Kastematojen leviäminen tundralle parantaa kasvillisuuden ravinnetilaa

Puuttomalla tunturialueella eli tundralla ravinteiden vapautuminen karikkeesta ja ravinteiden kierto maaperässä on erittäin hidasta. Vallitseva selitys ravinnekierron hitaudelle on tundran kylmyys, joka rajoittaa maaperän hajottajaeliöiden toimintaa, ”kompostointia”. Hitaan ravinnekierron vuoksi maaperässä on vain vähän typpeä, mikä rajoittaa kasvillisuuden hiilensidontaa ja biomassaa.

Sekä maaperätieteilijät että kotipuutarhurit tuntevat kastematojen myönteiset vaikutukset karikkeen hajotukseen ja ravinnerikkaan mullan tuottamiseen. Kastemadot ovatkin ekosysteemi-insinöörejä, jotka nopeuttavat karikkeen pilkkoutumista ja ravinteiden siirtymistä maan pinnalta syvempiin maakerroksiin kasvien juurten ulottuville.

Kastemadot puuttuvat alueilta, jotka olivat jääkausien aikaan jääpeitteen alla. Lisäksi matojen luontainen leviäminen on erittäin hidasta, 5–20 metriä vuodessa, ja voi pysähtyä kokonaan vuoristoihin ja vesistöihin. Näistä syistä tundraa voidaan pitää vielä kastemadottomana ja myös säilyvän sellaisena jopa tuhansia vuosia.

Tundralla globaalimuutokset ovat kuitenkin voimakkaita. Globaalimuutosten piiriin kuuluu yhä lisääntyvä ihmistoiminta, kuten kalastus, millä voi olla ennalta-arvaamattomia vaikutuksia ekosysteemeihin. Pohjois-Amerikassa kalastajien poisheittämät syöttikastemadot ovat selvinneet hengissä ja levittäytyneet hyppäyksittäin luontaisten elinpiiriensä ulkopuolelle muuttaen ekosysteemien toimintaa.

Samankaltaisia kastematojen leviämiskeskuksia on havaittu myös eri puolilla tundraa, ja esimerkiksi 1900-luvun alussa perustettujen uudistilojen lähistöiltä voidaan löytää vielä tänäkin päivänä kastematoja. Ihmisavusteisesti levittyään kastemadot voivat siis selviytyä myös kylmällä vyöhykkeellä.

Kastematojen ekosysteemivaikutusten selvittämiseksi kansainvälinen tutkijaryhmä toteutti Pohjois-Ruotsin Abiskossa subarktisella tundravyöhykkeellä kokeen, jossa kastematoja lisättiin hallitusti koeruuduille, joilla kasvoi joko tunturien niittykasvillisuutta tai varpukasvillisuutta. Jo noin kolme kuukautta kastematojen lisäyksen jälkeen tutkijat havaitsivat lisääntynyttä karikkeen sekoittumista syvempiin maakerroksiin, lisääntynyttä kasvien juurten kasvua sekä lehtien typpipitoisuutta ja kasvillisuuden vihreyttä. Lisäksi kasvillisuuden korkeus kasvoi ja kukintojen määrä lisääntyi.

Käynnissä olevan ilmaston lämpenemisen ennakoidaan myös tehostavan tundran typenkiertoa ja kasvillisuuden kasvua sekä typpipitoisuutta. Tutkijat vertasivatkin kastematojen vaikutuksia Abiskossa tehtyihin lämmityskokeisiin ja havaitsivat, että kastematojen vaikutukset saattoivat olla moninkertaiset verrattuna ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi kastemadot lisäsivät kasvillisuuden typpipitoisuutta kolminkertaisesti verrattuna kokeelliseen 3°C lämmitykseen.

Tutkimuksen tulokset paitsi paljastavat uuden mekanismin tundran ravinnekierrossa myös korostavat ihmistoiminnan ennalta-arvaamattomia vaikutuksia tundraekosysteemin toimintaan. Vaikka kastematojen vaikutukset olivat kasvillisuuden kannalta myönteiset, eli ravinnetila ja kasvu paranivat, ei kastematojen epäluonnollisen nopeaa ihmisvälitteistä leviämistä tundralle voida kuitenkaan pitää tavoiteltavana.

Tutkimus Invasive earthworms unlock arctic plant nitrogen limitation julkaistiin 14.4.2020 arvostetussa tieteellisessä sarjassa Nature Communications. Tutkimus toteutettiin Uumajan yliopiston CIRC-tutkimuskeskuksen tutkijoiden vetämänä monivuotisena hankkeena, jossa Oulun yliopistosta oli mukana Ekologian ja genetiikan tutkimusyksikön tutkijatohtori Maria Väisänen.