Metsäihmiset kiinnittävät yleensä huomionsa puihin. Mitä komeampia, sitä kiinnostavampia. Asiaan vihkiytynyt saattaa nähdä toisenkin näkökulman.

”Puu on siemenen väline tuottaa uusia siemeniä”, luonnehti puun perimmäistä tarkoitusta englantilainen populaatiobiologi J.L. Harper vieraillessaan Suomessa 1970-luvulla.

Suomessa metsäpuiden siementutkimukseen ovat vihkiytyneet muun muassa Luonnonvarakeskuksen (Luke) tutkija Katri Himanen ja erikoistutkija Markku Nygren.

Himanen astelee fläppitaululle Luken Suonenjoen koetoiminta-asemalla, valitsee sopivan tussikynän ja alkaa piirtää kuvaa männyn siemenestä.

Kuvan siemen on kuin soikio, jonka toinen pää on hieman toista terävämpi. Ytimessä on pitkänmallinen alkio, jossa sirkkalehtien aiheet ovat valmiina.

Hedelmöityksen tuloksena syntynyt alkio sisältää kaiken tiedon, mitä siemen on äiti- ja isäpuultaan syntymälahjana saanut. Sillä tiedolla puut ja niiden jälkeläiset kohtaavat muun muassa ilmaston lämpenemisen vaikutukset.

Alkion ympärillä on vararavintovarasto ja sen suojana siemenkuori. Itäminen alkaa, kun siemenkuoren läpi imeytyy kosteutta. Se herättää alkion.

Ensin alkiosta työntyy maahan juuri. Tässä vaiheessa orastava sirkkataimi on vielä kokonaan vararavinnon varassa. Kun juuri imee vettä ja taimen varsi vihertyy, yhteyttäminen ja sirkkataimen oma energiantuotanto käynnistyvät. Muodostuva verso kohottaa siemenkuoren pari senttiä ilmaan, ja alkion kärjessä valmiina olleet sirkkalehdet paljastuvat.

Sitten ei muuta kuin vajaat sata vuotta aikaa ja paikalla huojuu 30-metrinen petäjä, jota metsäyhtiöiden ostomiehet katselevat himoiten.

Itämiskyky ei säily loputtomiin

Näin siis silloin, kun kaikki menee hyvin. Mutta entä viime keväänä, kun kylvöalat pölisivät kuivuudesta? Vielä kesäkuun alussa Himanen ja Nygren eivät ennustaneet perikatoa kevään kylvöaloille.

”Siemen kestää kuivuutta niin kauan kuin se ei idä. Pahinta on, jos kylvön jälkeen sataa, mikä käynnistää itämisen, ja sen jälkeen alkaa kuivuusjakso. Tänä keväänä sateita ei tullut kesken kuivan jakson, joten siemenet saattavat säilyttää itämiskykynsä”, Himanen selvittää.

Siemen tosin kuluttaa vararavintoaan jo ennen itämistä, joten Etelä-Suomessa itämiskyky ei säily loputtomiin, ei esimerkiksi talven yli. Pohjoisessa tämäkin on mahdollista.

”Lapissa puutteellisesti tuleentuneet keskossiemenet saattavat kypsyä maassa ja itää vasta talven jälkeen”, Himanen sanoo.

Ajoitinmekanismit siementen apuna

Taimitarhoilla siemeniä liotetaan yön yli vedessä ennen kylvöä. Näin varmistetaan tasainen, nopea itäminen. Samaa keinoa voisi käyttää metsään kylvettävillä siemenillä, mutta ainakin tänä keväänä helle olisi korventanut uittamisen jälkeen itäneet siemenet.

Himasen mukaan kaikkien puulajien siemenillä on moninkertaiset järjestelmät, jotka estävät niiden itämisen väärään aikaan. Esimerkiksi koivulla on ajoitinmekanismi, joka hillitsee itämistä samana kesänä, jolloin siemenet varisevat.

”Koivun siemenet talvehtivat maassa ja alkavat itää talven jälkeen, kun lämpötila nousee 15 asteeseen. Ennen talvea ne voivat itää, jos lämpötila nousee 30 asteeseen.”

Tässäkin paljastuu luonnon tarkoituksenmukaisuus. Osa koivun siemenistä saattaa itää sinä kesänä, jona ne varisevat maahan, mutta silloin ne eivät ehdi karaistua talveen vaan paleltuvat. Luonnonvalinta suosii talven jälkeen itäviä koivuperimiä.

Älysiemeniä siis?

”No, oikeastaan niin voi sanoa”, Himanen toteaa.

Jalostushyödyn syitä ei tunneta

Himanen ja Nygren ovat biologian, ekologian ja metsänhoidon asiantuntijoita. Heidän tärkein tehtävänsä on auttaa siirtämään metsänjalostuksella luotuja hyväkasvuisia ja laadukkaita puualkuperiä käytännön metsätalouteen.

”Oikeastaan minun tärkein työni on etsiä heikkoja kohtia jalostetusta siemenmateriaalista. Toisin sanoen varmistan, että viljelmillä kasvatetut siemenet ovat parhaita mahdollisia”, Himanen toteaa.

Metsänjalostusta on tehty 1940-luvulta alkaen. Perustana ovat metsistä valitut laadukkaat ja tavallista kasvuisammat puut, niin sanotut pluspuut, joiden perimä on tallennettu vartteina siemenviljelmille. Viljelmillä tuotettujen siementen perimässä emopuiden hyvä kasvu ja puun laatu korostuvat.

Nykyisin tarjolla olevista siemenviljelmien siemenistä syntyvät männyt kasvavat yli 20 prosenttia maatiaispetäjiä paremmin.

”Emme tarkalleen ottaen tiedä, mistä tämä johtuu”, Himanen sanoo.

Aivan täydellisestä mysteeristä ei kuitenkaan ole kyse. Mahdollisia selityksiä on muutama.

Jalostetut puualkuperät ehkä jatkavat kasvuaan tavallista pidempään syksyllä. Tai ne voivat kohdentaa tavallista isomman osan yhteyttämällä tuottamastaan energiasta runkoon ja vähemmän juuriin. Kolmas mahdollinen selittäjä jalostuksen tuottamalle lisäkasvulle voi olla, että hyvän perimänsä ansiosta puut pystyvät hyödyntämään ravinteita, esimerkiksi typpeä, tavallista tehokkaammin.

”Näyttö paremmasta kasvusta on kiistaton, mutta esimerkiksi juuriston muodostuksesta tiheässä kasvatettavat koeviljelykset eivät kerro kaikkea”, Himanen toteaa.

Sairaat siemenet esiin röntgenissä

Tällä hetkellä siemenviljelmillä siementä tuottavat metsästä valittujen pluspuiden oksista kasvatetut puukloonit. Näitä siemenviljelmiä kutsutaan ensimmäisen polven siemenviljelmiksi. Viime aikoina siementä ovat alkaneet tuottaa myös niin sanotut puolentoista polven siemenviljelmät. Niillä siementä tuottavat parhaat ensimmäisen polven puut.

Lähivuosina perustetaan ensimmäiset niin sanotut toisen polven siemenviljelmät, joilla siementä tuottavat nykyisten viljelmien parhaiksi osoittautuneiden puualkuperien risteymät. Luvassa on siis entistä parempaa kasvua ja laadukkaampia puita.

Yhä silloinkin siemenet syntyvät suvullisesti. Isäpuun hedekukasta tuulen mukana pöllähtänyt siitepölyhiukkanen hedelmöittää äitipuun emikukan, ja näin emopuiden perimät risteytyvät, kuten maatiaispuillakin.

Kysymykseen, miten metsänjalostus vaikuttaa puiden perinnölliseen monimuotoisuuteen, ei ole yksiselitteistä vastausta.

”Viljelmillä on aina monia puuklooneja, jotka tuottavat siementä olosuhteiltaan erilaisina vuosina. Metsien geneettinen vaihtelu säilyy, koska eri vuosina istutetaan tai kylvetään eri kloonien tuottamia siemeniä. Yksittäisessä siemenerässä koko geneettinen runsaus ei ole edustettuna. Toisaalta jalostettu siemen voi olla myös metsistä kerättyä siementä monimuotoisempaa, sillä metsässä vierekkäiset puut saattavat olla sisaruksia, mitä vältetään siemenviljelyksillä”, Himanen sanoo.

Taimitarhoille ja metsäkylvöihin lähtevien siemenerien geneettisen kokoonpanon tuntemiseksi on tiedettävä, mitkä puualkuperät, kloonit, ovat tuottaneet sadon.

Käpyjen määrä ei suoraan kerro tätä. Kävyt voivat olla täynnä tyhjiä siemeniä, ja siemenet voivat ovat tuholaisten valtaamia. Tyhjät siemenet osataan erotella painon perusteella, mutta siementuholaiset, esimerkiksi kuusensiemenkiilukainen, paljastuvat varmimmin kurkistamalla siementen sisälle. Tätä varten Suonenjoen siemenlaboratoriosta löytyy pieni röntgenlaite.

”Näemme myös, ovatko siemenalkio ja sitä ympäröivä vararavintokerros kehittyneet kunnolla tai syntyykö siementen karistuksessa ja puhdistamisessa vaurioita. Ruotsissa on jopa kokeiltu robotteja, jotka erottelisivat röntgenkuvan perusteella epäkelvot siemenet pois”, Himanen selostaa.

Ennen tutkijat asuivat metsissä

Siementutkimuksen taustalla on vuosikymmenten aikana hankittu tietämys metsäpuiden lisääntymisbiologiasta. Alan uranuurtaja on metsäntutkimuksemme suuriin nimiin kuuluva, silloisen Metsäntutkimuslaitoksen (Metla) professori Risto Sarvas. Hän käynnisti metsäpuiden kukkimistutkimukset 1950-luvulla.

”Silloin tehtiin tutkimuksia, joita nykymaailmassa ei olisi taloudellisesti mahdollista toteuttaa”, Nygren kertoo.

Sarvas komensi avustajansa keväällä metsään. He majoittautuivat telttoihin ja odottivat, milloin lämpösummaa alkaa kertyä ja puiden kukinta alkaa. Se edellytti päivittäisiä kapuamisia puiden latvoihin.

Sarvaksen tutkimusten perintönä Nygren vaalii tuhansia lasilevyille valmisteltuja mikroskooppinäytteitä, jotka on tehty leikkaamalla männyn siemenaiheista hengettömän ohuita siivuja. Voisi puhua käsipelillä tehdystä viipalekuvauksesta.

Tehdyn työn määrä on hengästyttävä. Sarvaksen telttailevat tutkimusavustajat ovat keränneet siemenpuista tuhansia näytteitä ja preparoineet ne mikroskoopilla katsottaviksi.

Niiden tarina oli päättyä, kun metsäntutkimus siirrettiin Metlasta Lukeen.

”Näytteitä oltiin viemässä roskalavalle, kun Metlan Tikkurilan toimipaikkaa tyhjennettiin. Tutut soittivat ja ehdin onneksi pelastaa ne”, Nygren kertoo.

Siemensato syntyy suurissa puissa

Nygren on tutkinut myös jatkuvan kasvatuksen hakkuin käsiteltyjen, eri-ikäisrakenteisten kuusikoiden siemensatoja. Hänen mukaansa metsikön käpysato pienenee, kun hakkuut kohdistuvat pääosin valtapuihin.

”Noin 20 prosenttia rungoista tuottaa 80 prosenttia siemensadosta. Nämä puut ovat aina metsikön suurimpia. Erirakenteisten metsien hakkuissa niitä poistetaan ja samalla heikennetään siemensatoa”, Nygren sanoo.

Yhtä lailla ongelmallisina hän pitää nykyisiä männyn siemenpuuhakkuita.

”Niitä tehdään usein täyspuustoisiin ja siemennyksen kannalta liian nuoriin metsiin. Siemenpuiksi joudutaan tällöin valitsemaan latvukseltaan supistuneita ja entistä pienempiä puita. Rinnankorkeusläpimitaltaan 20-senttinen puu tuottaa merkittävästi vähemmän käpyjä kuin 30-senttinen.”

Nygren kirjoittaa parhaillaan oppikirjaa metsäpuiden lisääntymisbiologiasta ja luontaisesta uudistamisesta. Hänen mukaansa oikeaoppisen siemenpuuhakkuun resepti löytyy vanhoista metsänhoidon oppikirjoista. Niissä luontaisesti uudistettavat männiköt neuvotaan valmistelemaan väljennyshakkuin parikymmentä vuotta ennen siemenpuuhakkuuta.

Nygren myöntää, että nykyiseen kiivasrytmiseen puunhankintaan monivaiheiset uudistushakkuut eivät luonnu. Siemensadon varmistamiseksi voitaisiin kuitenkin jättää nykyistä enemmän siemenpuita, tai jos laadukkaita siemenpuita ei ole, uudistusala kannattaa kylvää.

Kukkimishormoni avuksi viljelmillä

Kuusen siemenestä on Suomessa huutava ja jatkuva pula. Viime vuosina tutkijat ja siementen tuottajat ovat koettaneet tukeutua melkein dopingiin saadakseen vähät ja pääosin vielä nuoret kuusen siemenviljelmät tuottamaan.

Doping tarkoittaa tässä yhteydessä siemenviljelmien puiden käsittelemistä kukintaa edistävillä gibberelliinihormoneilla.

”Suotuisissa olosuhteissa käsittely lisää kukinnan jopa kaksin-kolminkertaiseksi. Huonoina vuosina hormoni ei lisää kukkimista, nolla kertaa mikä tahansa luku on yhä nolla”, vertaa Himanen.

Siemensato on verrannollinen kukinnan runsauteen. Hormonikäsittelystä toivotaankin keinoa, jolla nuoret puolentoista polven siemenviljelmät saataisiin tuottamaan. Samalla metsänviljelyyn tulisi tarjolle perimältään entistä laadukkaampia ja parempikasvuisia puualkuperiä.

Supertaimia koeputkesta?

Gibberelliini-dopingiakin hurjempi visio on metsäpuun taimien tuottaminen solukkolisäyksellä. Tällöin taimet olisivat geneettisesti samanlaisia toistensa ja lähtömateriaalina olleen puun kanssa. Metsänviljelyyn voisi siis valita kaikkein nopeakasvuisimman puun ja monistaa sitä.

Kasvullisen lisäyksen menetelmiä on useita, muun muassa mikrolisäys, taimien kasvattaminen pistokkaista sekä niin sanottu somaattinen embryogeneesi, jossa alkioita monistetaan laboratoriossa.

Himanen ja Nygren eivät usko alkiomonistuksen läpimurtoon suomalaisessa metsänviljelyssä.

”Taimien hinta kohoaa liian korkeaksi. Irlannissa ja Yhdysvaltojen etelävaltioissa havupuiden somaattisen embryogeneesin ohjelmat on lopetettu liian kalliina, vaikka hehtaarikasvut ovat moninkertaiset Suomeen verrattuna. Alkiomonistustekniikka voi kuitenkin palvella metsänjalostusta sekä tutkimusta”, Himanen toteaa.

Kuusentaimia voidaan kasvattaa myös perinteisistä pistokkaista. Tällaisia taimia käytetään istutuksilla muun muassa Etelä-Ruotsissa.

”Mikrolisäys, kuten myös pistokkaiden varttaminen tuottaisi toistensa kaltaisia puuyksilöitä, klooneja, joten metsikön geneettinen monimuotoisuus kapenisi. Periaatteessa taimia voitaisiin käyttää rajattuun puiden tehotuotantoon”, Himanen pohtii.

Artikkelia varten on haastateltu myös Tapio Silvan metsäpäällikköä Hannu Niemelää.

 

Aiheeseen liittyviä julkaisuja:

Mäntykloonien siementen laatu vaihtelee

Jos ajankohtaiset metsäasiat kiinnostavat, tilaa Metsälehti tästä.