“Kumisaappaat jalkaan ja auringonnousun aikaan pelloille”
Tutkijat yrittävät löytää keinoja, joiden avulla maatalousmaat sitoisivat paremmin hiiltä, ja miten pelloille tuotaisiin kasvien monimuotoisuutta. Luonnon omista sääntelymekanismeista tulisi ottaa oppeja ruoantuotantoon, sanoo kasvien biodiversiteetin professori Anna-Liisa Laine.
Teksti: Johannes Roviomaa
Kuvat: Miikka Pirinen
Yksinkertaisuudessaan elämä planeetallamme perustuu yhteyttävien kasvien olemassaoloon. Kasvien elonkirjo on kuitenkin suuren muutoksen kourissa, sillä ilmasto lämpenee ja luonnon elintila hupenee ihmisen tekojen seurauksena.
”Kasvit ovat kaiken elämän perusta, mutta silti niiden monimuotoisuuden vaikutuksia maatalouteen on tutkittu varsin vähän”, professori Anna-Liisa Laine, 49, sanoo.
Hän on koulutukseltaan kasviekologi, joka työskentelee kasvien biodiversiteetin professorina ja tiedeyksikön johtajana Helsingin yliopistossa. Hän on tutkinut erityisesti kasvipopulaatioita ja -yhteisöjä sekä luonnon mekanismeja, jotka säätelevät tauteja. Laine on kiinnostunut siitä, miten maailma säilyy vihreänä.
Laineen tuorein ekologinen aluevaltaus on maatalouden biodiversiteettivaikutusten tutkimus. Sitä ei ole juurikaan tutkittu aikaisemmin Suomessa.
Laine työskenteli vuodesta 2019 lähtien ekologian professorina Sveitsissä Zürichin yliopistossa. Nyt hän on palannut Suomeen, koska sai keväällä 2023 Euroopan tutkimusneuvostolta 2,5 miljoonan euron suuruisen viisivuotisen rahoituksen.
The Coevolutionary Consequences of Biodiversity Change -hankkeessa selvitetään ympäristönmuutoksen seurauksia niin ekologisella kuin evolutiivisella tasolla.
Laine kertoo olleensa aina kiinnostunut kasvien vuorovaikutuksesta haitallisten lajien, tautien tai herbivorien eli kasvinsyöjien kanssa. Ekologiassa ajatellaan, että joko pedot tai kasvien puolustusmekanismit säätelevät kasvinsyöjien populaatioita.
Luonnossa käydään jatkuvaa taistelua niin ulkoiselta kuin sisäisiltä uhilta.
Jokainen kotipuutarhuri törmää kasvitauteihin haluamattaan, jos kasvattaa esimerkiksi herukkapensaita, ruusuja, mansikoita tai orvokkeja. Kasvitauteja on kaikkialla, Laine kertoo.
”Tutkimuksessa ilahdun, kun löydämme tauteja, mutta omassa kotipuutarhassa tunne on ristiriitainen.”
Maataloudessa kasvitaudit voivat puolestaan vaikuttaa monin tavoin ruoantuotantoon.
Käymme kurkistamassa kasvibiologien yhteislaboratoriota, jonka siisteydestä Laine on huolissaan. Hän vierailee laboratoriossa harvemmin nykyään, sillä hallinnolliset työt vievät valtaosan ajasta.
Jääkaapit ja pakastimet ovat täynnä erilaisia näytteitä. Pöydillä on iso kasa laitteita: mikroskooppeja, pipettejä, luuppeja, purkkeja.
”Älä kysy minulta, mitä nämä kaikki laitteet ovat”, sanoo Laine naurahtaen, ja kertoo, että tuntee olevansa laboratoriossa kuin norsu posliinikaupassa.
Laineen työryhmässä yhdistellään erilaisia mallinnustapoja olipa kyseessä sitten luonnon populaatioiden seuraaminen tai maatalouden biodiversiteetti. Näytteistä sekvensoidaan mikrobit ja kasveille tehdään manipulaatioita. Tutkijat laittavat esimerkiksi heinäratamolle taudinaiheuttajia ja seuraavat kehitystä mikroskoopilla. Yritetään havaita kaavoja.
”Otamme kasvinäytteitä ja kartoitamme tiettyä otantaa noudattaen kasvitautioireita. Erottelemme kasvien lehdistöstä sekä hyvät että pahat mikrobit.”
Mikrobit ovat ravinnonsaannissa välttämättömiä. Mutta on olemassa mikrobeja, jotka voivat heikentää kasvien kasvua ja lisätä niiden kuolleisuutta.
”Maaperänäytteistä analysoidaan juuriston mikrobeja, bakteereita ja sieniä. Tutkimme mikrobiyhteisöjen kasvua ja käyttötehokkuutta.”
Laboratoriossa näytteistä eristetään DNA ja sitten ne lähtevät analysoitavaksi.
Maapallon hiilivarastot hupenevat kovaa vauhtia. Hedelmällistä maata menetetään eroosion takia. Suomessa eroosio ei ole mittakaavaltaan niin suuri ongelma kuin monissa muissa paikoissa. Maapallon pinta-alasta noin 40 prosenttia on maatalouden käytössä. Maailmalla metsiä hakataan ja suoalueita kuivatetaan yhä uusien maatalousmaiden ja muiden ihmistarpeiden tieltä.
Vaikka Suomessa tilanne on hyvin erilainen, meidänkin kannattaa kiinnittää huomiota maatalousmaan hiilipitoisuuteen, koska se vaikuttaa sekä maan kasvukuntoon että ympäristöhyötyihin.
Maatalousmaiden hiilivarastojen ja monimuotoisuuden kannalta on väliä, miten peltomaita hoidetaan.
Hikinen iltapäivä jatkuu ulkona, jossa aurinko porottaa lähes pilvettömältä taivaalta. Kävelemme Viikin kampuksen peltolohkoille, jotka ovat yliopistorakennuksen takapihalla. Peltolohkoja erottaa lukollinen portti ja piikkilanka-aita. Kevät on ollut kuiva, kuten useina peräkkäisinä vuosina tätä ennenkin.
Viikin kaupunginosa Helsingissä on eräänlainen kestävyystieteiden ja luonnon tutkimuksen keskittymä Suomessa. Tässä aivan lähietäisyydellä, Viikin tiedepuiston laidalta, löytyy Luonnonvarakeskus, Suomen ympäristökeskus, Metsätieteiden talo ja Ruokavirasto.
”Tämä on kansainvälisestikin ainutlaatuista, että yliopisto ja koekenttä ovat näin lähellä.”
Tulevaisuudessa koepellot tosin jäävät alueelle kaavoitettujen asuintalojen alle. Laine on kuitenkin helpottunut siitä, että seuraavat kymmenen vuotta tutkijat voivat vielä rellestää täällä kaikessa rauhassa.
Nyt Viikin tutkimuspelloilla kasvaa samaa kauralajiketta, joko yksittäin tai sitten kahden, neljän tai kahdeksan seuralaislajin seassa. Yhteensä peltolohkoja on peräti 64.
Nyt Viikin kampuksen takapihalla tutkitaan, miten maataloudessa voidaan hillitä ilmastonmuutosta ja torjua luontokatoa. Itämeren suurin ongelma on rehevöityminen. Rannikkovesien tilanne ei kohene, ellei päästöjä saada kuriin.
Tutkijoiden tavoitteena on pala palalta tuoda maatalouteen lisää monimuotoisuutta, joka voisi parantaa myös satoja erityisesti sään ääri-ilmiöiden keskellä. Vähemmän maanmuokkausta, lannoitteita ja torjunta-aineita. Enemmän rinnakkaiskasveja, veden kiertoa, pölyttäjiä. Nämä asiat parantaisivat myös Itämeren tilannetta.
”Ruoantuotantoympäristö on hyvin yksinkertaistettu ihmisen rakentama ekosysteemi. Tavoitteenamme on oppia luonnon säätelymekanismeista.”
Anna-Liisa Laine
Professori Laine on iloinen siitä, että aihetta vihdoin tutkitaan myös Suomessa. Hän kertoo, ettei ennen tätä hanketta tiennyt maataloudesta “juuri mitään”. Nyt mukana olevat tahot: Ilmatieteen laitos, Helsingin yliopisto, Sitra ja Baltic Sea Action Group yhdistävät osaamistaan ja tietotaitoaan Carbon Action -työssä. Uudistavan viljelyyn tähtäävässä kehitystyössä on ollut mukana kymmeniä viljelijöitä ympäri Suomea.
”Ruoantuotantoalueille pienikin lisäys hiilensidontaan, jo prosenttikin, olisi vaikuttavaa. Carbon Actionin idea on rakentaa malli, jota voidaan monistaa muualle.”
Esimerkiksi Suomessa maatalousmaita on 2,27 miljoonaa hehtaaria. Se tarkoittaa noin seitsemää prosenttia koko pinta-alasta.
Kaura on kylvetty keväällä ja sato kerätään elokuussa, kuten tuhansilla suomalaisilla maatiloilla. Viikin kampuksen takapihalla replikoidaan erilaisia maatilojen viljelytapoja koeasetelmien kannalta. Koelohkoilla ei käytetä ollenkaan torjunta-aineita.
Viime vuonna näillä samoilla tutkimuspelloilla kasvoi ohra, joka kärsii erityisesti ohranverkkolaikusta. Se heikentää sadon määrää ja laatua. Työryhmä selvitti muun muassa, miten ilmastonmuutos vaikuttaa kasvitauteihin.
Laine kertoo, että biologiassa on kiistanalainen kysymys se, heikkenevätkö ruoan ravintoarvot ilmastonmuutoksen edetessä.
”Se, miten esimerkiksi kuivuus vaikuttaa kasvien ravintoarvoihin, on hyvin lajikohtaista.”
Laine kertoo, että tutkimuspelloille valikoitu ohralajike on varsin tautialtis. Esimerkiksi nokisieni pilaa kokonaisen sadon valtaan päästyään.
Sen kaverina kasvaa syväjuurisia lajeja ja esimerkiksi apiloita, joiden “parikombojen” ominaisuuksia tutkitaan.
Biodiversiteettitutkimuksen tarkoitus on lisätä kasvien arkkitehtuuria ja kemiaa, eli luoda maanalaisille mikrobeille paremmat elinolosuhteet, jotta ne voisivat käyttää tehokkaammin hiiltä ja lisätä biomassatuotantoa. Tällä tavoin hiiltä varastoituu maaperään paremmin.
Laine kertoo, että Carbon Action -tutkimuksessa mukana olevien maanviljelijöiden viljelyn filosofiassa on tilakohtaisia eroja. Osa panostaa viljelemiensä lajien monipuolisuuteen enemmän kuin toiset. Biodiversiteettitutkimusten tuloksista Laine ei uskalla vielä esittää pitkälle vietyjä johtopäätöksiä.
Tutkimuksen tekeminen on vaikeaa, koska maankäytön historiassa on tilakohtaisia eroavaisuuksia. Tiloilla kasvaa myös erilaisia kasvilajeja, joita viljellään eri tavoin. Myös maaperä- ja ilmasto-olosuhteet poikkeavat toisistaan.
”Tilastollisesti erilaisten signaalien tunnistaminen on ärsyttävän vaikeaa”, Laine sanoo.
Jotain kuitenkin voi jo kertoa siitä, mitä koepeltoja tutkimalla on selvinnyt.
Maaperän mikrobiyhteisöt reagoivat kasvidiversiteettiin. Mitä enemmän diversiteettiä, sitä enemmän kasvu lisääntyy ja hiilenkäyttö tehostuu. Ne ovat tärkeimpiä tuloksia kotikentältä, Laine sanoo.
Viikin kampuksen takapihan koepelloilloita on opittu esimerkiksi se, ettei ohran tautipaineen kannalta ole juurikaan merkitystä, onko seuralaislajeja yksi, kaksi, neljä tai kahdeksan. Ohraa seurattiin kolmen vuoden ajan.
“Harva viljelijä innostuisi kahdeksasta lajista, jotka kilpailevat samassa maaperässä tilasta, ravinnosta ja valosta. Se on hyvä ja rohkaiseva tulos.”
Yksittäisillä lajeilla, jotka kasvavat ohran kaverina, voi kuitenkin olla huomattava merkitys kasvitautien vähenemiseen. Se on hyvä uutinen.
Anna-Liisa Laine
Ohralle voi tulla siementen mukana verkkolaikku, joka voi olla ärsyttävä ja rasittava tauti.
Tutkijat ovat tehneet myös lintulaskentoja tilavierailujen yhteydessä kuuntelemalla linnunlaulua ja kirjaamalla havaintoja ylös.
“Kumpparit jalkaan ja auringonnousun aikaan pelloille. Joillakin tiloilla viljelijät ovat tarjonneet aamukahvit sen jälkeen, kun linnut on kartoitettu.”
Viikin tutkimuspelloilla ohitamme Ilmatieteen laitoksen ylläpitämän sääaseman. Pienehkössä siirrettävässä kammiossa tehdään kaasumittauksia ja tutkitaan kasvien yhteyttämistä.
Viereisellä naapuripellolla on puolestaan käynnissä kuivuuskoe, jota vetää Mari Pihlajaniemi. Työryhmä tutkii kasvinäytteistä, kuinka maaperäeliöstö reagoi kuivuuteen.
Koelohkoja peittävät sadesuojat, jotka estävät veden pääsyn maahan. Vesi valuu kouruja pitkin vihreisiin saaveihin, joista mitataan kuinka paljon vettä jäi satamatta. Samanlaisia koeasetelmia löytyy myös muualta Euroopasta, sillä kuivuuskokeet ovat osa EU:n rahoittamaa hanketta.
Laine sanoo olevansa “tiedepuritaani”. Hän haluaa tehdä tiedettä mahdollisimman vapaasti.
“En halua arvottaa tiedettä ja tutkimusta sillä, että onko se hyödyllistä vai ei. Minua on ajanut eteenpäin puhdas uteliaisuus, joka on kaiken tiedon ja sivistyksen ydin.”
Laine toivoisi, että eläisimme yhteiskunnassa, jossa toimenpiteet pohjautuisivat tutkittuun tietoon. Ikuiselta tuntuva haaste on se, miten tieto siirtyy käytäntöihin.
”Olemme vaarassa menettää suuria löydöksiä, mikäli tutkijan uteliaisuudesta kumpuavaa työtä rajoitetaan.”
Tiede ei synny tyhjiössä. Professori Anna-Liisa Laineella on uransa aikana ollut useita innoittajia. Ensimmäinen heistä oli lukion biologianopettaja, jonka innostuksen myötä Laine päätti hakea yliopistoon lukemaan biologiaa.
Opinnot sujuivat hyvin. Nyt hän on tiedeyksikön johtaja, jolla on miljoonarahoitus tutkimukselle.
Laineen väitöskirjaa ohjasi maailmankuulu ekologi, akateemikko ja professori Ilkka Hanski (1953–2016). Hanski tunnetaan muun muassa metapopulaatioteorian kehittäjänä.
”Sain tilaa kasvaa tutkijana, koska väitösaiheeni oli melko kaukana Ilkan tutkimuksesta. Se, miten hän rakensi tutkimusyhteisöjä ja ajatteli tieteestä oli inspiroivaa.”
Tuolloin Laine kiinnostui varsin kartoittamattomasta tutkimuskohteesta eli kasvitaudeista luonnossa.
Väitöskirjan jälkeen Laine oli post doc -tutkijana Yhdysvalloissa Kaliforniassa, jossa hän tutki professori John Thompsonin kanssa perhosia. ”Perhoset olivat aktiivisia aina aamukymmenestä iltapäiväkolmeen. Työpäivän jälkeen lähdimme maistelemaan viinejä läheisille viinitiloille.”
Australiassa hän puolestaan tutki villapellavan ruostesienitautia kasvitautitutkijoiden Peter Thrallin ja Jeremy Burdonin vetämässä työryhmässä CSIRO-tutkimuslaitoksessa.
Laine kertoo, että hänen tärkeimmät kollegat tulevat kuitenkin Ranskasta, jota hän kutsuu kasvitautien edelläkävijäksi. Kenties myös siitä syystä Laineen tutkimusryhmissä on useita ranskalaisia tutkijoita.
Luonnossa kaikki elolliset kamppailevat energiasta, valosta, ravinnosta ja tilasta. Niin tekevät mikrobit, männyt, ruusut, mehiläiset kuin ihmisetkin.
Helsingin yliopiston tutkijat ovat seuranneet neljännesvuosisadan ajan Ahvenanmaalla tuhansia heinäratamoketoja ja niissä esiintyvää härmäsientä. Laine kertoo, että viimeisen kymmenen vuoden ajan kannat ovat olleet joko erittäin hyviä tai erittäin huonoja.
Tutkimukset osoittavat, että toistensa lähellä kasvavat kasvipopulaatiot ovat terveempiä kuin erillään kasvavat. Selitys löytyy taudinvastustuskykyä välittävistä geeneistä, jotka pääsevät lähietäisyydellä siirtymään populaatiosta toiseen.
Ilmastonmuutoksen vaikutukset kasvitauteihin ovat yllättäviä. Talvikaudella, jolloin ei näennäisesti tapahdu mitään, voi olla hyvinkin ratkaiseva merkitys myös satojen kannalta.
Ahvenanmaalla härmäsienen esiintymistä on tutkittu suhteessa lumisuuteen, sillä se talvehtii kuolleissa lehdissä. Härmäsieni on stressitekijä heinäratamolle, koska sieni imee ravinteita ja sokereita.
”Mitä pidempään lumi on maassa, sitä parempi kausi härmäsienellä on. Kuivuus ja härmäsieni yhdessä voivat olla tuhoisa yhdistelmä.”
Laineen mielestä heinäratamo on ihanteellinen koekasvi, koska sen siemenillä on korkea itämisprosentti, ne selviävät pitkään petrimaljoissa ja sen juuristoa on helppo kloonata. Ne myös kasvavat nopeasti ja kukkivat ensimmäisenä vuonna.
Tutkimuksen kannalta on olemassa vain yksi kääntöpuoli. Laine on erittäin allerginen heinäratamon siitepölylle, koska on altistunut sille liikaa. Hän kertoo, että ekologipiireissä ammattitaudit ovat yleisiä, tutkijat saattavat allergisoitua lajeille, joita he tutkivat.
”Ihmistä ei ole tarkoitettu viettämään satoja tunteja vain tiettyjen lajien keskellä.”
Itämeren pelastajat -reportaasisarjassa sukelletaan pinnan alle, vieraillaan Suomen suurimmalla yksityisellä merisuojelualueelle, hypätään maanviljelijän traktorin kyytiin, matkustetaan rahtilaivalla ja keskustellaan ympäristötaiteilijan ja yrittäjän kanssa.
Johannes Roviomaa on toimittaja, käsikirjoittaja ja Arktisen keskuksen vieraileva tutkija. Hänet valittiin tänä vuonna Vuoden freelance-journalistiksi. Tällä hetkellä Roviomaa työstää suomalaisen ruoantuotannon tulevaisuudesta kirjaa yhdessä toimittaja Hanna Nikkasen, Mikko Pelttarin ja valokuvaaja Touko Hujasen kanssa.
Miikka Pirinen (s. 1985) on dokumenttivalokuvaaja, joka työskentelee suomalaisille ja kansainvälisille asiakkaille. Hänet on palkittu kuusi kertaa Vuoden lehtikuvat -kilpailussa. Pirinen on dokumentoinut fossiilisen kaivosteollisuuden työntekijöitä osaksi reilusta siirtymästä kertovaa tietokirjaa Likainen työ (Like, 2023).
