puud ja pildi mustri, värvide ning tekstuuri järgi oskavad taksaatorid eraldada metsakorralduse käigus puistuid. Teisalt võimaldavad üleilmseks seireks ehitatud satelliitidelt tehtud fotosünteetiliselt aktiivse kiirguse neeldumise mõõtmised peaaegu iganädalaselt hinnata taimkattesse seotud süsiniku hulka. Niisuguste hinnangute testimine on käimasoleva Mait Langi töörühma uurimisprojekti üks oluline osa.
Uuringuteks valiti välja 1340 km² suurune ala, millel võrreldi satelliitmõõtmistele tuginevaid metsade primaarproduktsiooni hinnanguid mullakaardilt saadud mullaviljakuse ja tüvemahu juurdekasvu järgi arvutatuga. Selgus, et satelliitseirel põhinevate hinnangute peamiseks probleemiks on puudujäägid arvutuste alusena kasutatava maakattekaardi täpsuses. Lokaalsetele ilmaandmetele ning täpsematele maakattekaartidele tuginevad satelliitmõõtmisi kasutavad primaarproduktsiooni hinnangud olid täpsemad. Edaspidi tuleb oluliselt rohkem tähelepanu pöörata ka fotosünteetiliselt aktiivse kiirguse neeldunud osa mõõtmistäpsuse parandamisele. Satelliitmõõtmiste lisamine metsakasvu pideva seire süsteemi võimaldab tuvastada alad, kus näiteks valede või rakendamata majandusvõtete tõttu jääb mullaviljakuse potentsiaal kasutamata.
Puude haigused
Eesti teadlased on märganud, et viimase paarikümne aastaga on Eesti metsadesse jõudnud võõrad haigused. Kunagi varem pole meil olnud keskmised temperatuurid sellised nagu praegu. Oluline polegi niivõrd kliimamuutus kui kliima soojenemine. Eesti jaoks tähendab see soojemaid talvesid ning ekstreemseid talvekülmasid esineb väga harva. See on üks põhjus, miks lõunast pärit invasiivsed haigused jäävad meil ellu.
Teiseks, haigused reisivad. Eesti inimesed tahavad, et nende aias kasvaks eksootilisi taimi. Kahjuks võib juhtuda, et tuues välismaalt kaasa ja istutades enda aeda võõraid liike, tuuakse kaasa ka „suveniire“, millest esialgu midagi ei tea. Nii võib juhtuda, et puud, mis seni olid aias kaunid ja ilusad, hakkavad kiratsema või surevad. Aiast ei ole neil haigustel kuigi pikk teekond levida Eesti metsadesse.
Uute haigusetekitajate puhul on esmatähtis nende kiire avastamine – seda nii imporditud taimsest materjalist kui ka loodusest.
Dotsent Rein Drenkhani metsapatoloogia töörühm kogub ja analüüsib igal aastal proove kogu Eestit haaravast seirevõrgustikust, et avastada invasiivseid ja monitoorida kodumaiste patogeenide levikut ja aegsasti ära tunda epideemiate algust. Nüüdisaegses metsakaitses on üha suurem roll geneetilistel uuringutel, mis annavad teavet patogeeni päritolu ja levikustrateegia kohta, võimaldavad saada ülevaate populatsioonide geneetilisest mitmekesisusest ja selle kaudu tuvastada agressiivsemaid patogeenitüvesid ning nende päritolu. Eesti Maaülikoolis läbiviidavad uuringud annavad informatsiooni patogeenide meile saabumise, nende elujõulisuse hindamise ning metsakaitse abinõude väljatöötamise kohta.
On mõistetav, et kahjurputukatest ja patogeenidest tingitud kahjustustega kahaneb puude ja puistute juurdekasv või see lõpeb puude või isegi puistute hukkumisega, näiteks saarikute kahjustused. Äsjases Inglismaal tehtud uuringus Korsika männi (Pinus nigra ssp. laricio) tervise kohta selgus, et nimetatud puuliik kaotas ainuüksi punavöötaudi tõttu kõrguskasvus terve puistuga võrreldes 31,8%. Seega on ilmselge, et metsa juurdekasvu ja tänapäeval eriti aktuaalse süsinikubilansi arvutusmudelitesse tuleb sisse viia kahjurite ja patogeenide (sh invasiivsete) aspekt.