Järvselja keskuse lehiste geneetikast ja dendrokronoloogiast

Lehiste määranguid kontrolliti geneetiliselt ja vanust dendrokronoloogiliselt.

Lehiste geneetilise analüüsi metoodika ja tulemused

Järvselja keskuses võeti vaatluse alla 8 (nr 1–8) lehist (joonis 1). Puude mõõtmed on T. Piiri järgi (15. ja 16.08.2022) kõrguste (k.) ja rinnasümbermõõtude (ü.) järgi:

1) k. = 23,5 m, ü. = 285 cm;

2) k. = 27,9 m, ü. = 258 cm;

3) k. = 39, 4 m, ü. = 275 cm;

4) k. = 37,1 m, ü. = 258 cm;

5) k. = 40,6 m, ü. = 276 cm;

6) k. = 23,4 m, ü. = 225 cm;

7) k. = 21,2 m, ü. = 141 cm;

8) k. = 22,4 m, ü. = 230 cm (oksa tõttu allpool 1,3 m).

Geneetilise määrangu metoodika toetub mitme autori ühistööle, kusjuures algmaterjalina kasutati areaalidest pärit euroopa ja jaapani lehiste proove [1].

Toodud strateegia sisaldas kombinatsiooni emastaimelt päritud mitokondergenoomi (mtDNA) markeritest ja isastaimelt päritud kloroplastgenoomi (cpDNA) markeritest. Seejärel tuvastati hübriidid ühelt vanemliigilt päritud mitokonderjärjestuse ja teiselt vanemliigilt päritud kloroplastjärjestuse põhjal. Esmalt leiti vanemliigid. Mitokonder- ja kloroplastjärjestused kordistati spetsiaalsete polümeraasahelreaktsiooni (PCR) praimerite abil. Pärast 33 praimeripaari testimist kombinatsioonis üheksa restriktsioonensüümiga avastasime ühe mitokondermarkeri f13, mida kordistati jaapani lehises ja mis puudus euroopa lehises, ja ühe kloroplastmarkeri ll-TaqI, mis ilmutas liigist sõltuvalt erinevaid restriktsioonimustreid. Jaapani lehiselt saadi restriktsioonifragment 601 bp, euroopa lehisel aga täheldati kaht fragmenti, 120 bp ja 481 bp. Need mustrid leiti esinevat kõigil 197 testitud puul neist kahest puhtast liigist. Seejärel hinnati nende markerite põhjal hübriidsuse vahekorda seemlatest saadud seemnepartiis; see oli hinnanguliselt 43% ja 53%, sõltuvalt vanemliikidest. Iga järglaspuu kohta oli võimalik määrata nii isas- kui emasliik.

Geneetiliseks analüüsiks vajalikud lehiste proovid koguti Järvseljal 2008 ja 2016. H. Sander saatis need omafinantseeringul postikulleriga Prantsusmaale L. Paquesi töökohta Prantsuse Riikliku Põllumajandus-, Toidu- ja Keskkonnainstituudi (INRA) Orléansi mullateaduse uurimisüksusse (Unité de Recherche  de Science du Sol d’Orléans). Sealses laboratooriumis analüüsiti proovid siinpoolse finantseerimiseta. 2008 analüüsiti neli puud ja 2017 kaheksa puud.

2008. aastal analüüsitud puudest olid geneetiliselt kaks jaapani lehist (ü = 260 ja 207 cm, nr 3 ja 8), see tähendab, et nende emas- ja isasvanemad olid samast liigist. Ülejäänud kahe puuga ilmnes mõningane segadus, neid me ei arvesta.

2017 analüüsitud eurojaapani lehiste (puud nr 1 ja 2) puhul eristub tavaliselt euroopa lehise (EL) kloroplastiline DNA marker jaapani lehise (JL) omast selle poolest, et tal on üks riba 481 aluspaaril (bp), JL-il on aga riba 601 aluspaaril. Kuid konkreetsetel Järvselja kahel puul ei leitud mitte üht, vaid tegelikult kaks riba, mida ei suudetud selles etapis mõista (on see mingi täiendav liik?), kuid mingil juhul pole see hübriid EL ja JL vahel. Täpselt sama ilmnes morfoloogiliselt kahe euroopa lehise (nr 4 ja 5) puhul. Parim olnuks testida uusi proove neilt puudelt lihtsalt sellele tulemusele kinnituse leidmiseks, kuid kõige tõenäolisemalt see asja ei muudaks. Seetõttu nende puude emasliik oli jaapani lehis, aga isasliik jäi selgusetuks, kuna kloroplastilise markeri puhul ei ilmnenud selget mustrit. Kuid ilmselt oli lehis nr 4 2008. aastal määratletud eurojaapani lehisena. Morfoloogiliselt määratud neli jaapani lehist (nr 3, 6, 7 ja 8) olid seda ka geneetiliselt, seda liiki olid nende puude mõlemad vanemad.

Lehiste vanusest

Eestis on lehiste vanust on uuritud rinnasümbermõõdus 1,3 m kõrgusel mõõdetud metall-mõõdulindiga tüvede ümbermõõtude (edaspidi ü) ja dendrokronoloogiliste proovide võtuga (teostas A. Läänelaid). Antud käsitluse esimene uurimistöö toimus 2008, mille käigus selgitati lehiste vanust Järvselja kahel, morfoloogiliselt määratud eurojaapani lehisel (nr 1 ja 2), Võrus Kreutzwaldi pargis ning Räpina, Mõniste ja Raadi kunagiste mõisaparkide lehistel.

Teises uurimistöös 2016 selgitati Järvselja keskuses kolme lehise vanust. Üks (nr 6) puurproovidest võeti kolme jaapani lehise rühma põhjapoolsemast puust (ü. = 219 cm, koore paksus, incl. korp, umbes 3 cm). Lehise tüvest võeti puurproovid Suunto firma 40-sentimeetrise juurdekasvupuuriga. Järvselja kontori juures põhja pool võeti võrdluseks puurproov jämedaima tüvega (ü. = 273 cm, koore paksus umbes 3 cm) jaapani lehisest (nr 3). Puurproovid võeti Haglöfi 60-sentimeetrise juurdekasvupuuriga. Lisaks puuriti kõrval (nr 4) kasvavat euroopa lehist (ü. = 335 cm, koore paksus umbes 8 cm). Kõigist kolmest lehisest võeti puurproovid tüve põhja- ja lõunaküljest.

Puurproovidele märgiti proovi number ja ilmakaar ning need pandi plasttorudesse. Tartus dendrokronoloogialaboris mõõdeti proovides aastarõngalaiused 0,01 mm ühikutes stereomikroskoobi Leica S4E ja mõõtmisaparaadi Lintab (Rinntech) abil. Andmed salvestati Heidelbergi formaadis programmis TSAP-Win (Rinntech). Kõiki mõõdetud aastarõngalaiuste ridu võrreldi graafikutes omavahel, et avastada võimalikke mõõtmisvigu ja sünkroniseerida mõõtmisread. Iga puu põhja- ja lõunakülje aastarõngalaiuste read keskmistati, et kõrvaldada tüve ekstsentrilisest kasvust tingitud erinevused radiaalses juurdekasvus.

Lehiste ümbermõõtudest, koore paksusest ja keskmistatud aastarõngastelaiuste ridadest arvutati iga puu tüveraadiuse suurenemine eluea jooksul (joonised 1, 2, 3). Tüvede ekstsentrilisuse tõttu läksid puurproovid tüve säsist veidi mööda ja puu vanust ei saanud leida ainuüksi aastarõngaste loendamise teel säsist kooreni. Selle asemel leiti tüveraadiuse graafikutele sobivad trendid, mille pikendus tüve siseossa ja lõikumine ajateljega (horisontaaltelg) näitab puu ligikaudset nullraadiuse aastat. Seega aastat, mil tüvi ei olnud veel kasvanud proovivõtukõrguseni 1,3 m. Trendijoontena on osutunud kõige sobivamaks madalama astme polünoomtrendid. Puurproovidega hõlmamata tüve osas on eeldatud, et jätkub kasv vastavalt trendile.

Kõrvuti kasvavate eurojaapani lehiste tüvedest (olid seest pehkinud) saadud lühikeste proovide tõttu ei ole tuvastatav läänepoolse (nr 1) ja idapoolse (nr 2) puu istutusaeg (joonised 1 ja 2). Tõenäoliselt istutati need puud üheaegselt 1920. aastatel. Tartu maakonnas aastail 1957–1960 puittaimestikku inventeerinud dendroloog Aleksei Paiveli järgi leidus Järvseljal kaks 40-aastast eurojaapani lehist (k. = 17,5 m, ü. = 154 cm, k. = 17 m, ü.= 138 cm). [7] 1967. aastal on kirjutatud: „Mõlemad puud, mille vanus on umbes 40 aastat, on väliselt võrdlemisi sarnased, kuigi esineb lahkuminekuid nii käbide kujus kui ka teistes morfoloogilistes tunnustes. Võrreldes […….] üksikeksemplaride morfoloogilisi tunnuseid Beissner-Fitscheni [...] antud […] kirjeldusega, võib konstateerida väga suurt sarasust.” [2, 4]. Seega jääb siin mõningane kahtlus.

Kolme lehise tüveraadiuste graafikutelt (joonis 3) selgus, et kolme jaapani lehiste rühma põhjapoolne puu (nr 6) on nullaastaga 1934 ehk lehis on ületanud 1,3 m kõrguse sel aastal. Järvselja kontori juures pargis kasvava jaapani lehise nullaasta on 1907. Võrdluseks uuritud lähedal kasvava euroopa lehise nullaastaks tuli 1895. Dendrokronoloogiline uuring annab vaid puu vanuse teatud jämedusena, kuid ei anna otseselt istutamisaastat. Ei ole ka teada, kui kõrgena ja mis aastal võidi puud istutada.

Nimetatud vanusehinnangud on ligikaudsed, kuna põhinevad eeldusel, et tüvi on ringikujulise ristlõikega, samuti mõjutavad tulemust koore paksuse mõõtmistäpsus ja mõõdulindi tee üle korbakonaruste. Kuid tulemused näitavad, et uuritud viiest lehisest on vanimad, jaapani ja euroopa lehis, istutatud suure tõenäosusega enne 1918. aastat.

Joonis 2. Järvselja jahilossi ees (veidi koolimaja poole) 1930-ndatel istutatud kahe hübriidse lehise aastarõngaste laiuste muutused ja omavaheline aastalaiuste kasvu vastavus. Rõhtteljel aastad, püstteljel aastarõngaste laius 0,01 mm ühikutes. Lühem aastarõngaste rida 1953–2008 on puu nr 1, pikem aastarõngalaiuste rida 1948–2008 puu nr 2.

Joonis 3. Järvselja kolme lehise tüveraadiuse puiduosa suurenemine eluea jooksul (14.10.2016). Katkendjooned (trendid) näitavad oletatavat kasvu tüve siseosas, katkendjoonte lõikepunkt horisontaalteljega näitab nullaastat. Rõhtteljel aastad, püstteljel tüveraadius sentimeetrites. Artikli numbrite vastavus siin toodule on järgmine: nr 6 = 1, nr 3 = 2 ja nr 4 = 3.

Kokkuvõte

2017. aastal osutusid Järvselja keskuse kaheksast lehisest neli morfoloogilise ja geneetilise määranguga jaapani lehiseks. Ülejäänud neli osutusid problemaatiliseks. Morfoloogiliselt olid need eurojaapani ja euroopa lehised, kuid geneetilise analüüsina pidi emasliik olema jaapani lehis. Teist liiki ei olnud võimalik tuvastada. Kõige problemaatilisem on neist vanim puu, mis morfoloogiliselt oli euroopa lehis, sest selle tõenäoline istutusaeg ulatus 1895. aastasse. Just sel aastal hakati Järvselja lossiparki rajama ja istutati Essenite suguvõsale kuuluvas Kastre mõisas metsaülema (1883–1897) Martin Maurachi eestvõttel esimesed lehised. Järvselja oli samuti Essenite maavaldus. Nimetatud puu eeldab, et Esseni suguvõsale kuulunud Kastre ja Mäksa mõisaparkides (sealt saadi seeme) pidi kujunema varasem hübriid.

Üllatavalt ongi sarnane geneetiliste tunnustega hübriid registreeritud Kastre pargis. Arvestades jaapani lehiste seemnekandvuse iga, pidi jaapani lehis Kastresse jõudma väga varakult, kui lugeda geneetilist määrangut tõeseks. See sai toimuda ainult Peterburist, kuid tõendeid siin ei ole ja see on ka ebatõenäoline.

Jaapani lehis introdutseeriti Inglismaale 1861. ja Peterburi 1863. aastal. Nende puude kasvatamine oli Inglismaal algul aeglane, kohapealset seemet saadi hiljem ja laiem levik oli vähene.

Geneetilised uurimused näitavad, et morfoloogiliselt määratud hübriidid ei vasta alati reaalsele olemusele. Nende määratlemine on keeruline, tuleb arvestada mitmete teguritega. Ja geneetika ei ole see kuldvõtmeke, mis lahendab taksonoomilised probleemid, sest lähtub algselt morfoloogilisest lähenemisest.

Dendrokronoloogilise uurimismeetodi järgi saadi Võrus Kreutzwaldi pargi (ü. = 199 cm), Raadi (ü. = 183 cm) ja Räpina (ü. = 347 cm) parkide üksikute lehiste nullaastateks (võimalik istutusaeg 1,3 istikutena) 1897, 1895 ja 1815. Mõniste pargis saadi kõigi nelja lehise (ü.=340, 306, 299 ja 226 cm) nullaastaks umbes 1832. Võru Kreutzwaldi pargi alguseks loetakse 1838. aastat. Pärast 1880. aasta tormi, mil murdus rohkesti puid, hakati seda uuendama, sealne lehis ongi sellest ajast.

Raadi ja Räpina mõisaparkide algsed jäljed viivad meid 18. sajandisse. Raadi pargi praeguses pargis on lehis uusistutus. Räpina mõisa ostis 1728. aastal Peeter I õukondlane Gustav von Löwenwolde. Keisrinna Katariina II tagastas võimule tulles selle Löwenwolde suguvõsale ja lehise istutus markeerib mõisapargi uuendamist. Mõniste pargis oli sealsete lehiste suurim istutus 1830. aastate paiku. 1826. aastal pantis Carl Reinhold von Koskull Mõniste mõisa Berncard von Wulfile ja sellest ajast kuulus mõis Wulffide suguvõsale. Uue häärberi ehitamist alustasid Wulffid pärast 1837. aastat ja pargi rajamist 1840. aastal. [4, 6] Seega pidid lehised olema pargipuude esimeste istutuste seas. Mõniste puhul on 1985. aastal eurojaapani lehiste kohta teatatud, et väga suured värd-lehised (L. eurolepis), max k. = 30,5 m, max ü. = 283 cm, annavad looduslikku järelkasvu. [3, 4] Hiljem on viide ühele sarnaste tunnustega puule (k. = 30 m, ü. = 302 cm, 2006) sealse bussipeatuse juures. [4]

Võru Kreutzwaldi pargi puu, Mõniste pargi jämedaima tüvega puu ja Räpina puu osutusid geneetiliselt euroopa lehisteks. Sarnase morfoloogia järgi on kõik neli Mõniste puud euroopa lehised. Morfoloogiliselt oli Võru Kreutzwaldi, Raadi, Räpina ja Mõniste parkide euroopa lehiste puhul kahtlus. Ehk leidub neis eurojaapani lehist, sest nende puude käbide seemnesoomuste ülaserv keerdub väljapoole. See on iseloomulik osale euroopa lehistest nii kultuuris kui ka looduses. Seda mainis vene teadlane, tuntud kõrgemate taimede süstemaatik, botaanikaajaloolane ja -geograaf Jevgeni G. Bobrov [8, 9]. Tema 1972. aasta töö [8] andmeil pakkusid Venemaa Euroopa osas levinud erilised lehised dendroloogidele huvi juba poolteist sajandit. Neid kirjeldati sageli binaarsete epiteetidega ja nimetati L. leptolepis (Sieb. et Zucc.) Gord. 1858 × L. decidua Mill. 1768 hübriidiks. Kuid siin Bobrov eksib, sest selline hübriid ei saanud leiduda nii varakult Euroopas.

Kirjandus

[1] Acheré, V., Faivre Rampant, P., · Pâques, L. E., ·Prat, D. 2004. Chloroplast and mitochondrial molecular tests identify European × Japanese larch hybrids. – Theor. Appl. Genet. 108: 1643–1649. DOI 10.1007/s00122-004-1595-y 

[2] Beissner, L., Fitschen, J. 1930. Handbuch der Nadelholzkunde. 3., vollst. neubearb. Aufl. Parey, Berlin.

[3] Elliku, J., Roht, U. 1985. Võru rajooni dendroloogilisi haruldusi. Ratas, R. (toim.). Põllumajandusmaastiku ökoloogia ja ökonoomika. ENSV TA Rotaprint, Tallinn-Võru 181–183.

[4] Konsa, S., Sinijärv, U. (toim.) 2012. Eesti pargid 2. Keskkonnaministeerium, Muinsuskaitseamet, Varrak, Tallinn.

[5] Laas, E. 1967. Dendroloogia. Valgus, Tallinn.

[6] Pazuhanitš, A. [2022]. On põhjust meenutada Mõniste mõisat. Mõniste Talurahvamuuseum. URL: https://monistemuuseum.ee/on-pohjust-meenutada-moniste-moisat/ (vt. 11.08.2022).

[7] Sander, H. 2006. Eesti võõrokaspuud 1950. ja 1960. aastatel Aleksei Paiveli käsitluses (Exotic Conifers Trees in Estonia end of the 1960-ies on the Basis of A. Paivel Manuscript). – Metsanduslikud uurimused (Forestry Studies), 44, 118–144.

[8] Бобров, Е. Г. 1972. История и ситематика лиственниц. Наука, Академия Наук СССР. – Комаровские чтения XXV, 96 (1–96) с.

[9] Васильченко И. Т. 1985. Евгений Григорьевич Бобров (1902-1983) – Бот. Журн. 70(6): 860–864.