Julkaistu 1.2.2024
Teksti: Suni Anie Mathew
Kuva: Tuomas Pyhtilä / Vastavalo
Toimitustyö: Viestintätoimisto Jokiranta Oy

 

Maatalouden, kaivostoiminnan, liikenteen ja metalliteollisuuden raskasmetallipäästöt ovat maailmanlaajuisesti kasvava ympäristöongelma. Epäorgaaniset aineet saastuttavat vesistöjä, maaperää ja ilmaa. Saastuneesta maaperästä kasveihin imeytyvät metallit vaarantavat kasvien kasvun ja kehityksen. Nämä metallit siirtyvät ekosysteemissä ja ravintoketjussa myös ylemmille trofiatasoille, kun eläimet ja ihmiset käyttävät kasveja ravintonaan.

Suurina pitoisuuksina raskasmetallit haittaavat myös eläinten ja ihmisten aineenvaihduntaa sekä fysiologisia toimintoja. Maanpäällistä ympäristöä ja vesistöjä saastuttavat raskasmetallit ovat uhka ympäristölle, biodiversiteetille ja eliöiden terveydelle.

 

Tarkastelun kohteena mikrobiston monimuotoisuus

Kasvien pinnalla ja kudoksissa elää erilaisia mikrobeja. Kasvien mikrobisto vaikuttaa kasvien ravitsemukseen sekä siihen, miten hyvin ne kykenevät suojautumaan taudeilta ja ympäristön aiheuttamalta stressiltä. Maaperässä olevat mikrobit ovat välittömästi yhteydessä saasteisiin, minkä vuoksi tutkimuksessa on yleensä kiinnitetty niihin enemmän huomiota kuin muihin mikrobeihin.

Omassa tutkimuksessani tarkastelen sitä, miten kasvien altistuminen maaperän raskasmetallijäämille voi muuttaa kasvien pinnalla tai sisällä elävän mikrobiston koostumusta tai monimuotoisuutta. Tutkin myös, miten nämä mikrobiston muutokset vaikuttavat kasvien terveyteen ja toimintaan – mikrobeillahan on ratkaiseva rooli isäntäkasvin selviytymisen kannalta.

 

Pitkäaikaisseurantaa Kevolla

Simulaatiotutkimuksessa jäljitellään keinokastelun avulla happosateita sekä kuparin (Cu) ja nikkelin (Ni) saastekuormaa sellaisena kuin sitä löytyy noin 30–40 kilometrin etäisyydellä Kuolan niemimaan raskasmetallisulatoista.

Turun yliopiston Kevon tutkimuslaitos tarjoaa ainutlaatuisen tutkimusalueen. Utsjoella Lapissa (69°45’N, 27°01’E) sijaitsevalla tutkimuslaitoksella voi tutkia raskasmetallien vaikutuksia arktisten metsien kasvien mikrobistoon. Kevon tutkimuslaitoksella on vuodesta 1991 alkaen ollut käynnissä simulaatiotutkimus, joka antaa arvokasta tutkimustietoa raskasmetallien vaikutuksista.

Simulaatiotutkimuksessa jäljitellään keinokastelun avulla happosateita sekä kuparin (Cu) ja nikkelin (Ni) saastekuormaa sellaisena kuin sitä löytyy noin 30–40 kilometrin etäisyydellä Kuolan niemimaan raskasmetallisulatoista. Tämän yli 30 vuotta jatkuneen pitkäaikaisseurannan avulla voidaan tutkia pitkäkestoisen saastumisen vaikutuksia luonnon ekosysteemien mikrobiyhteisöihin vaihtuvien vuodenaikojen olosuhteissa. Tämä ei olisi mahdollista lyhytaikaisissa tutkimuksissa.

 

Kohti kestäviä ratkaisuja

Alustavien tulosten mukaan koealueilta kerättyjen näytteiden bakteerien määrä on pienempi ja monimuotoisuus vähäisempi kuin kontrollialueilta kerätyissä näytteissä.

Koealueilta kerättyjen kasvinäytteiden bakteeristoa on analysoitu niin määrällisesti kuin koostumuksen kannalta. Alustavien tulosten mukaan bakteerien määrä on pienempi ja monimuotoisuus vähäisempi kontrollialueilta kerättyihin näytteisiin verrattuna. Lisätutkimuksin selvitetään myös männyn ja puolukan bakteeri- ja sieniyhteisöjen koostumuksen muutoksia. Näistä kasveista eristettyjen bakteerien aineenvaihduntaa tutkimalla saadaan tietoa niiden toiminnasta ja merkityksestä kasveille. Näin voidaan paremmin ymmärtää kasvin ja mikrobiston vuorovaikutusta.

Tutkimustiedon avulla on mahdollista tunnistaa mikrobeja, jotka voivat vähentää raskasmetallien kasveille aiheuttamaa stressiä sekä edistää kasvien kasvua ja kehitystä. Näin voitaisiin kehittää kestäviä ratkaisuja maatalouteen ja saastuneiden ekosysteemien ympäristön palautumiseen.

 

 

 

 

Ph.D. Suni Anie Mathew on suorittanut tohtorin tutkinnon Keralan yliopistossa Intiassa. Väitöskirjassaan hän kuvasi abioottista stressiä sietäviä geenejä, joilla voidaan parantaa kasvien tuottavuutta. Hän on tutkinut tehokkaita molekyylien sekvensointitekniikoita ja niiden käyttöä kasvien ja mikrobien keskinäisen dynamiikan selvittämiseksi. Mathewin erityisenä kiinnostuksen kohteena ovat ihmisen toiminnasta aiheutuvat vaikutukset kasvien terveyteen. Mathew pyrkii selvittämään, kuinka mikrobeja hyödyntämällä voitaisiin kehittää kestäviä ratkaisuja nykyisiin ympäristöhaasteisiin.