Lahoavat puut keskeisessä roolissa metsäekosysteemin typenkierrossa

Typpeä kertyy lahopuuhun sekä ilmakehästä että maaperästä. Päärooliin nousevat lahopuussa elävät, ilmakehän typpeä hyödyntävät bakteerit ja maaperästä typpeä kuljettavat lahottajasienet.

Runkopuun typpipitoisuus on hyvin pieni, ja tärkeimmät puun hajottajat ovat sieniä. Sienten aktiivisuuteen ja kuolleen puun hajoamisnopeuteen vaikuttaa hajottajasienten käytettävissä olevan typen määrä. Typpeä tarvitaan sienirihmaston kasvuun ja niiden entsyymien tuotantoon, joilla sieni pilkkoo ravinnokseen tarvitsemiaan yhdisteitä. Puun typpipitoisuuden ja puussa olevan typen määrän on tiedetty kasvavan lahoamisen edetessä, mutta typen alkuperää ei ole tunnettu.

Bakteerit sitovat typpeä ilmakehästä, sienet kuljettavat sitä maaperästä

Luonnonvarakeskuksessa (Luke) valmistuneen tuoreen tutkimuksen mukaan pitkälle lahonneeseen puuhun kertyneestä typestä 60 prosenttia on peräisin biologisesta typensidonnasta, johon pystyvät tehtävään erikoistuneet bakteerit. Lahopuussa elävät bakteerit sitovat ilmakehän typpeä ja hyödyntävät sen kasvuunsa. Bakteerien kuollessa typpiyhdisteet hajotetaan lahopuussa muiden eliöiden, erityisesti sienten käyttöön.

Ilmakehästä peräisin olevan typen ohella lahopuuhun kertyy typpeä, joka on peräisin maaperästä. 

–        Analysoimalla eri lahovaiheiden sienilajistoa lahopuusta eristetyn sieni-DNA:n perusteella pystyimme osoittamaan, että sekä lahottaja- että mykorritsasienet kuljettavat typpeä maaperästä lahopuuhun, kertoo Luken tutkija Katja Rinne-Garmston.

Lahopuu tarjoaa sopivan elinympäristön ilmakehästä typpeä sitoville bakteereille. Biologisella typensidonnalla on keskeinen rooli puuaineen hajoamiselle ja pitkällä aikavälillä myös koko metsäekosysteemin typpitaloudelle. Puun hajoamisen ollessa nopeinta lahoamisen keskivaiheilla typen lähteitä ovat sekä typensidonta ilmakehästä että typen kulkeutuminen maaperästä. Lahoamisen edetessä vaikeasti hajotettavien hiiliyhdisteiden osuus lisääntyy. Tämän seurauksena hajoaminen hidastuu ja lahottajasienet häviävät kilpailussa mykorritsasienille. 

Uudet tulokset puuaineen lahotusprosessista osoittavat lahopuun merkityksen metsien typpitaloudelle. Tuloksia voidaan hyödyntää myös etsittäessä keinoja puun taimien kasvun parantamiseen. Esimerkiksi valittujen sienten lahottamasta ja typensitojien rikastamasta puupurusta voitaisiin kehittää taimikasvatukselle suotuisaa kasvualustaa.

Tutkimus oli Suomen Akatemian rahoittama.

Lisätietoja:
Erikoistutkija Raisa Mäkipää, Luonnonvarakeskus, raisa.makipaa@luke.fi, puh 029 532 2197 

Julkaisu: Rinne, K.T., Rajala, T., Peltoniemi, K., Chen, J., Smolander, A. & Mäkipää, R. 2016. Accumulation rates and sources of external nitrogen in decay wood in a Norway spruce dominated forest.Functional Ecology, painossa, DOI 10.1111/1365-2435.12734.