Daavid ja Goljat – tarina kaarnakuoriaisista

Kaarnakuoriaiset (Scolytinae) ovat muutaman millin kokoisia kovakuoriaisia, joiden toukat kehittyvät kaarnan alla syöden nila-, jälsi- tai ksyleemikerroksia. Osa lajeista tappaa terveitä puuyksilöitä aiheuttaen vakavia metsätuhoja, osa taas iskeytyy ainoastaan heikentyneisiin puihin. Toukkien syömäjäljet ja puun puolustusreaktiot aiheuttavat puun nesteiden ja ravinteiden kierrätyksen häiriöitä, jolloin puu käytännössä kuivuu hengiltä.

Kaarnakuoriaisten olemassaolon voi havaita puun runkoon ilmestyneiden syömäkuvioiden avulla, joista monet ovat hyvin yksilöllisiä ja jopa koreita. Kuvioiden perusteella voidaan kuoriaiset tunnistaa lajilleen, ja tarpeen vaatiessa ryhtyä torjumaan pahimpia tuhoja. Toisaalta puusta on ensin irrottava kuorta, jotta syömäkuvio tulisi näkyviin.

Kaarnakuoriaisilla on lisäksi salainen ase: sinistäjäsienet. Tähän sieniryhmään kuuluu paljon lajeja, jotka aiheuttavat vaurioita puumateriaaliin tai vakavia tauteja. Kaarnakuoriaisten ja sinistäjäsienten välille on kehittynyt eriasteisia suhteita, kuten ambroasiakuoriaisille jotka levittävät sieniä syömäkuvioittensa käytäviin viljelläkseen niitä ruoaksi. Sinistäjäsienet hyötyvät kaarnakuoriaisista, jotka levittävät niitä uusin puihin. Sinistäjäsienille on kehittynyt erityisen tahmeita itiöitä, jotka tarttuvat aikuisiin kuoriaisiin niiden valmistautuessa leviämään toisiin puuyksilöihin. Sienet puolestaan heikentävät uusia puuyksilöitä, jolloin aikuiset kaarnakuoriaiset voivat iskeytyä niihin muniakseen kuoren alle.

wetland-ecology-group_university-of-helsinki_sinistäjäsieni

Koivunmantokuoriaisen iskemän koivun kuoren alla leviää mahdollinen sinistäjäsieni. ©Stella Thompson

Ei kuvittelisi, että pienen pieni kovakuoriainen ja sitäkin huomattavasti kääpiömpi sieni kykenisivät tappamaan suurikokoisia puita. Erityisen tuhoisia ovat tilanteet, joissa kaarnakuoriainen tai sieni leviää puutavaran mukana toiseen maailmankolkkaan. Nämä vieraslajit leviävät räjähdysmäisen nopeasti uusissa isäntäpuissaan, joilla ei ole vastustuskykyä tai puolustuskeinoa uutta eliötä vastaan.

Hollanninjalavatauti on tästä hyvä esimerkki. Jalavien versoja tappava sieni Ophiostoma ulmi levisi Aasiasta ensin Eurooppaan, ja siitä ensimmäisen maailmansodan jälkeisen jälleenrakennusbuumin aiheuttaman puutavaran kysynnän myötä Pohjois-Amerikkaan. Euroopan jalavalajit sietivät sientä ilmeisesti hieman pohjoisamerikkalaisia serkkujaan paremmin. Vaikka eurooppalaisetkin jalavat kuolivat, taudin leviäminen ympäri Eurooppaa kesti useita vuosikymmeniä ja laantui viimein. Maasta riippuen jalavista kuoli 10–40 %. Pohjois-Amerikassa tilanne oli toinen. Amerikanjalava (Ulmus americana), joka on hyvin suosittu puisto- ja kaupunkipuu, muodosti laajoja metsiä mantereen itäosissa ja välttyi ainoastaan täpärästi sukupuutolta aktiivisten kampanjoiden avulla, joilla mm. kiellettiin polttopuun kuljettaminen osavaltiosta toiseen. Valitettavasti 1940-luvulla Aasiasta levisi Eurooppaan ja Pohjois-Amerikkaan uusi, huomattavasti tarttuvampi hollanninjalavatautia aiheuttava Ophiostoma nova-ulmi –sieni. Tämä sienilaji on tuhonnut useasta Euroopan maasta miltei kaikki jalavat. Toistaiseksi Suomen jalavat ovat suurelta osin välttyneet taudilta, mutta lämpenevä ilmasto saattaa mahdollistaa sitä levittävien mantokuoriaisten talvehtimisen myös Suomessa. Hollanninjalavatautia levittäviä mantokuoriaisia tavataan jo Viron pohjoisrannikolla ja Tukholman alueella. Suomessa esiintyvä koivunmantokuoriainen ei tautia levitä, koska se on erikoistunut ainoastaan koivuun.

Koivunmantokuoriainen levittää kuitenkin Ophiostoma karelicum –sientä, ja sieni on sillä

wetland-ecology-group_university-of-helsinki_koivunmantokuoriainen

Koivunmantokuoriaisen esiintymisen voi havaita tunnusomaisen syöntikuvion perusteella. ©Stella Thompson

ilmeisen yleinen. Suomessa, Norjassa ja Venäjällä vuosina 2008 ja 2009 tehdyissä tutkimuksissa sientä löytyi jokaiselta kiinniotetulta koivunmantokuoriaisyksilöltä ja kaikista havaituista syömäkuvioista. Ophiostoma karelicum on elintavoiltaan hyvin samankaltainen kuin hollanninjalavatautia levittävät sienet, ja sen yleisyydestä johtuen on varsin suuri riski, että tauti tai sitä kantava koivunmantokuoriainen leviää esimerkiksi Pohjois-Amerikkaan. Mantereen useat koivulajit olisivat tällöin täysin tulilinjalla, koska oletetusti niillä ei olisi minkäänlaista vastustuskykyä tautia kohtaan.

Pihkakoro (Gibberella circirata) on puolestaan Pohjois-Amerikasta Eurooppaan levinnyt kaarnakuoriaisten sienitauti, joka voi tappaa mäntyjä, etenkin meikäläistä metsämäntyä. Sieni ei vielä ole levinnyt Suomeen.

Oman kauhansa tähän soppaan lisäävät useat punkkilajit, joiden on todettu toimivan joidenkin sinistäjäsienten väli-isäntinä tai levittäjinä. Punkit puolestaan leviävät kaarnakuoriaisten avulla. Näiden kolmen eliölajin vuorovaikutuksista on edelleen hyvin vähän tietoa, jopa niinkin metsätalousvaltaisissa maissa kuin Suomessa.

Puulajien taudinkestävyyttä voidaan kehittää jalostuksen avulla. Amerikanjalavalta on löytynyt hollanninjalavatautia kestäviä lajikkeita, joita on jalostettu vieläkin kestävämmiksi. Lajikkeiden avulla Pohjois-Amerikan jalavametsät ovat säilyneet hengissä, joskin metsien ikä- ja kokorakenne on muuttunut huomattavasti vanhojen ja kookkaiden puiden kuoltua. Biologinen tai kemiallinen torjunta on myös mahdollisuus: sienimyrkkyjä voidaan injektoida eläviin puihin taudin estämiseksi. Yhdysvalloissa on markkinoilla kuusi hollanninjalavataudin torjuntavalmistetta. Myös Ophiostoma karelicum –sienen aiheuttamalle koivun sienitaudille voidaan todennäköisesti kehittää samankaltaisia torjuntakeinoja. Tosin laajamittaisia injektiotorjuntoja on hankala toteuttaa. Yhdysvalloissa hollanninjalavatautia torjutaan lähinnä yksittäisten vanhojen kaupunki- ja puistopuiden kohdalla. Injektiotorjuntaa tulisi menetelmänä kehittää ennen kuin siitä saadaan laajamittainen keino vieraslajien torjunnassa.

 

Lue lisää:

Linnakoski R., de Beer W., Rousi M., Niemelä P., Pappinen A., Wingfield M. Fungi, including Ophiostoma karelicum sp. nov., associated with Scolytus ratzeburgi infesting birch in Finland and Russia. Mychological Research.

’Extinct’ elms found in Queen’s garden in Edinburgh

 

 

 

Lentävät ja rapisevat – miten metsähyönteisiä tutkitaan

Hyönteisten tutkiminen on mielenkiintoista mutta haastavaa. Määrittäminen vaatii lähes

wetland-ecology-group_university-of-helsinki_koivunmantokuoriainen

Koivunmantokuoriaisen esiintymisen voi havaita tunnusomaisen syöntikuvion perusteella. ©Stella Thompson

aina yksilöiden pyydystämistä, tosin joitain lajeja voi tunnistaa esimerkiksi niiden puunrunkoon jättämien syömäjälkien perusteella kuten koivunmantokuoriaisen (Scolytus ratzeburgi). Jos alueen hyönteislajistoa halutaan kartoittaa, on kuitenkin pääsääntöisesti tarpeen käyttää eri tarkoituksiin soveltuvia pyydyksiä. Esimerkiksi perhosia pyydetään valorysillä öiseen aikaan ja joidenkin suojeltavien lajien esiintymistä selvitetään feromoniansoilla, joihin laitetaan täkyksi keinotekoisesti tuotettua houkutinainetta. Ansoja voidaan kaivaa maantasolle, kiinnittää onttoihin puunrunkoihin tai nostaa korkealle puun latvustoon.

Väitöstutkimukseni aikana kartoitan majavien vaikutuksia kovakuoriaisten esiintymiseen. Tutkimuskysymyksiä on useita: esiintyykö majavien tulva-alueilla erilainen lajisto kuin muualla, vaikuttaako tulva-alueiden lisääntynyt kosteus ja paahteisuus lajistoon ja edistävätkö tai vähentävätkö majava-alueet mahdollisia metsätuholaislajeja ja/tai suojeltavia lajeja. Tutkimukseni yhdistää siis mielenkiintoisella tavalla riistaeläimen, jolla on laaja-alaisia vaikutuksia ympäristössään, ja kovakuoriaisia, joista moni on vähentynyt metsissä ja kaipaa nykyään suojelua. Majavan tulva ja puun jyrsintä voi paikallisesti häiritä metsänomistajia, mutta tutkimuksessani selvitän edistääkö tai haittaako majava metsien tuhohyönteisiä. Riista- ja hyönteistutkimuksen yhdistäminen on varsin jännää, ja tuottaa lisätietoa jonka avulla voimme tulevaisuudessa päättää metsähyönteisten suojelusta, majavakantojen hoidosta ja jopa majavalajien käytöstä ennallistamisen välineinä.

Ikkunapyydykset ovat suosittuja ansoja, joiden avulla saadaan kartoitettua laajasti alueen lajistoa. Niiden avulla ei pyydystetä tietyntyyppisiä hyönteisiä, vaan niihin mönkii tai lentää hyvin laaja kirjo erilaisia selkärangattomia kaksisiipisistä valeskorpioneihin ja pistiäisistä kovakuoriaisiin. Ikkunapyydyksen idea on hyvin yksinkertainen: ansa kiinnitetään puunrungolle tai roikkumaan kahden puun väliin. Hyönteiset kävelevät tai lentävät päin pyydyksen muovipleksiä, ja putoavat siitä pyydyksen alaosan säiliöön. Säiliössä on vettä, tiskiainetta ja suolaa. Hyönteiset eivät pääse tiskiaineen vuoksi lentoon vaan hukkuvat veteen, ja suola säilöö ne siihen saakka kunnes ansa käydään tyhjentämässä. Pyydys käydään tyhjentämässä noin kerran kuussa. Minulla on pyydyksiä maastossa 120, eli joka kesä näytepurkkeja kasaantuu noin 600 kappaletta.

Valitettavasti ikkunapyydyksiin voi joskus eksyä myös muita eliöitä. Oman tutkimukseni aikana ansaan on joutunut muutamia sisiliskoja ja yksi lepakko. Tämä harmittaa aina kovasti, koska turhaan kuollut laji ei edistä tutkimusta tai tiedettä. Samoin harmittavat tilanteet, joissa pyydyksen on tietämättään kiinnittänyt puunrunkoon jota muurahaisyhdyskunta käyttää reittinään. Tällöin pyydykseen voi hukkua satoja tai jopa tuhansia muurahaisia. Oma tutkimukseni keskittyy kovakuoriaisiin, joten muurahaisten kuolema on tässä tilanteessa täysin turhaa. Onneksi näin ei kuitenkaan tapahdu usein.

Tyhjentämisen jälkeen näytteestä etsitään mikroskoopin avulla haluttuja hyönteisiä. Seuraavaksi ne tunnistetaan tarpeelliselle tasolle. Joskus heimon tietäminen riittää, joskus taas yksilöt on tunnistettava lajilleen, jotta voidaan tehdä esimerkiksi riittävän tarkkoja suojelupäätöksiä tai saada lajien käyttäytymisestä uutta tietoa. Lahkosta, heimosta ja suvusta riippuen tunnistaminen tapahtuu eri ruumiinosien perusteella, muun muassa kovakuoriaisilla tärkeitä ruumiinosia ovat nilkat ja sukuelimet.

Välillä vastaan tulee puutteellisesti tunnettuja lajeja. Myös tunnistamisen työkalu, määrityskaavat, ovat toisinaan keskeneräisiä. Esimerkiksi Suomessa tavattavien lyhytsiipisten heimon paras määrityskaava on toistaiseksi saksankielinen, ja monilla heimoilla täydellisimmät kaavat ovat venäjäksi. Kuluva kesä on aineistonkeruuni viimeinen, joten seuraavaksi edessä on heimojen ja lajien tunnistaminen. Tässä vaiheessa kiittelenkin yläasteen ja lukion saksan kielen kursseja. Uutena aluevaltauksena lienee seuraavaksi venäjän sanasto.

Neljä syytä miksi lahopuiden katoaminen olisi suuri katastrofi

Kaikkialta maailmasta raportoidaan lahopuumäärien dramaattisesti vähentyneen. Neljä syytä, miksi metsiemme lahopuut ovat niin tärkeitä?

1. Kuollut puu säilyy metsässä pitkään
Kun puu lahoaa, se muuttuu hiilidioksidiksi, vedeksi ja mineraaleiksi eli juuri niiksi aineiksi, joita puu sitoo itseensä yhteyttämisen avulla sen ollessa vielä elossa ja kasvavana. Pohjoisilla alueilla puulla kestää 50 – 100 vuotta, jotta se on täydellisesti hajonnut. Lahopuu pysyy siis osana metsän monimuotoisuutta hyvin pitkän ajan, ja mahdollistaa näin ollen siitä riippuvaisten eliöiden selviytymisen.

Puulla kestää jopa 100 vuotta ennen kuin se on kokonaan lahonnut. © Mia Vehkaoja

Puulla kestää jopa 100 vuotta ennen kuin se on kokonaan lahonnut. © Mia Vehkaoja

2. Lahopuu on sienten ja selkärangattomien ravintoa
Puun lahoamisesta vastaavat pääasiallisesti sienet, mutta myös bakteerit ja selkärangattomat. Näiden eliöiden ruoansulatusyhdisteet, entsyymit, pilkkovat puun rakennetta helpommin syötävään muotoon. Aivan kuten ihmisen mahalaukun entsyymit pilkkovat syömämme ravinnon meille paremmin hyödynnettävään muotoon. Sienet voidaan jakaa kahteen päälahottajatyyppiin: rusko- ja valkolahottajiin. Valkolahottajia, kuten aarnikääpää, kasvaa pääasiassa lehtipuilla, kun taas ruskolahottajat, kuten tummakesikkä, vastaavat enimmäkseen havupuiden lahotuksesta. Selkärangattomista esimerkiksi kovakuoriaiset, muurahaiset ja termiitit käyttävät kuollutta puuta ravintonaan. Myös jäkäliin kuuluvat nokinuppiset pystyvät ainakin jossain määrin lahottamaan puuta.

3. Kuollut puu toimii kotina eläinten poikasille
Lahoava puu tarjoaa elinympäristön tuhansille lajeille. Joillekin se on munien haudontapaikka ja vastasyntyneiden poikasten turvallinen koti. Monet kovakuoriaiset ja termiitit laskevat munansa lahoavan puun sisään, jossa kuoriutuvat toukat ovat turvassa omissa kammioissaan. Sääsket ja kärpäset sekä myrkkypistiäiset puolestaan hyödyntävät lahopuiden sieniä toukkiensa kotina. Selkärangattomien lisäksi myös linnut, lepakot ja liito-orava hyödyntävät lahopuun koloja poikastensa pesinä. Kolopesijöinä, tikat ovat hyvä ja helposti havaittava mittari osoittamaan lahopuun runsautta metsässä.

Lahopuu tarjoaa ravintoa tai kodin tuhansille lajeille, esimerkiksi erilaisille limasienille ja muurahaisille. © Mia Vehkaoja

Lahopuu tarjoaa ravintoa tai kodin tuhansille lajeille, esimerkiksi erilaisille limasienille ja muurahaisille. © Mia Vehkaoja

4. Lahopuun katoaminen aiheuttaa ainakin paikallisia sukupuuttoja
Lahopuu on nykyään katoava luonnonvara. Metsäteollisuus on vähentänyt suomalaisten metsien lahopuumääriä yli 90 prosenttia. Samalla se on aiheuttanut usean eliölajin paikallisia sukupuuttoja. Suurimman uhan alla ovat lajit, joiden kaikki elämänvaiheet ovat riippuvaisia lahopuusta. Tällaisia lajeja ovat esimerkiksi arinakääpä ja pohjantikka.

Boreaalisen metsän vaativa kovakuoriainen

Eläimet, kasvit ja sienet voidaan jakaa erikoistumisasteensa mukaan kahteen ryhmään. Generalistit (mm. rotat) ovat lajeja jotka pärjäävät hyvin erilaisissa ympäristöissä; ne käyttävät ravintonaan useita lajeja, kasvavat vaihtelevissa olosuhteissa ja/tai kykenevät liikkumaan suhteellisen tehokkaasti. Spesialistit (esim. koala) taas ovat valikoivampia, tarviten lajityypillisiä ravintokohteita tai valon määrää tai tuottaen suhteellisen vähän jälkikasvua. Spesialistit ajautuvat helpommin ongelmiin elinympäristön muuttuessa.

Elinympäristöjen katoaminen ohjaa sukupuuttoja maailmanlaajuisesti. Maankäytön muutokset johtajat tilanteeseen, jossa elinympäristöistä tulee huonolaatuisia ja resurssiköyhiä, ja fragmentoituminen ja epäyhtenäistyminen estää eliölajien leviämisen alueelta toiselle. Uhanalaisten lajien suojelu onnistuu ainoastaan ymmärtämällä lajikohtaisia piirteitä. Useimmilla punaisen listan metsälajeilla on erikoistumiseen viittaavia piirteitä ja näitä lajeja esiintyy yleisimmin ravintorikkaissa, luonnontilaisissa, sulkeutuneissa ja yhtenäisissä metsissä. Elinympäristön suhteen erikoistuneet lajit kärsivät erityisen paljon fragmentaatiosta.

Generalistit taas voivat pärjätä erityisen hyvin fragmentoituneissa ympästöissä, koska ne voivat mm. ottaa käyttöön resursseja joita spesialistit aiemmin hyödynsivät. Generalistit ovat usein huonoja kilpailijoita, jotka hyötyvät spesialistien katoamisesta. Spesialistit hyötyvät laaja-alaisista suojelutoimista kun taas generalisteja auttavat pienipiirteiset suojelutoimet esim. säästöpuiden jättäminen hakkuualoille. Generalisteista voi levittäytyessään tulla vahingollisia vieraslajeja.

Joskus valikoiva käytös voidaan viedä äärimmäisyyksiin. Korukeräpallokas on pieni kovakuoriainen, joka elää ainoastaan vanhoissa kuusimetsissä joissa kasvaa myös haapaa. Laji on yksi harvinaisimpia kovakuoriaisia Euroopassa, ja sen elämänkierto on edelleen huonosti tunnettu. Etenkin haavan rooli lajin elämässä on suuri kysymys. Kuoriainen syö ainoastaan yhtä limasienilajia, nimeltään nuijanuoranen. Limasieni on yhdistetty suuriläpimittaiseen ja suhteellisen lahonneeseen kuusen, haavan ja koivun lahopuuhun. Myös kovakuoriaista on tavattu näiltä kaikilta puulajeilta, kunhan paikalta löytyy myös nuijanuorasta. Limasieni on elinympäristössään varsin yleinen boreaalisella ja temperaattisella vyöhykkeellä, ja sitä voidaan tavata myös talousmetsistä, joissa on riittävästi lahopuuta. Korukeräpallokas sen sijaan tarvitsee kolminkertaisen määrän lahopuuta limasieneen verrattuna, mutta syytä tähän ei tunneta.

Tietyissä tilanteissa sekä kovakuoriainen että limasieni voivat käyttää resurssinaan myös pieniläpimittaista lahopuuta. Ympäristön lisääntyneellä kosteudella saattaa olla jotain tekemistä tämän kanssa. Majavan tulvaamat metsiköt saattavat osoittautua suotuisiksi myös korukeräpallokkaalle, koska näiltä alueilta löytyy kosteaa ja suhteellisen lahonnutta lehtipuuta. Kovakuoriaisen vaatimukset ovat myös samansuuntaisia kuin liito-oravalla, joten molempien lajien suojelun kohdentaminen samanlaisiin elinympäristöihin voisi olla tehokasta. Voi myös olla, että nykyisissä liito-oravan suojelukohteissa esiintyy myös korukeräpallokasta, eli näiden alueiden kunnollinen kartoittaminen olisi tärkeää.