Yhteyttämiselle lupaava mittari karbonyylisulfidista

Metsät ovat maapallon suurimpia hiilinieluja ja ilmastonmuutoksen jarruja, mutta yhteyttämällä sidotun hiilimäärän määrittäminen ei ole yksinkertaista. Yksi perinteinen tapa mitata yhteyttämisen sitomaa hiilimäärää on kasvien ilmakehän kanssa vaihtaman hiilidioksidin määrän mittaus, mutta menetelmä on ongelmallinen: kasvit hengittävät hiilidioksidia ilmakehään samaan aikaan kun ne yhteyttävät eli sitovat hiiltä.

Yhteyttämisen määrittämiseksi on kehitetty lukuisia epäsuoria menetelmiä, mutta kaikissa on omat puutteensa ja rajoituksensa. Yksi lupaavimmista uusista tavoista kasvien hiilinielun määrittämisessä on karbonyylisulfidin (COS) käyttö merkkiaineena yhteyttämiselle, sillä sen reitti kasveissa on hyvin samanlainen kuin hiilidioksidilla.

Karbonyylisulfidi on ilmakehän yleisin orgaaninen rikkiyhdiste. Kasvit nielevät COSia ilmarakojensa kautta samaan tapaan kuin hiilidioksidia. Kasvit eivät kuitenkaan tuota COSia eli se siirtyy hiilidioksidista poiketen vain yhteen suuntaan, jolloin kaasumäärän erotus kasvin lähellä kertoo suoraan yhteyttämisen määrän.

Eroon epätarkoista hiilenkiertomalleista

Helsingin yliopiston Hyytiälän metsäasemalla vuonna 2017 tehtyjen monipuolisten ja karbonyylisulfidin suhteen ainutlaatuisten mittausten avulla on nyt saatu selville, kuinka paljon männynneulaset sitovat karbonyylisulfidia suhteessa hiilidioksidiin.

Karbonyylisulfidin vaihtoa mitattiin metsäasemalla kolmella eri mittausmenetelmällä: maakammiossa, puiden oksistossa sekä ylempänä ilmakehässä.

Erityisesti selvitettiin, kuinka karbonyylisulfidin ja hiilidioksidin suhde muuttuu tärkeimpien ympäristötekijöiden – säteilyn ja kosteuden – vaikutuksesta. ”Tutkimus tuo huomattavan parannuksen karbonyylisulfidiin perustuviin yhteyttämismittauksiin”, akatemiaprofessori Timo Vesala Helsingin yliopistosta kertoo.

Vesalan mukaan nykyisissä biosfäärin hiilenkiertoa kuvaavissa malleissa on kymmenienkin prosenttien eroja, koska yhteyttämisen mittaamisen keinot ovat vielä epätarkkoja. ”Mittausten nyt tarkentuessa pystytään hiilen sidontamalleja parantamaan”, Vesala uskoo.

Lisäksi mittauksissa huomattiin, että karbonyylisulfidi soveltuu hyvin myös kasvien ilmarakosäätelyn tutkimiseen. Ilmaraot säätelevät sekä hiilen sidontaa että veden haihduttamista, minkä mekanismin tuntemisen merkitys korostuu, jos kuivuusjaksot yleistyvät globaalisti.

Tutkimus julkaistiin 25.1.2019 PNAS-lehdessä: https://www.pnas.org/content/early/2019/01/24/1807600116

 

Lisätietoja

väitöskirjatutkija Kukka-Maaria Erkkilä

sähköposti: kukka-maaria.erkkila@helsinki.fi

Twitter: @kmerkkila

akatemiaprofessori Timo Vesala

sähköposti: timo.vesala@helsinki.fi

Twitter: @vesala2

tutkijatohtori Juho Aalto

sähköposti: juho.aalto@helsinki.fi

yliopistotutkija Ivan Mammarella

sähköposti: ivan.mammarella@helsinki.fi