Torn, kus mõõdetakse metsa hingamist

Lõuna-Eestis Soontaga looduskaitsealal püüab matkajate pilke metsamaja läheduses kõrguv mõõtetorn. Teravate latvade vahelt esile kerkiv mast seisab paariasaja aasta vanuses palumetsas, kus vanade mändide all kasvavad kuused ning maad katavad mustikad, pohlad ja paks samblavaip. Kõik mõjub siin puutumatu ja vaiksena, ent puude kohal töötab Baltimaades ainulaadne teadusjaam.

Alates 2016. aastast mõõdavad sealsed seadmed keerise kovariatsiooni meetodil, kui palju süsinikku metsa ja atmosfääri vahel liigub. See meetod seob õhu liikumise ja süsihappegaasi kontsentratsiooni mõõtmised, et arvutada süsinikuvoogu ökosüsteemi ja atmosfääri vahel. Kogutud andmed aitavad metsa süsinikubilanssi selgitada kolme lihtsa mõiste abil.

Soontaga mõõtetorn ja keerise kovariatsiooni mõõteseadmed. Svyatoslav Rogozin

Fotosüntees näitab, kui palju süsinikku taimkate süsihappegaasi (CO2) kujul seob. Ökosüsteemi hingamine näitab seevastu, kui palju süsinikku jõuab atmosfääri tagasi taimedest ehk metsa puhul peamiselt puudest ning mullas elavate mikroorganismide tegevuse tulemusel, kui nad mulla orgaanilist ainet lagundavad. Nende kahe vahe ehk ökosüsteemi netoproduktsioon näitab, kas mets toimib kokkuvõttes süsinikusiduja või süsinikuallikana.

Soontaga torni mõõteala ulatub ligikaudu 21,4 hektarini ehk sellega saab silma peal hoida umbes poole Supilinna või 30 jalgpalliväljaku suurusel maalapil. See võimaldab vaadata metsa kui tervikut, kus sidumine ja tagasivool muutuvad sõltuvalt ilmastikutingimustest ja aastaaegadest.

Oluline on ka torni asukoht. See asub vanas okasmetsas, mille keskmine vanus on umbes 220 aastat. Puistu esimeses rindes on ülekaalus harilik mänd ning teises rindes valdavalt harilik kuusk. Tegemist on palumetsaga, täpsemalt pohlakasvukohatüübi metsaga, kus puhmarindes kasvavad peamiselt pohl ja mustikas ning samblarindes on tavalised palusammal ja laanik.

Soontaga metsa alustaimestik. Svyatoslav Rogozin

Sellised palumetsad – vanemad männikud ning okaspuuenamusega segametsad – moodustavad metsainventuuri andmetel umbes viiendiku Eesti metsadest. Tulemused aitavad seeläbi paremini mõista mitte ainult ühte kaitseala, vaid ka taolisi metsakooslusi laiemalt. Kuna Eestis kohtab selliseid metsi sageli, mõjutab nende käekäik riigi metsade süsinikubilanssi tervikuna.

Seitse aastat plussis, üks neutraalne

Mõõtmised näitasid, et aastatel 2016–2023 käitus Soontaga mets enamasti süsinikusidujana. See tähendab, et aasta lõikes sidus see atmosfäärist rohkem süsinikku, kui seda tagasi lendus. Kogu kaheksa-aastase perioodi keskmine ökosüsteemi netoproduktsioon oli 170 grammi süsinikku ruutmeetri kohta aastas ehk ligikaudu 1,7 tonni hektari kohta. Kui see teisendada süsihappegaasiks, on see võrreldav 6,2 tonni CO₂-ga. Sama suurusjärk CO₂ heidet paiskuks õhku, kui põletada umbes 2300 liitri diislikütust.

Selline positiivne süsinikubilanss väärib eraldi tähelepanu. Sageli eeldatakse, et küpsed metsad seovad süsinikku väiksema tõhususega, kui noored kiiresti kasvavad puistud. Soontaga tulemused näitavad teistsugust pilti. Kaheksa aasta jooksul püsis kogu ökosüsteemi fotosüntees stabiilsena ning aastase lõpptulemuse pani rohkem kõikuma hoopis ökosüsteemi hingamine.

Seega ei sõltu aastane bilanss ainult sellest, kui hästi mets kasvab, vaid ka sellest, kui palju süsinikku muld ja elustik eri aastatel atmosfääri tagastavad. Kuna üks vaatlusaasta oli siiski sisuliselt süsinikuneutraalne, näitab see, et metsa süsinikubilanss pruugi olla ei ole püsiv ega kindlalt ennustatav.

2020. aasta erilisus

Aasta 2020 paistis teistest välja ebatavalise ilmastikumustri tõttu. Aastane ökosüsteemi netoproduktsioon jõudis siis peaaegu nulli. Teisisõnu andis ökosüsteem atmosfääri tagasi sama palju süsinikku, kui puud ja taimed seda õhust eemaldasid.

Juuni esimene pool oli jahe ja vihmane, kuid teine pool päikeseline ja soe. See järsk kontrast pärssis ühtlast fotosünteesi ning taimkate sidus sel perioodil süsinikku märgatavalt vähem kui tavaliselt. Samal ajal hoidis soojem kuu teine ökosüsteemi hingamise kõrgel, nii et üllatuslikult oli juunis netoproduktsioon peaaegu nulli lähedal. Tavaliselt eeldatakse, et mets seob kõige aktiivsemalt süsinikku just suvel, kuid 2020. aastal nihutas ilm isegi suve alguses tasakaalu ajutiselt neutraalseks.

Soontaga metsa süsinikubilanss 2016–2023. Negatiivsed väärtused iseloomustavad süsiniku lendumisega seotud kadusid atmosfääri, positiivsed aga süsiniku sidumist taimestikus. Svyatoslav Rogozin

Otsustavat rolli mängis aga sügisene ilmastik. Ökosüsteemi hingamine püsis ebatavaliselt kõrge ning just see nihutas aastase bilansi lõpuks tasakaalu. Oktoober ja november olid tavapärasest soojemad ning soe ilm hoidis mullas ja elustikus lagundamise ning juurte töö kauem aktiivsena. Nii lendus süsinikku atmosfääri rohkem ja pikema aja jooksul. Samal ajal vähenes valgus ja päevad lühenesid, nii et fotosüntees ei suutnud enam samas tempos süsinikku siduda.

Nii võis mets, mis suure osa aastast süsinikku kogus, kaotada seda hilissügisel piisavalt palju, et aasta kokkuvõttes tasandus bilanss peaaegu nulli.

Lühike šokk, kiire taastumine

Kliimateadlaste hinnangul võib tulevikus oodata kuumalainete sagenemist, kusjuures nende kestus ja õhutemperatuur tõusevad. Seepärast on oluline mõista, mida sellised äärmuslikud olukorrad metsaga teevad ja millist süsinikubilanssi võib metsadelt edaspidi oodata. Kuna Soontaga mõõtmised on pikaajalised, jäi sellesse aegritta ka 2018. aasta kuumalaine, mis kuulus Euroopa viimaste aastakümnete tugevamate põuaperioodide hulka.

Soontaga vaatlused näitasid, et kuumalaine aeglustas sel perioodil fotosünteesi märgatavalt. See viitab, et erakordne kuumus võib lühikese ajaga vähendada metsa süsinikusidumist ning nihutada süsinikuvoolud tavapärasest teistsuguseks. Sellised tingimused ei mõjuta ainult seda, kui palju mets parasjagu süsinikku seob. Lisaks suurendavad need ka stressi, mis võib äärmuslikel juhtudel tõsta puude suremus riski.

Fotosünteesi võimekus kuude lõikes 2016–2023. Svyatoslav Rogozin

Ometi oli tulemus kokkuvõttes julgustav. Uuringus polnud järgmistel aastatel näha, et 2018. aasta stress oleks metsa süsinikusidumist pikaajaliselt kahandanud. Seega oli kuumalaine näol tegemist lühiajalise šokiga, millest mets kiiresti taastus.

Oluline on just selline taastumisvõime. Tähtis pole pelgalt see, mis toimub kuuma perioodi ajal. Sama oluline on metsa võime naasta pärast šokki oma harjumuspärasesse rütmi.

Soontaga õppetund

Soontaga lugu näitab, et küps palumets võib olla aasta lõikes selge süsinikusiduja. Samas ei otsusta tulemust ainult see, kui hästi mets suvel seob, vaid ka see, kui palju süsinikku muld ja elustik atmosfääri tagastavad. Just ökosüsteemi hingamise kõikumine võib aastase bilansi kõige rohkem kõikuma panna.

Aasta 2020 tõi selle eriti hästi välja, sest heitlik juuni ja soe sügis viisid netotulemuse peaaegu nulli. Seejuures on siiski oluline, et mets jäi siiski süsinikuneutraalseks ega muutunud süsinikuallikaks. Liiatigi taastus mets 2018. aasta kuumalaine järel kiiresti ehk taoline vana männik näib lühiajalistele ekstreemsetele oludele üsna hästi vastu pidavat.