Erinevalt loomadest ei saa taimed keskkonnast lähtuva stressi eest ära joosta. Nii peavad puittaimed, nagu puud, põõsad ja liaanid, tulema toime just seal, kus nad parasjagu kasvavad. Seejuures pole neil luksust seista korraga silmitsi vaid ühe probleemiga, vaid tihti peavad need korraga taluma nii veepuudust, vähest valgust kui ka äärmuslikke temperatuure.

Ühegi taime kohastumused pole aga täiuslikud. Looduses kehtivad lõivsuhted: see, mis võimaldab taimel paremini põuda taluda, võib nõrgestada seda varjulisemates tingimustes. Näiteks nõuab sügavate juurte kasvatamine vee hankimiseks energiat, mida ei saa samal ajal panustada laia lehestiku arendamisse valguse püüdmiseks. Seetõttu on mitme stressiteguriga korraga toimetulek ehk polütaluvus taimede seas haruldane.

Nende keerukate seoste lahtimõtestamiseks kasutas Nicola Pavanetto oma töös hiljuti välja pakutud stressitaluvuse ruumi (STS) mudelit. Teoreetiline raamistik paigutab 799 põhjapoolkera puittaimeliiki kahemõõtmelisele kaardile. Kaardi üks telg näitab lõivsuhet põuataluvuse ning liigniiskuse ja külmataluvuse vahel. Teine, sellest sõltumatu telg, kirjeldab aga liigi varjutaluvuse spektrit.

Mudeli tulemusena moodustub kolmnurkne ruum, mille tippudes asuvad erilised spetsialistliigid. ühes nurgas on põuakindlad liigid, teises varjutalujad ning kolmandas liigniiskust ja külma trotsivad taimed. Enamik liike paikneb nende äärmuste vahel.

Pavanetto uuris oma töös, millised tegurid määravad, kuhu täpselt üks või teine liik sellel kaardil paigutub. Selleks seostas ta liikide stressitaluvuse nende funktsionaalsete tunnustega – näiteks taime maksimaalse kõrguse, puidu tiheduse, seemnete massi ja lehtede omadustega – ning analüüsis neid koos liikide levikuandmete, kliima ja mullastiku tingimustega.

Uurimistöö hõlbustamiseks arendas ta kolleegidega ka uue avatud lähtekoodiga tarkvarapaketi funspace, mis aitab sarnaseid analüüse teha teistel teadlastel ja tulemusi visualiseerida.

Suurus ja muld vs kliima

Nicola Pavanetto analüüsist selgus, et erinevaid stressitaluvuse strateegiaid kujundavad eri tegurid. Puude toimetuleku põua, liigniiskuse ja külmaga määravad peamiselt taime suurusega seotud tunnused ja mulla viljakus. Põuakindlad liigid on seotud pigem alalhoidlikuma ja aeglasema ressursikasutusega, mida iseloomustavad tihe puit ja suured seemned. Seevastu liigniiskust ja külma taluvad liigid on tihti n-ö kiirema strateegiaga. Samas on nende puit kergem ja seemned väikesed.

Varjutaluvust mõjutasid aga kõige enam kliimategurid, eriti sademete hulk ja kasvuperioodi pikkus. Soojemas ja niiskemas kliimas, kus kasvuperiood on pikem, on taimedel varjus hakkama saamiseks paremad eeldused. See kinnitab varasemat oletust, et pikem kasvuperiood on varjutaluvatele taimedele positiivse süsinikubilansi hoidmiseks kriitilise tähtsusega.

Uurimistöö tulemusena sündisid ka kaks uut mõistet: stressitaluvuse bioomid ja polütaluvuse tulipunktid. Neist esimesed on suured geograafilised piirkonnad, kus kliima, mullastiku ja taimede tunnuste koosmõjul on välja kujunenud sarnaste stressitaluvuse strateegiatega taimekooslused.

Polütaluvuse tulipunktid on seevastu väiksemad alad, kus kasvavad kooslused on kohastunud taluma korraga mitut stressitegurit. Näiteks asuvad põua- ja varjutaluvuse tulipunktid soojades, hooajaliselt kuivades piirkondades. Neid näitlikustavad Vahemere-äärsed metsad ja Põhja-Ameerika igihaljas põõsastik chaparral. Varju- ja liigniiskuse/külmataluvuse tulipunktid seevastu jahedates ja niisketes paikades, näiteks USA Atlandi ookeani rannikumetsades ning Skandinaavia ja Euraasia taigas.

Kõik see kokku pakub terviklikumat pilti sellest, kuidas puittaimed stressiga kohanevad, ning annab teadlastele ja looduskaitsjatele uusi tööriistu ja teadmisi. Need on olulised, et mõista, kuidas metsad ja teised ökosüsteemid reageerivad kliimamuutustele ning millised piirkonnad võivad olla tulevikus eriti haavatavad.

Nicola Pavanettot juhendasid Eesti Maaülikooli professor Lauri Laanisto ja doktor Giacomo Puglielli Trieste Ülikoolist Itaalias. Oponent oli doktor Francisco Pugnaire Hispaania Riiklikust Teadusnõukogust.