Puuraja: määritelmä, tyypit ja ilmasto-olosuhteet

Puuraja tai puuraja on elinympäristön reuna, jossa puut voivat kasvaa. Puurajan ulkopuolella ne eivät pysty kasvamaan, koska olosuhteet ovat liian huonot.

Ekologiassa ja geologiassa on määritelty useita erilaisia puurajoja:

• Arktinen puuraja Pohjoisimman pohjoisen pallonpuoliskon pohjoispuoliskon pohjoispuolella, jossa puut voivat kasvaa; pohjoisempana on liian kylmä.
• Etelämantereen puuraja Eteläisen pallonpuoliskon eteläisin alue, jossa puut voivat kasvaa; etelämpänä on myös liian kylmä.
• Alppien puuraja Korkein korkeus, jossa puut kasvavat: ylempänä on liian kylmä tai lumi peittää maan liian suuren osan vuodesta. Puurajan yläpuolella olevaa ilmastoa kutsutaan alppi-ilmastoksi.
• Puuraja Rannikoilla ja yksittäisillä vuorilla puuraja on usein paljon alempana kuin vastaavilla korkeuksilla sisämaassa ja suuremmissa, monimutkaisemmissa vuoristojärjestelmissä, koska voimakkaat tuulet vähentävät puiden kasvua.
• Aavikon puuraja Paikat, joissa puut eivät voi kasvaa, koska sademäärä on liian vähäinen.
• Myrkyllinen puuraja Ympäristö on liian äärimmäinen puiden kasvulle. Tämä voi johtua sulaneesta laavasta tai kuumasta kivestä (infrapunasäteily), jostakin useista fumaroleista (höyry, rikki, happo), maaperän pH-arvosta, alhaisesta happipitoisuudesta, suolapitoisuuksista (kuten Kuolleenmeren tai Suuren Suolajärven läheisyydessä), sulfaattipitoisuuksista, muista luonnollisista syistä tai ihmisen aiheuttamasta saastumisesta.
• Kosteikon puuraja Kosteimmillaan oleva maaperä soiden ja rämeiden reunoilla, jossa puut voivat kasvaa ja jonka alapuolella maaperä on liian kyllästynyt vedellä, jolloin maaperä ei saa happea, jota puiden juuret tarvitsevat kasvaakseen. Tällaista rajaa ei kuitenkaan ole suolla, jossa puut, kuten kalju sypressi ja monet mangrove-lajit, ovat sopeutuneet kasvamaan pysyvästi vedellä kyllästetyssä maaperässä.

Puurajalla puuston kasvu on usein epäselvää, ja viimeiset puut muodostavat matalia pensaita. Jos tämä johtuu tuulesta, nämä tunnetaan nimellä krummholz, joka tulee saksan kielestä ja tarkoittaa "vääntynyttä puuta".

Puuraja, kuten monet muutkin luonnolliset rajat (esimerkiksi järvien rajat), näyttää kaukaa katsottuna hyvin määritellyltä, mutta läheltä katsottuna se ei ole niin selkeä. Puut lyhenevät, kunnes ne yksinkertaisesti lakkaavat kasvamasta.

Puurajan taustatekijät ja ilmasto-olosuhteet

Puurajan sijaintiin vaikuttavat ensisijaisesti lämpötila ja kasvukausi. Puut tarvitsevat riittävän lämmön ja sopivan pituuden kasvukaudelle voidakseen kehittää juuria, varren ja silmut, jotka selviytyvät talvesta. Lisäksi ratkaisevia tekijöitä ovat:

• Tuulet ja lumipeite: voimakkaat, jäätyneet tuulet ja lumen määrä voivat estää taimia juurtumasta tai rikkoa oksistoa.
• Maaperän olosuhteet: routa, permafrosti tai liian märkä maaperä voivat rajoittaa juurten hapensaantia ja kasvua.
• Vesitalous: liian vähäinen tai liiallinen veden saatavuus estää puiden leviämistä.
• Maaperän kemia: pH, suolapitoisuus tai myrkylliset yhdisteet voivat tehdä alueesta elinkelvottoman puuille (kuten mainittu myrkyllinen puuraja).
• Kilpailu ja ekosysteemin dynamiikka: niukilla alueilla pensas- ja ruohopeitteet, palot ja laidunnus voivat estää puuntaimien vakiintumisen.

Latitudinaalinen ja altitudinaalinen puuraja

Arktinen ja eteläiset puurajat ovat latitudinaalisia: puiden leviäminen loppuu napa-alueiden viileän ilmaston vuoksi. Alppien tai vuoriston puuraja on altitudinaalinen: lämpötila laskee korkeuden kasvaessa ja lumipeite pitenee, jolloin puiden kasvu tulee mahdottomaksi tietyn korkeuden yläpuolella. Kumpikin tyyppi voi vaihdella paikallisten olosuhteiden mukaan — esimerkiksi rannikkoalueilla meri pitää ilman lauhempana, mutta tuulet voivat samalla rajoittaa puustoa alhaisemmalla korkeudella.

Miten puurajaa määritellään ja mitataan?

Puurajaa voidaan kuvata eri tavoin riippuen tutkimustarkoituksesta. Yleisiä lähestymistapoja ovat:

• Määrittely korkeimman yksittäisen pystykasvuisen puun perusteella.
• Tiheyteen tai peitteeseen perustuva raja, jossa puuston peite tai puiden korkeus alittaa tietyn kynnyksen.
• Kasvitieteelliset käytännöt, joissa huomioidaan puiden lisääntyminen ja taimet (eli voiko puusto uusiutua kyseisellä alueella).

Seurantamenetelmiin kuuluvat maastomittaukset, aikasarjatutkimukset, ilmakuvat ja satelliittihavainnot, joilla voidaan seurata puurajan liikettä ajan myötä.

Krummholz ja puurajan vihreät reuna-alueet

Puurajan läheisyydessä puut ovat usein vinoja, lyhyitä ja tiheäoksaisia. Tällainen muotoilu voi johtua tuulesta, lumen hankaamisesta, kovistuvista pakkasista tai jäätymisestä. Saksan kielestä lainattu termi krummholz kuvaa nimenomaan tuulen ja jään vääntämää, pensasmaiseksi muuttunutta puustoa. Näillä vyöhykkeillä elinympäristönä toimii usein sekoitus puita, pensaita ja matalia kasveja, jotka muodostavat asteittaisen siirtymän metsän ja avomaiden välillä.

Ilmastonmuutoksen vaikutukset

Ilmaston lämpeneminen on jo havaittavissa useilla alueilla puurajan nousuna sekä latitudinaalisesti että altitudinaalisesti. Tämä voi tarkoittaa:

• Puuston leviämistä korkeammille rinteille ja pohjoisempaan.
• Kasvilajien yhteisöjen muutoksia ja mahdollisia paikallisia lajivaihteluita.
• Permafrostin sulamista, mikä voi muuttaa maan vesitaloutta ja vaikuttaa puiden kykyyn juurtua.
• Hiilivarastojen muuttumista: metsien laajeneminen voi sitoa hiiltä, mutta permafrostin sulaessa vapautuu samalla kasvihuonekaasuja.

Samalla paikalliset tekijät (palot, laidunnus, tuulisuus) voivat hidastaa tai nopeuttaa puurajan siirtymistä.

Ekologinen merkitys ja suojelu

Puuraja on tärkeä ekologinen vyöhyke: se vaikuttaa eliölajien elinympäristöihin, tarjoaa siirtymäalueita ja toimii indikaattorina ilmastonmuutokselle. Puurajaa koskeva tutkimus auttaa ymmärtämään ekosysteemien reaktioita ympäristömuutoksiin. Suojelu- ja hoitotoimet voivat sisältää laidunnuksen säätelyä, palontorjuntaa ja alueellista suojelua, jotta luonnolliset prosessit voivat jatkua mahdollisimman vähän häirittyinä.

Esimerkkialueita

Puurajan ilmiötä voi tarkastella monilla maantieteellisillä alueilla: Skandinavian tunturit ja Alpit tarjoavat hyviä esimerkkejä altitudinaalisesta puurajasta, kun taas pohjoisen Kanadan, Siperian ja Alaskan alueet havainnollistavat arktista, latitudinaalista puurajaa. Paikalliset ilmasto-olosuhteet, kuten merellinen vaikutus tai kasvupaikan suojaisuus, voivat kuitenkin tehdä puurajasta hyvin paikallisesti vaihtelevan.

Yhteenvetona: puuraja ei ole pelkkä viiva kartalla, vaan laaja, monimuotoinen vaihteluvyöhyke, jonka sijainti määräytyy monen ilmasto- ja maaperätekijän yhteisvaikutuksena. Sen seuranta ja ymmärtäminen on tärkeää luonnon monimuotoisuuden ja ilmastonmuutoksen tutkimuksen kannalta.

Tyypilliset puulajit

Joitakin tyypillisiä puulajeja (huomaa havupuiden ylivoimainen osuus):

• Dahurian lehtikuusi (Larix gmelinii)
• Ketunhäntämänty (Pinus balfouriana)
• Great Basin Bristlecone Pine (Pinus longaeva)
• Kalliovuorten mänty (Pinus aristata)
• Potosi Pinyon (Pinus culminicola)
• Makedonian mänty (Pinus peuce)
• Valkopihamänty (Pinus albicaulis)
• mänty (Pinus cembra)
• vuoristomänty (Pinus mugo)
• Hartwegin mänty (Pinus hartwegii)
• Subalpine Larch (Larix lyallii)
• Jäämeren koivu (Betula pubescens subsp. tortuosa)
• Lumikumi (Eucalyptus pauciflora)
• Etelämantereen pyökki (Nothofagus Antarctica)

 
Dahurian lehtikuusi kasvaa lähellä arktista puurajaa Kolyman alueella, arktisessa Koillis-Siperiassa.  

Arktisen ja Etelämantereen puurajat

Kuten edellä esitetyt alppien puurajat, myös polaariset puurajat riippuvat suuresti paikallisista muuttujista, kuten rinteen kaltevuudesta ja suojaisuudesta; puut voivat usein kasvaa jokilaaksoissa sellaisilla leveysasteilla, joilla ne eivät voisi kasvaa alttiimmilla paikoilla. Merelliset vaikutukset, kuten merivirrat, vaikuttavat myös merkittävästi siihen, kuinka kaukana päiväntasaajasta puut voivat kasvaa. Seuraavassa on joitakin tyypillisiä polaarisia puulajeja:

Sijainti	Noin pituusaste	Puulinjan likimääräinen leveysaste	Huomautukset
Norja	24°Q	71°N	Pohjois-Atlantin virtauksen ansiosta arktinen ilmasto on tällä alueella lämpimämpi kuin muilla vastaavilla leveysasteilla sijaitsevilla rannikkoalueilla.
Länsi-Siperian tasanko	75°R	66°N
Keski-Siperian ylätasanko	102°S	72°N	Äärimmäinen mannerilmasto tarkoittaa, että kesä on riittävän lämmin puiden kasvulle korkeammilla leveysasteilla, jotka ulottuvat 72°30' pohjoista leveyttä Ary-Masissa (102° 27' itäistä pituutta) Novaja-joen laaksossa, joka on Khatanga-joen sivujoki.
Venäjän Kaukoitä (Kamtšatka ja Tšukotka)	160°E	60°N	Oyashio-virta ja voimakkaat tuulet vaikuttavat kesän lämpötiloihin ja estävät puiden kasvua. Aleuttien saaret ovat lähes täysin puuttomia.
Alaska	152°W	68°N	Puut kasvavat pohjoiseen Brooks Range -vuoriston etelään suuntautuvilla rinteillä. Vuoret estävät Jäämereltä tulevan kylmän ilman.
Luoteisalueet, Kanada	132°W	69°N	Saavutetaan napapiirin pohjoispuolelle ilmaston mannermaisen luonteen ja lämpimämpien kesälämpötilojen vuoksi.
Nunavut	95°W	61°N	Erittäin kylmän Hudson Bayn vaikutus siirtää puurajaa etelään.
Quebec	72°W	56°N	Labradorivirran erittäin voimakas vaikutus kesälämpötiloihin. Osassa Labradoria puuraja ulottuu etelään aina 53° N asti.
Grönlanti	50°W	64°N	Määritelty kokeellisella puiden istutuksella, kun alkuperäisiä puita ei ole, koska ne on eristetty luonnollisista siemenlähteistä; Søndre Strømfjordissa, 67° pohjoista leveyttä, on säilynyt hyvin vähän puita, mutta ne kasvavat hitaasti.
Tierra del Fuego, Chile ja Argentiina	69°W	55°S	Puiden kasvu ulottuu hyvin lähelle Etelä-Amerikan eteläisintä pistettä, ja raja liittyy pikemminkin äärimmäiseen altistumiseen kuin ilmastoon.

 
Beaglen kanaalin pohjoisrannalla, 55° eteläistä leveyttä, kasvavia puita.  

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mikä on puuraja?

Q: Millaisia erilaisia puurajoja on?

K: Mikä ilmasto vallitsee puurajan yläpuolella?

K: Miten tuuli vaikuttaa joidenkin puurajojen alapuolella?

Hae kirjaimella