Ilmaston muutosten tutkiminen valvotuissa olosuhdekaapeissa

Sheffieldin yliopisto voi olla ylpeä valvottujen ympäristöjen resursseistaan. Eläin- ja kasvitieteen osastolla on kasvien kasvututkimukseen yhteensä 58 uusinta teknologiaa edustavaa valvottua olosuhdekaappia ja huonetta, joissa voidaan simuloida mitä tahansa ilmanaloja aina napajäätiköltä tropiikkiin.

Sheffieldin yliopisto vietti satavuotisjuhliaan vuonna 2005. Vuonna 1905 perustetun yliopiston historia ulottuu aina vuoteen 1828, jolloin Sheffield School of Medicine perustettiin. Nykypäivänä yliopistossa on 70 akateemista osastoa ja yli 24 000 opiskelijaa. Eläin- ja kasvitieteen osasto on tunnettu erityisesti kasvi- ja eläintieteen sekä mikrobiekologian tutkimuksistaan. Osastolla on myös vaikuttavat tilat kasvien kasvututkimukseen. Valvotuissa olosuhdekaapeissa ja huoneissa voidaan tutkia, kuinka kasvit eri puolilta maailmaa ja eri ekosysteemeistä reagoivat ilmaston muutoksiin.

Ympäristön kontrollointi

Vaikka Sheffieldin yliopiston kasvien kasvukammiot sijaitsevat eläin- ja kasvitieteen osastolla, niitä käyttävät myös muut osastot, kuten molekyylibiologian ja biotekniikan osasto. Suurimpien walk-in-kammioiden pohjapinta-ala on yli 15 neliömetriä. Kammioita kontrolloidaan tietokoneella, ja niiden lämpötilaa, kosteutta, fotosynteettisesti aktiivista säteilyä ja hiilidioksidipitoisuutta mitataan. Kammioiden kosteutta ja hiilidioksidipitoisuutta mitataan Vaisalan tuotteilla. Osa olosuhdekaapeista on varustettu Vaisala CARBOCAP® GMP343 -hiilidioksidimittapäillä. "Aiomme käyttää Vaisalan mittapäitä myös kaikissa uusissa projekteissamme", osaston laboratorion intendentti Darren Rose kertoo.

Kontrolloitujen ympäristöjen lämpötilat voivat vaihdella kesäisistä talvisiin lukemiin, kosteus voi vastata tundran kuivuutta tai trooppista sademetsää ja CO2-pitoisuus voidaan valita aina ympäröivästä ilmasta jopa 2 000 ppm:n lukemaan. Meneillään olevassa hankkeessa joidenkin kammioiden CO2-säätöaluetta laajennetaan 180–4 000 ppm:n alueelle, olipa ulkopuolisen ilman CO2-pitoisuus millainen tahansa (tavallisesti noin 380 ppm).

Katse tulevaisuuteen

Sheffieldin yliopiston olosuhdekaapeissa voidaan simuloida maapallon kaikkia ympäristöjä. Olosuhdekaapeissa tehtävien tutkimusten avulla pyritään selvittämään ilmaston ja ilmakehän muutosten vaikutuksia kasveihin. Ilman CO2-pitoisuuden väistämättömän kasvun myötä on tärkeää tutkia, miten se vaikuttaa maapallon kasvillisuuteen ja mitä muutoksia se tuo nykyisiin ekosysteemeihin. Ilmakehän CO2-pitoisuus, kasvillisuuden maailmanlaajuinen jakauma ja rakenne sekä nykyinen ilmasto ovat yhteydessä toisiinsa erittäin monimutkaisella tavalla. Näiden osa-alueiden muutokset vaikuttavat koko maapallon hiilikiertoon ilmakehän ja biosfäärin välillä.

Myös ruoan tuotannon kannalta on tärkeää ymmärtää, miten ilmaston muutos vaikuttaa satoon. Muuttuva ilmasto vaikuttaa myös satoja tuhoavien tautien ja tuholaisten määrään. Mitä enemmän tutkimuksia kasvien kasvukammioissa tehdään, sitä tarkempia malleja ilmaston muutosten todennäköisistä seurauksista voidaan laatia. Ilmaston tulevien muutosten tutkimisen lisäksi kontrolloidussa ympäristöissä simuloidaan myös aiempia ilmastotapahtumia. Olosuhdekaapeissa voidaan pian simuloida esimerkiksi esihistoriallisen jääkauden kylmää, vähähiilidioksidista ympäristöä vain muutamalla painikkeen painalluksella. Simuloimalla aiempia ilmasto-oloja tutkijat voivat ymmärtää paremmin ilmaston muutosten vaikutuksia kasvien evoluutioon.

Olosuhdekaappien kalibrointi

Olosuhdekaappien korkean käyttöasteen ja standardien vuoksi ne on huollettava vähintään kuuden kuukauden välein. "Meillä on erittäin tarkka kalibrointimenettely", Darren Rose toteaa. Laboratorion intendenttinä hän varmistaa, että kaikki toimi sujuvasti. Olosuhdekaappien kenttätarkistuksissa käytetään kalibrointijärjestelmää, joka koostuu kannettavasta Vaisala HUMICAP® HM70 -kosteus- ja lämpötilamittarista ja Vaisala CARBOCAP® GMP343 -hiilidioksidimittapäästä.

Tulevat laajennukset

Eläin- ja kasvitieteen osasto aikoo laajentaa jo ennestään vaikuttavia tilojaan rakentamalla kaksi tutkimuskasvihuonetta ja napaseudun olosuhteita simuloivan kasvututkimushuoneen. Nämä uudet tilat lisäävät valvotun ympäristön pinta-alaa noin 500 neliömetrillä ja mahdollistavat lämpötilan, kosteuden, valon sekä CO2-pitoisuuden säätelyn ja tarkkailun.

Tämä artikkeli julkaistiin ensimmäisen kerran julkaisussa Vaisala News 169/2005 (Maria Uusimaa, Vaisala, Helsinki, Suomi).