Typensidonta ja siihen osallistuva mikrobiyhteisö soiden primäärisukkessiojatkumon rahkasammalissa

Abstract

Rahkasammalet (Sphagnum spp.) ovat pohjoisten soiden valtalajeja, joiden rakenne ja toiminta vaikuttavat suoekosysteemin sukkessioon. Turpeenmuodostuksen ansiosta pohjoisten seutujen rahkasammalvaltaisten soiden merkitys on suuri myös maailmanlaajuisessa hiilen kierrossa. Sammalten ylläpitämien kosteiden olojen ansiosta soilla elää monimuotoinen aineiden kiertoon osallistuva mikrobiyhteisö. Rahkasammalissa elävät metanotrofit tarjoavat rahkasammalille hiilen lähteen metaaninhapetuksessa (CH4) syntyvästä hiilidioksidista. Metaaninhapetuksen lisäksi metanotrofit voivat sitoa typpeä. Soilla elää myös muita bakteereja, joilla on edellytykset typensidontaan. Rahkasammalet voivat tarjota myös näille typensitojille mikrohabitaatin. Sukkession edetessä turpeeseen kertyy hiilen lisäksi kasvien kasvuun tarvitsemaa typpeä. Turvekerros eristää sukkession aikana suon pinnan mineraalimaasta, eivätkä kasvit saa typpeä kuin laskeumana. Tutkimuksemme tavoitteena olikin selvittää rahkasammalten merkitystä biologisessa ilmakehän typensidonnassa (N2). Tutkimme myös typensidonnan ja siihen osallistuvan mikrobiyhteisön muutosta sukkession edetessä sekä metaaninhapetuksen ja typensidonnan välistä yhteyttä. Tutkimus tehtiin Pohjanlahden maankohoamisrannikolla kehittyneellä luonnontilaisella suoekosysteemien aikasarjalla. Typensidonnan ja metaaninhapetuksen selvittämisessä käytettiin vakaisiin isotooppeihin perustuvaa menetelmää, jossa rahkasammalia inkuboitiin leimattuja 15N2 - ja 13CH4 -kaasuja sisältävissä lasipulloissa 2 vrk in situ. Typensidontaan mahdollisesti osallistuvien mikrobiryhmien selvittämiseksi käsittelyt toistettiin valossa ja pimeässä. Tulosten perusteella sukkessiovaiheet eivät eronneet toisistaan typensidonnassa. Typensidonta oli kuitenkin suurinta mesotrofisella sarasuolla S. platyphyllum -näytteissä, 2,7 μmol N g-1 sammalbiomassaa d-1. Typensidontaan osallistuivat mahdollisesti sinibakteerit, metanotrofit ja muut heterotrofiset bakteerit. Metaaninhapetuksen ja typensidonnan välillä havaittiin yhteys, mikä vahvistaa metanotrofien sitovan myös typpeä. Ympäristötekijöistä vedenpinnan taso vaikutti typensidontaan ja metaaninhapetukseen. Metaaninhapetukseen vaikutti lisäksi suoveden pH ja metaanipitoisuus. Lisää tutkimusta tarvitaan, jotta voidaan selittää tarkemmin typensitojien aktiivisuuden vaihtelua sukkessiojatkumolla. Typensidonnan ja metaaninhapetuksen välisen yhteyden merkitys maailmanlaajuisessa hiilenkierrossa vaatii myös lisää perehtymistä.