LUOMUS

Luonnontieteellinen keskusmuseo

Tietoa Suomen uhanalaisten kasvien etäsuojelumenetelmistä

 

 

 

Marko Hyvärinen, Laura Hiisivuori, Kirsi Hutri, Sanna Laaka-Lindberg, Annu Ruotsalainen, Mari Miranto, Leo Junikka, Paula Havas-Matilainen, Henry Väre ja Tuula Kurikka

Taustaa

Mitä ex situ -suojelu on?

Kuva toinen vasemmalta: seannaber, CreativeCommons-lisenssi, muut: Luomus

Luonnonvaraisten eliöiden ex situ- eli etäsuojelu tarkoittaa suojelua luonnollisen elinpaikan ulkopuolella. Se täydentää in situ -suojelua, joka tarkoittaa lajin elinkyvyn turvaamista sen alkuperäisellä elinalueella. Etäsuojelua toteuttavat esimerkiksi eläintarhat, akvaariotalot, kasvitieteelliset puutarhat ja erilaiset geenipankit.

Miksi lunnonvaraisia eliöitä pitää suojella elinpaikkansa ulkopuolella?

Alkuperäisten luonnonvaraisten lajien elinolojen heikentyminen ja esiintymien pirstoutuminen rajoittavat lajien elinkelpoisuutta, vähentävät geneettistä monimuotoisuutta ja saattavat lopulta johtaa lajien sukupuuttoon. Hävinneitä lajeja ei voida tuoda enää takaisin. Etäsuojelu turvaa osaltaan luonnon monimuotoisuuden säilymistä tuleville sukupolville. (Kuva: Jaanika Edesi)

Miten kasveja etäsuojellaan?

Etäsuojelun keinoihin kuuluu lajin yksilöiden kasvattaminen elävinä kasvitieteellisten puutarhojen ja arboretumien kokoelmissa tai solukkona mikrolisäyksessä. Myös kasvien osien, kuten siementen tai silmujen, pitkäaikainen tallentaminen siemenpankeissa tai syväjäädytyksessä (kryosäilytyksessä) on tärkeässä roolissa. Näin kasvien geenit ja paikalliset sopeumat säilyvät mahdollisista kasvupaikkojen tuhoutumisista huolimatta.

Erilaisia suojelutapoja yhdistelemällä lajeja voidaan palauttaa luontoon

Uhanalaisten kasvien lisääminen ja säilytys ex situ -olosuhteissa mahdollistaa paikallisen kannan vahvistamisen tai lajien palauttamisen alkuperäisille kasvupaikoilleen.

Lajeja voidaan myös siirtää ilmaston muutoksen myötä uusille alueille avustetuksi leviämiseksi kutsutulla menetelmällä. Tämä lajien tai niiden populaatioiden siirtämistä uusille alueille aiempien käydessä ilmastonmuutoksen myötä vähitellen elinkelvottomiksi.

Uhanalaisten kasvien keräämiseen tarvitaan lupa viranomaisilta. Rauhoitettujen kasvien sekä Euroopan unionin direktiivikasvien ja niiden siementen kerääminen on kiellettyä. ELY-keskus (Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus) voi myöntää luvan poiketa rauhoitussäännöksistä, kunhan lajin suojelutaso ei vaarannu.

Mitä ESCAPE-hanke tekee?

ESCAPE (Ex-situ Conservation of Native Finnish Plant Species) on EU LIFE+ 2011 -ohjelman rahoittama kehittämishanke, jonka tavoitteena on edistää Suomen uhanalaisten luonnonkasvien suojelua ja kehittää niiden  ex situ -suojelun menetelmiä. Hankkeen alussa koottiin lajivalintaa ohjaava kiireellisyyslista ex situ -suojeltavista uhanalaisista kasveista (lista).

Punavalkku (Cephalanthera rubra) (Kuva: Mika Kalliovirta)

Etäsuojelumenetelmiä

Uhanalaiset luonnonkasvit kasvitieteellisten puutarhojen kokoelmissa

Helsingin ja Oulun yliopistojen kasvitieteellisissä puutarhoissa on tällä hetkellä noin 40 uhanalaista kasvilajia, joista osa kasvaa molemmissa puutarhoissa. Kokoelman jakaminen eri puutarhoihin on yksi keino varmistaa lajin säilyminen kokoelmissa. Puutarhaolosuhteissa on tärkeää varmistaa, ettei uhanalainen kasvilaji pääse risteytymään lähilajien kesken. Siksi monen uhanalaisen kasvin hedelmien ja siementen kypsymistä rajoitetaan – eli käytännössä hedelmät kerätään usein pois ennen kuin ne ovat kypsiä. ESCAPE-hankkeen tarkoituksena on koota yhteen kokemuksia kunkin lajin lisääntymistä parhaiten säätelevistä keinoista.

(Kuva: Laura Hiisivuori)Kasvien kasvattaminen vaatii tietoa lajien kasvupaikkavaatimuksista luonnossa. Puutarhaolosuhteet ovat usein liian hyvät, ja kasvin sopeutuminen luonnonympäristöä helpompiin olosuhteisiin voi heikentää sen kykyä menestyä alkuperäisellä kasvupaikallaan. Puutarhaolosuhteissa kasvatettujen uhanalaisten kasvien palauttaminen luontoon voi siksi olla haastavaa. Toisaalta puutarhassa kasvatetut ja luontoon palautettavat taimet ovat usein vahvoja, juuristoltaan hyväkuntoisia ja lähteneet hyvin kasvuun.

Monet uhanalaiset kasvit kasvavat kaukana ja hankalan matkan takana. Kasvitieteelliset puutarhat tarjoavat helpon tavan tutustua harvinaisiin kasveihin ja niiden suojeluun.

Siemenpankki – geenien varastointia

Kasveja voidaan suojella erityisissä siemenpankeissa varastoimalla kuivattuja siemeniä alhaisessa lämpötilassa.

Kumpulan kasvitieteellisen puutarhan tiloihin perustettuun siemenpankkiin kerätään uhanalaisia ja silmälläpidettäviä suomalaisia kasvilajeja. Tavoitteena on vuoteen 2016 mennessä taltioida yhteensä 80 siemenerää. Siemeniä keräävät alan ammattilaiset sekä pitkän linjan kasviharrastajat. Ensimmäiset siemenet saapuivat kesäkuussa 2013 (tiedote) ja vuoden siemensaalis ylsi lähes 30 lajiin.

(Kuva: Marko Hyvärinen/Luomus)Hyvä siemenerä sisältää noin 5 000 tervettä siementä. Siementen lukumäärä arvioidaan tarkan vaa’an avulla ja niiden laatu tarkistetaan mikroskoopilla. Tuholaisten syömät, homeiset sekä heikosti kehittyneet siemenet lasketaan 50 siemenen otoksesta ja tulos yleistetään koko siemenmäärään.

Siemenet voivat säilyä siemenpankissa kymmeniä, jopa satoja vuosia. Tärkeimmät siementen säilyvyyteen vaikuttavat tekijät ovat:

•    kypsyys (raakana kerätty siemen säilyy selkeästi lyhyemmän ajan)
•    alhainen kosteuspitoisuus (15 % ERH)
•    alhainen lämpötila (-20 °C)

Kuivatut siemenet pakataan tiiviisiin foliopusseihin ja säilötään pakastimiin. Noin puolet siemenerästä lähetetään säilöttäväksi Englannissa sijaitsevaan Millennium-siemenpankkiin. Näin varmistetaan, ettei mahdollinen katastrofi, esimerkiksi tulipalo, tuhoa koko siemenerää.

(Kuva: Mari Miranto/Luomus) (Kuva: Mari Miranto/Luomus)
(Kuva: Mari Miranto/Luomus) (Kuva: Mari Miranto/Luomus)
(Kuva: Mari Miranto/Luomus) (Kuva: Mari Miranto/Luomus)

Luonnonkasvien vuosirytmiin kuuluu olennaisena osana siemenlepo, joka on kasvin keino estää itäminen epäsuotuisaan aikaan. Jotta siemen voi itää, sen on täytynyt käydä läpi tarvittavat muutokset elinolosuhteissa ja omassa fysiologiassaan. Suomalaisilla kasveilla yleisin itämisvaatimus on kylmäkausi.

Kumpulan siemenpankilla on tärkeä tehtävä pohjoisten kasvien itämisvaatimusten tutkimuksessa, sillä naapurimaissa Ruotsissa, Venäjällä tai Baltian maissa ei siemenpankkeja ole.

Jokaiselle lajille kehitetään yksilölliset idätysmenetelmät ja talletettujen siementen elinkykyä testataan säännöllisesti. Kokeiden lämpötila- ja valo-olosuhteita voidaan muokata kasvin luonnollisen vuosirytmin ja elinympäristön perusteella. Kovakuoristen siementen itämistä voidaan nopeuttaa tekemällä reikä siemenkuoreen ja joillakin kasveilla liotus poistaa itämistä estävät aineet. Jotkin vesikasvit taas vaativat hapettomat olosuhteet itääkseen.

Siementen keruu siemenpankkia varten

Siemenpankkia varten kerätään siemeniä uhanalaisten kasvien luonnonpopulaatioista. Erityisen tärkeää on, että kasvin luontainen populaatio ei vaarannu siemenkeruun seurauksena. Niukasti siementä tekevistä kasveista siemeniä voidaan kerätä useampana vuonna. Yhdellä keruukerralla siemeniä saa kerätä enintään parikymmentä prosenttia siementen arvioidusta kokonaistuotosta, jotta paikallinen lisääntyminen luonnossa ei vaarannu.

Siementen keräys siemenpankkia varten on tarkkaan ohjeistettua (siemenkeruun ohjeistus). Etukäteen on selvitettävä esiintymien sijainti tarkasti. Paras tapa on alueen henkilökohtainen tuntemus sekä Suomen ympäristökeskuksen tietokanta uhanalaisista lajeista. Käytännössä kullekin alueelle on silti tehtävä useampia retkiä, koska eri kasvilajien siemenet kypsyvät eri aikoina.

Siementen tulee olla keräyshetkellä kypsiä ja laadukkaita. Sienten tai eläinten vaurioittamia siemeniä ei kerätä. Kostealla säällä on tärkeää saada siemenet nopeasti kuiviksi. Kun kasvilla on useampia populaatioita, on geneettisen monimuotoisuuden turvaamiseksi hyvä saada siemenpankkiin aineistoa ainakin kolmesta eri kannasta, mielellään eri puolilta esiintymisaluetta. Populaatiota kohden siemeniä kerätään 500–5500 kappaletta, jotta idätyskokeita olisi mahdollisuus tehdä kattavasti.

Signilsärillä keräämässä, kuva: Juuli Vänni

Keruukokemuksia ESCAPE -hankkeessa 2013

Kesällä 2013 siemeniä kerättiin etenkin Uudellamaalla, Etelä-Hämeessä, Pohjois-Karjalassa, Kainuussa ja Koillismaalla. Keräyksen onnistuminen vaihteli suuresti. Perustulos oli odotettu, pienissä populaatioissa siementen tuotto on alhainen, suurissa hyvä. Seuraavat esimerkit kuvaavat siementuotannon tilannetta erilaisilla uhanalaisilla kasveilla:

Pieleen meni

Pimpinella majorIsopukinjuuren (Pimpinella major) ainoan alkuperäiseksi tulkitun esiintymän siemenet vaikuttivat maastossa epäkelvoilta, ja kaitaängelmän (Thalictrum lucidum) ainoassa alkuperäisessä kasvupaikassa oli vain viisi kasvia, joista neljä martoa, eikä viides kukkinut tehnyt hedelmiä. Kainuun vienansaran (Carex atherodes) siementuotanto oli niukka, vaikka esiintymä on melko laaja. Tämä laji ei yleensä kuki Suomessa runsaasti. Paikalla tulee käydä useampana vuonna. Takaiskuja olivat kuusamonsarake (Kobresia simpliuscula), jonka hedelmät olivat tyhjiä, samoin tienvarsilla runsaana kasvavan horkkakatkeron (Gentianella amarella) hedelmät olivat pääsääntöisesti tyhjiä.

Ajoitusongelmia aika näyttää

Pulskaneilikan (Dianthus superbus) serpentiinirotu kukki niukasti, mutta kukkineissa syntyi siemeniä hyvin. Pulskaneilikan kohdalla oli ajoitusongelma, ensikäynti heinäkuun lopulla oli liian aikainen, ja toinen käynti liian myöhäinen. Laji kuuluu kohokkikasveihin, joiden siemenet karisevat kypsyttyään nopeasti. Tämä toistui myös nurmihärkin (Cerastium fontanum) ja pikkutervakon (Lychnis alpina) serpentiinirotujen kohdalla.(Dianthus superbus)

Onnistumisia

Itäisten jokivarsikasvien tataarikohokin (Silene tatarica) ja kalvaskallioisen (Erigeron decolor) siementuotto oli hyvä. Myönteistä oli myös Suomen ainoan lehtoängelmän (Thalictrum aquilegiifolium) populaation hyvä siemenvuosi, kuten myös hietaneilikan (Dianthus arenarius ssp. borussicus) ja suolapungan (Samolus valerandi) siementuotto oli hyvä.

Silmälläpidettävien (NT) vielä toistaiseksi runsaampina esiintyvien kasvien siementuotanto oli hyvä. Kesällä 2013 kerättiin kaikkiaan 38 taksonia, joista 27 lajia tallennettiin siemenpankkiin ja loput puutarhakokoelmiin tai kryosäilytykseen.

Ne, joita ei voi tallentaa pankkiin....

(Kuva: Marko Hyvärinen/Luomus)
Kaasufaasi-nestetyppisäilytys-yksikkö , Oulun yliopiston Kasvitieteellinen puutarha (Kuva: Annu Ruotsalainen)

Kasveista, joiden siemeniä ei saada kerättyä tarpeeksi tai ei lainkaan, säilytetään kasvitieteellisten puutarhojen elävissä kokoelmissa tai niiden osia syväjäädytetään.

Apuna kullekin lajille sopivien menetelmien etsimisessä on kaksi lähtöperiaatetta: 1) Onko menetelmä jo kehitetty jollekin lähisukuiselle kasvilajille? Jos on, niin se valitaan kehittelyn lähtökohdaksi. 2) Jos uhanalaista kasvimateriaalia on niukasti ja jos materiaalia on helposti saatavissa lähisukuisesta, ei-uhanalaisesta kasvilajista, menetelmän kehittäminen aloitetaan ensin tällä lähisukuisella lajilla.

Kryosäilytyksellä tarkoitetaan kasvimateriaalin säilyttämistä syväjäädytettynä, yleensä nestetypessä -196°C lämpötilassa. Tässä projektissa kryosäilytysmenetelmiä kehitetään ensisijaisesti niille kasvilajeille, joiden säilytys siemenpankissa ei ole mahdollista. Kryosäilytys kulkee rintarinnan mikrolisäyksen kanssa. Kun kasvimateriaali otetaan pois nestetypestä, sen jatkokasvatus tehdään solukkolisäysalustalla. Sopiva alusta on pitänyt kehittää jo etukäteen.

Kairasammal (Meesia triquetra) solukkoviljelyalustalla (Kuva: Peetu Rytkönen)Mikro- eli solukkolisäys on kasvien lisäämismenetelmä, jolla kasvimateriaalia lisätään erilaisista kasvisolukoista, esimerkiksi silmuista, siemenistä tai muista aktiivisesti kasvavista kasvinosista. Mikrolisäyksessä kasvinosat viedään steriileihin olosuhteisiin ja kasvatus tapahtuu kontrolloiduissa olosuhteissa esimerkikisi kasvatushuoneissa keinotekoisella kasvualustalla.

Menetelmä on laajalti käytössä ja sitä sovelletaan kasvintuotannossa esimerkiksi puutarhataloudessa ja viherrakentamisessa. Luonnonkasvien mikrolisäystä on tehty toistaiseksi lähinnä tutkimustarkoituksessa ja uusien sovellusten etsinnässä, mutta ESCAPE-hankkeessa sitä käytetään Suomessa ensimmäistä kertaa luonnonvaraisten kasvien etäsuojeluun.

Mikrolisäys- ja kryosäilytys-menetelmää voidaan soveltaa myös itiökasveille kuten sammalille. Uhanalaisten sammalten mikrolisäys- ja kryopreservaatiomenetelmiä tutkitaan ja kehitellään parhaillaan Oulun yliopiston Kasvitieteellisessä puutarhassa: Mikrolisäyksessä testataan uhanalaiselle sammalelle sopivaa menetelmää. Kryosäilytyksessä on käytössä kuivan museonäytteistä saadun sammalmateriaalin laittaminen suoraan nestetyppeen, ja tuoreella solukkomateriaalilla on testattu erilaisia menetelmiä. Uhanalaisen sammalen mikrolisäys on haastavaa sopivan sterilointitavan ja kasvun hitauden takia.

 

Talvikkipaju ja muita hyisiä kokemuksia

Luonnonvaraisten lehtipuiden silmut kelpaavat suoraan pakastettaviksi, jos ne kerätään keskitalven kovien pakkasten aikaan. Kryosäilytyksessä puuvartisten kasvien kohdalla hyödynnetään kasvien ja niiden silmujen luontaista siemenlepoa (kylmädormanssia), eli mahdollisuuksien mukaan kerätään puuvartisilta silmuja keskitalvella kovien pakkasten aikaan joko suoraan nestetyppeen tai ensin hitaasti jäädyttämällä -40 °C asteeseen ja laittamalla sitten nestetyppeen.

(Kuva: Annu Ruotsalainen)Niiden puuvartisten kanssa, joilla silmuja on niukasti luonnonpopulaation kasveissa, voidaan tehdä ensin tavanomainen pistokaslisäys puutarhassa, jonka jälkeen versosta kerätään aktiivisia nuoria silmuja vastaavasti kryosäilytykseen. Ruohovartisilla kasveilla käytetään ja testataan erilaisia solukkoviljelymenetelmiä, joissa kasvin solukot viedään kylmädormanssiolosuhteisiin keinollisesti käyttäen erilaisia kryoprotektantteja eli kasvisolukon kylmänkestävyyttä parantavia kemikaaleja.

 

Palautusistutuksia ja avustettua leviämistä

Takaisin luontoon

Suojelun tavoitteena on, että eliölajisto säilyy monimuotoisena ja lajien esiintymät elinvoimaisina luontaisilla kasvupaikoillaan.

Kasvilajien suojelua niiden alkuperäisillä kasvupaikoilla voidaan täydentää etäsuojelun keinoin vahvistamalla heikentyneitä esiintymiä täydennysistutuksilla tai siemenkylvöillä. Jo hävinneitä esiintymiä voidaan palauttaa siirtämällä puutarhassa kasvatettuja taimia takaisin luontoon. 

Istutettavat taimet kasvatetaan ja kylvettävät siemenet tuotetaan kasvitieteellisissä puutarhoissa luonnosta kerätyistä siemenistä. Ennen taimien istutusta elinympäristöissä tarvitaan suunnitelmiin perustuvia hoitotoimia, jotka ESCAPE -hankkeessa toteuttaa Metsähallituksen luontopalvelut.

Lettohernesara (Carex viridula var. bergrothii)

Lettohernesaran Carex viridula var. bergrothii esiintymää tutkitaan (Kuva: Tuula Kurikka)Laji kasvaa nimensä mukaisesta lettosoilla tai harvoin rannoilla. Monet lajin elinympäristöt ovat muuttuneet lajille sopimattomiksi pellonraivauksen 

ja metsäojitusten takia: eteläisimmästä Suomesta laji on kokonaan hävinnyt ja Pohjois-Karjalassa sen olemassaolo on epävarmaa. Suurin osa nykyesiintymistä sijaitsee Koillismaalla Kuusamossa, mutta lajia tavataan Lapissakin. Metsähallitus teki lajin kahdella vanhastaan tunnetulla, mutta nykyisen tilanteen suhteen epävarmalla esiintymispaikalla Pohjois-Karjalassa maastokartoitusta kesällä 2013.

Lajia etsittiin sitä kuitenkaan kummaltakaan paikalta löytämättä. Toisen kohteen arvioitiin sopivan lajin palautukseen. Maastokäynnillä arvioitiin suon reunaojien ennallistamisen tarvetta.

Avustettu leviäminen on uusi avaus

Avustettu leviäminen perustuu kasvien etäsuojeluun samaan tapaan kuin edellä kuvattu luontoon palauttaminen. Olennaisena erona on kuitenkin se, että puutarhassa luonnonkannasta lisättyä kasvia tai sen osia, kuten siemeniä, ei siirretä kasvupaikalle, jossa kyseistä lajia on aiemmin esiintynyt. Uudet kasvupaikat valitaan tarkkaan alueilta, joiden arvioidaan muuttuneen tai muuttuvan ilmastollisesti lajille sopivaksi. Usein tämä tarkoittaa siirtoa nykyistä esiintymisaluetta pohjoisemmaksi.

Ilmaston soveltuvuuden arvioiminen perustuu mallinnukseen ja avustetun leviämisen käyttökelpoisuuden arvioiminen on monipolvinen prosessi, jossa otetaan huomioon muun muassa erilaiset laillisuuteen, riskinhallintaan ja lajin ekologiaa liittyvät seikat (ks. avustetun leviämisen kriteerit).

ESCAPE-hankkeessa tutkitaan avustetun leviämisen soveltamismahdollisuuksia kolmella hyvin erilaisella lajilla: perämerenmarunalla (Artemisia campestris subsp. bottnica), talvikkipajulla (Salix pyrolifolia) ja rönsysorsimolla (Puccinellia phryganodes). Ne maastokohteet, joihin lajin yksilöitä puutarhakasvatuksen jälkeen siirretään, sijaitsevat Metsähallituksen hallinnoimilla valtion mailla.

Lisätietoa

•    Hämeenkylmänkukka talletettiin ensimmäisenä siemenpankkiin (Tiedote 8.7.2013)
•    Suomen lajien punainen lista 2010 (Ympäristöministeriö)
•    Millennium-siemenpankki (Millennium Seed Bank Partnership)
 

Hämeen kylmänkukan siemen Kuva: Mari Miranto

 

Sivun vastuuhenkilö: 
Sanna Laaka-Lindberg
1.11.2016