Luonnontieteilijät mittaavat tutkimuksiaan varten luonnon ilmiöitä ja keräävät luonnosta näytteitä. Välineiksi tarvitaan laitteita, mittareita ja astioita. Kesän kunniaksi valitsimme kuukauden esineeksi metsäntutkimuksessa käytetyn mittausastian, kyvetin, jonka on kehittänyt kyläseppä Juupajoelta.
Mikä ihmeen kyvetti?
Kyvetti-sana tulee ranskan kielen sanasta cuvette, joka tarkoittaa pientä maljaa. Tämä pieni malja voi olla hiukan erilainen käyttötarkoituksen mukaan – niitä on käytetty esimerkiksi laboratoriossa optisissa mittauksissa tai kenttätutkimuksessa tässä artikkelissa esitellyn kyvetin kaltaisina läpivirtauskyvetteinä. Optisissa mittauksissa kyvetissä olevan näytteen läpi kohdistetaan säteilyä. Laitteessa oleva detektori eli ilmaisin tulkitsee näytteen aiheuttamaa absorptiota eli imeytymistä. Läpivirtauskyvettiin on liitetty syöttö- ja poistoletku, jotka mahdollistavat kyvetin pesun ja uuden näytteen lisäämisen kesken ajon eli tutkimusjakson. Tutkimuskirjallisuudessa kyvettiä kutsutaan myös mittauskammioksi.
Metsäntutkimuksessa on mitattu kyvettien avulla puiden kaasuaineenvaihduntaa eli yhteyttämisessä sitomaa hiilidioksidia. Kyvetti on ollut puuhun kiinnitettynä ja esimerkiksi puun oksa on asetettu kyvetin sisään. Suurimman osan ajasta kyvetti on ollut avoimena, jolloin olosuhteet sen sisällä ovat vastanneet suurin piirtein olosuhteita sen ulkopuolella, eli ilma ei ole lämmennyt kyvetin sisällä liikaa. Aina säännöllisin välein se on sulkeutunut, jolloin mittaus on tapahtunut. Kun kyvetti on ollut suljettuna, kaasupitoisuudet sen sisällä muuttuneet ja näistä muutoksista on voitu laskea muun muassa kyvetin sisällä olevien lehtien tai neulasten yhteytys- ja haihdutusnopeudet. Automaattisesti tapahtuva jatkuva mittaus on mahdollistanut tarkemmat arviot puun hiilidioksidiaineenvaihdunnasta. Kyvetin avulla on siten voitu ymmärtää metsien merkitystä ilmastonmuutoksessa.
Hyytiälän kyläsepän kyvetit
Helsingin yliopiston Hyytiälän metsäasemalla Juupajoella voi nähdä kyvettejä niin puiden oksiin kiinnitettyinä kuin lähellä maata aluskasvillisuuden seassakin. Hyytiälässä käytössä olevien kyvettien valikoima perustuu jo eläköityneen metallintyöstön asiantuntijan Toivo Pohjan vuosikymmenten mittaiseen kehitystyöhön. Kuukauden esineemme tyyppiset kyvetit ovat olleet käytössä jo 1970-luvulta lähtien ja varsin lukuisat metsätutkijat ovat tutustuneet niihin kenttäkursseillaan ja käyttäneet tutkimuksissaan.
Juupajoella asunut kyläseppä ja harrastajamuusikko Toivo Pohja tutustui Hyytiälän metsäasemalla vuonna 1975 soittokeikalla käydessään metsäntutkijoihin, jotka näyttivät hänelle mittauslaitteistojaan metsässä. ”Metsässä oli lasikuitukoppi ja jeesuksenmoinen letku- ja johtosulppu” kuvailee Pohja ET-lehden artikkelissa vuonna 2020. Hän oli aina ollut kiinnostunut teknisten laitteiden rakentelusta ja alkoi nyt järjestellä tutkijoiden sotkuja uuteen uskoon. Teoreettista taustatukea hän sai työhönsä professori Pertti Harilta. Toivo Pohja osoittautui niin päteväksi mittausasemien rakentajaksi, että pääsi pystyttämään niitä paitsi Hyytiälään, myös Lappiin Värriön tutkimusasemalle. Kaikesta tieteen hyväksi tekemästään työstä Pohja palkittiin maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan kunniatohtorin arvolla vuonna 1996.
Hyytiälän metsäasema
Juupajoella Hyytiälän kylän lähellä olevia valtionmaita luovutettiin metsäylioppilaiden harjoitusalueeksi vuonna 1910. Aluksi metsäylioppilaat majoittuivat lähialueiden taloihin ja Kallenaution kestikievariin. Vuonna 1912 valmistuivat metsäaseman vanhan pihapiirin rakennukset, jotka ovat edelleen käytössä. Kansallisromanttista tyyliä edustavien rakennusten muodostama pihapiiri kuuluu Museoviraston määrittelemiin Suomen valtakunnallisesti merkittäviin rakennettuihin kulttuuriympäristöihin. Rakennukset ovat ylitirehtööri Ernst Theodor Granstedtin ja arkkitehti Carl Ricardo Björnbergin suunnittelemia. Suurin niistä on metsäylioppilaiden majoitusrakennus, jonka lisäksi pihapiirissä on isolla ruokasalilla varustettu keittiörakennus, talonmiehen asunto sekä pari varasto- ja huoltorakennusta. Keskipihalla on vellikello, joka ei kuulunut alkuperäisiin suunnitelmiin, mutta se rakennettiin pihapiiriin aseman esihenkilön, yliopiston metsänhoitaja Benjamin Helanderin ehdotuksesta. Kauempana pihapiiristä sijaitsee Pilvilinnaksi nimetty johtajan asunto, jonka nimen taustalla on vanha työmailta tullut sanonta ”Pilvi nousee” eli johtaja ilmestyy työmaata tarkastamaan.
Lisää rakennuksia alueelle valmistui 1950- ja 1970-luvuilla, ja vuonna 1995 metsäasemalle saatiin SMEAR II -asema (Station for Measuring Ecosystem-Atmosphere Relations). SMEAR toimii osana monia kansainvälisiä mittausverkostoja. Sen tutkimusmetsikössä mitataan puiden ekofysiologiaa ja kasvua, maaperän vesitasapainoa, säähavaintomuuttujia, auringon säteilyä ja sen heijastumista, ainevirtoja, aineiden pitoisuuksia, ilmakehän aerosoleja ja karikekertymää. Tutkimusmetsikössä on 128 metriä korkea mittausmasto ja useita puiden latvuksiin tai niiden yläpuolelle ulottuvia mittaustorneja.
Teollisuusvaltion rakentamisesta ilmakehätutkimukseen
Suomesta rakennettiin 1800-luvun loppupuolelta lähtien modernia teollisuusvaltiota metsien avulla. Metsätieteellinen opetus ja tutkimus vahvistuivat, kun 1907 korkein metsäopetus siirrettiin Evon metsäopistolta Suomen keisarilliseen Aleksanterin yliopistoon ja samalla perustettiin alan ensimmäiset professuurit metsänhoidon ja metsänarvioimisen aloilta. Vuonna 1924 maanviljelys-taloudellinen osasto erotettiin filosofisesta tiedekunnasta itsenäiseksi maatalous-metsätieteelliseksi tiedekunnaksi. Tavoitteena oli muun muassa kehittää metsätaloutta tehokkaammaksi tieteellisen tutkimuksen ja opetuksen kautta.
Toisen maailmansodan jälkeen metsäntutkimus on yhä enemmän pyrkinyt selvittämään ympäristössä tapahtuvia muutoksia samalla, kun yhteiskunnallinen jännite talouden ja luonnon välillä on kasvanut. Puiden biologiaa ja kasvien tuottavuutta suhteessa ympäristöolosuhteisiin eli tuotosekologiaa alettiin tutkia tarkoin mittauksin ja mallinnuksin 1960-luvulta lähtien, ja 1980-luvulla tutkimus kohdistui esimerkiksi ilmansaasteiden aiheuttamaan ympäristön happamoitumiseen. Aerosolifysiikan ja metsäekologian tutkimus nousi korkealle tasolle Helsingin yliopistossa 1990-luvulla, ja metsäkasvillisuuden analyysiä hyödyntävä suomalainen ilmakehätiede on maailman huipputasoa.
Tämä esine tulee esille museomme uuteen ydinnäyttelyyn, joka avautuu syksyllä 2023 Helsingin yliopiston päärakennukselle.
Jaana Tegelberg, kokoelmapäällikkö
Lähteet ja kirjallisuus
Halonen, Tero. Maasta ja puusta pidemmälle. Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan historia. I osa. Hyödyn aikakaudesta vuoteen 1945. Vammala 2008.
Hari, Pertti; Korpilahti, Eeva; Pohja, Toivo; Räsänen, Pentti K. A field system for measuring the gas exchange of forest trees (Metsäpuiden kaasujenvaihdon mittausjärjestelmä). Silva Fennica, 24 (1): 21‒27. 1990.
Hatakka, Heimo. Itseoppinut seppä Toivo Pohja – Pikkukylän moniosaajaan luottavat ilmastotutkijat ja Ruotsin hovi. Artikkeli ET-lehdessä 17/2020. https://www.etlehti.fi/artikkeli/ihmiset/itseoppinut-seppa-toivo-pohja-pikkukylan-moniosaajaan-luottavat-ilmastotutkijat-ja [viitattu 12.4.2023]
Hyytiälä. https://www.helsinki.fi/fi/tutkimusasemat/hyytialan-metsaasema/historia [viitattu 27.3.2023]
Kyvetti. https://fi.wikipedia.org/wiki/Kyvetti [viitattu 27.03.2023]
Leikola, Matti; Kallio, Minna. Hyytiälä. Helsingin yliopiston metsäasema v. 1910–1990. Jyväskylä 1990.
Leikola, Matti. Metsätieteet. Teoksessa: Tommila, Päiviö (toim.). Suomen tieteen historia 3. Luonnontieteet, lääketieteet ja tekniset tieteet. Porvoo 2000.
Otavan iso tietosanakirja, osa 5. Keuruu 1958.
Paaskoski, Leena. Herrana metsässä. Kansatieteellinen tutkimus metsänhoitajuudesta. Suomalaisen Kirjallisuuden Seuran Toimituksia 1170. Helsinki 2008.
Pohjonen, Veli. Fotosynteesin kyvettimittauksen kehittäjä – Developer of couvette photosythesis measurement. Blogi: Värriön luontopäiväkirja – Varrio Nature Diary. http://varrio.blogspot.com/2018/05/fotosynteesin-kyvettimittauksen.html [27.4.2023]
Puttonen, Pasi. Suullinen ja sähköpostitse saatu informaatio 2022-2023.
Sahi, Liisa (toim.) Helsingin yliopiston metsäasema Hyytiälä 75 vuotta. Helsinki 1985.
Yksi vastaus artikkeliin “Mainio mittausastia metsässä”