Lumessa moni eläin pääsee pakoon pakkasta ja petoja, ja lisäksi mahtiturkit ja untuvatakit lämmittävät - Tiede | HS.fi

Talven ihmeet: lumessa voi nukkua ja neulasia syömällä pysyy hengissä

Ilmassa voi olla hyytävän kylmää, mutta hangessa ja sen alla lämpötila pysyy plussalla. Selitys on se, että kuohkeassa lumessa on paljon ilmaa.

Metsäjänis laukkaa leikiten pehmeässäkin lumessa.

11.1. 3:00 | Päivitetty 11.1. 6:22

Kourallinen vastasatanutta lunta tuntuu käsissä kylmältä. Tuntemus on tosi, mutta se antaa harhaisen kuvan lumen ominaisuuksista.

Lumi on yllättävän tehokas lämpöeriste. Se on monille eliöille välttämätön suojapeite talven kylminä kuukausina. Paksu hanki suojaa myös kasveja pakkasvaurioilta. Ilman lunta maasta huokuva lämpö karkaisi harakoille ja monet eläimet ja kasvit kuolisivat.

Lämpötila nousee nopeasti hangen pinnalta alaspäin mentäessä. Jo muutaman kymmenen senttimetrin lumivaippa pitää lämpötilan maan pinnalla lähellä nollaa, vaikka ulkosalla paukkuisi kipakka pakkanen.

Selitys piilee ilmassa. Kuohkean lumen tilavuudesta jopa 90 prosenttia on ilmaa. Koska ilma johtaa kehnosti lämpöä, erityisesti uuden lumen lämmöneristyskyky on erittäin hyvä.

Samasta syystä lähes kaikki materiaalit, joiden sisällä on paljon ilmaa, lämmittävät tehokkaasti. Esimerkiksi talvitakin untuvat sitovat itseensä paljon ilmaa.

Vastasatanut lumi ei juuri häviä eristyskyvyssä styroksille eli polystyreenille, ja tutkimuksissa sen on osoitettu hyvinkin vetävän vertoja puuvillaiselle pumpulille. Jotta lumi pärjäisi pumpulille, lämpötilan pitää olla nollan alapuolella. Lumen eristyskyky katoaa, kun se alkaa sulaa. Siksi lumi ei koskettaessa tunnu lämpimältä kuten pumpuli.

Montahan lumikidettä kimaltelee talvisessa tunturimaisemassa?

Hanki syntyy miljoonista lumikiteistä. Kevyessä lumisateessa neliömetrin kokoiselle alalle saattaa pudota sekunnissa tuhansia kiteitä. Kilossa lunta voi olla jopa kymmeniä miljoonia kiteitä.

Ilma lukittuu toisiinsa kytkeytyneiden lumikiteiden välisiin rakoihin eikä pääse liikkumaan. Ilmataskut estävät liikkeen ja lämmön karkaamisen. Heti kun lumi on satanut maahan, sen rakenne alkaa muuttua. Vähitellen lumikiteet pienenevät, pyöristyvät ja tarttuvat tiiviimmin kiinni toisiinsa. Kiteiden pakkautuessa lumikin tiivistyy.

Kun säät vaihtelevat, hankeen alkaa muodostua erilaisia kerroksia. Lauhat jaksot tuottavat silkkaa jäätä. Välissä voi olla pätkä pehmeämpää lunta.

Tiheän ja jäisen hangen lämmöneristyskyky on vähäisempi kuin uuden lumen.

Litra uutta lunta painaa vain sata grammaa. Muutamassa viikossa lumen tiheys kasvaa yli kaksinkertaiseksi. Vuoden vanha lumi painaa jo noin 400 grammaa. Se ei enää paljon eristä.

Puolukka yhteyttää talvellakin

Lumipeite on useimmille kasveille välttämätön. Ilman paksua suojavaippaa ne kuolisivat. Lumi suojelee niitä erityisesti kuivumiselta. Lumeton talvi on kasveille raskas: lehdistä haihtuu vettä jatkuvasti eivätkä juuret saa jäätyneestä maasta uutta tilalle.

Mustikka on erityisen herkkä: jos sen varvut jäävät ilman lumipeitettä, ne kuivuvat varsinkin kevättalvella, kun valon määrä alkaa lisääntyä. Lumeton talvi viivästyttää sekä kasvua että kukintaa ja vaikuttaa jopa uusiin versoihin syksyllä.

Pohjois-Suomessa mustikka tuhoutuu usein, jos se joutuu värjöttelemään paljaana taivasalla. Sen sijaan etelässä laji on sopeutunut sietämään vähälumista tai jopa lumetonta sydäntalvea.

Talvi ei ole kasveille pelkkää lepoa ja kärvistelyä kylmässä. Se on myös aktiivisen aineenvaihdunnan aikaa. Hiljattain tutkijat ovat havainneet, että kasvit saattavat yhteyttää talven kuluessa ja myös lumen alla.

Puolukka säilyttää lehtensä ja vihreytensä läpi talven.

Hangen kätköissä on yllättävän tasaiset elinolot. Lämpötila ei juuri vaihtele, vaan se pysyy kovillakin pakkasilla lähellä nollaa. Lumi on myös sopivan kostea ympäristö. Suhteellinen kosteus on lähellä sataa prosenttia.

Hanki läpäisee yhteyttämiselle välttämätöntä valoa, tiheä tai jäinen lumi enemmän kuin vastasatanut löyhä lumi.

Puolukan kaltaiset ainavihannat kasvit pystyvätkin yhteyttämään lumen alla, tosin hitaammin kuin kesällä.

Yhteyttävän puolukan lehtiin muodostuu sokereita, joita kuluu talven aikana soluhengityksessä. Sokerit lisäävät solujen pakkaskestävyyttä, mikä auttaa kasvia selviytymään talvesta.

Metsäkanat nuokkuvat talven kiepeissään

Pehmeä pakkaslumi on monien pohjoisessa talvensa viettävien lajien paras liittolainen. Se on mahdollistanut myös yhden evoluution nerokkaan keksinnön. Lumessa voi nukkua!

Kun on kylmä ja taivaalta tupruttaa lunta, varsinkin metsäkanalinnut etsiytyvät hangen sisään. Näin tekevät kaikki Suomen metsäkanat eli metso, teeri, pyy, riekko ja kiiruna.

Linnut majailevat pääosan talvikuukausista kiepissä lumen alla. Hyisimpänä aikana hanki on niiden kotina jopa 20–22 tuntia vuorokaudesta.

Ukkoteeri on noussut kiepistään lentoon.

Metso menee kieppiin joko suoraan lennosta pudottautumalla tai hetken hangen päällä käveltyään. Tuossa tuokiossa lintu uppoaa pehmeään lumeen. Se tärisee jonkin aikaa paikoillaan, kunnes siitä on enää pää näkyvissä.

Viimeiset vilkaisut joka suuntaan, ja kohta iso lintu on kadonnut lumeen. Sitten se kaivautuu nopeasti jopa metrin eteenpäin. Se kuopii lunta taakseen ja täyttää sillä tuloaukon suun. Lumitulppa on erinomainen hajulukko ja näkösuoja petoja vastaan. Käytävän päähän se muotoilee jalkoja ja siipiä täristäen itselleen tilavan ontelon.

Eriön avaruus antaa tilaa hengittää ja varmistaa sen, etteivät seinät lämmittyään jäädy ja kovetu. Se olisikin kohtalokasta. Koppuraksi kovettuneesta kiepistä ei välttämättä pääse enää pois.

Linnut eivät sukella kovin syvälle. Teeren kieppiä peittää yleensä noin kymmensenttinen valkoinen katto. Vaikka lunta olisi metri, ei iso metsokaan painu puolta metriä pidemmälle. Siihen on syynsä. Vaaran uhatessa kiepistä on kyettävä ponnistamaan nopeasti lentoon. Pinnan läheltä kuulee, kun kettu tulee.

Kanalinnut hakeutuvat kieppiin jopa suojasäällä – ja ottavat ison riskin. Jos ilma äkkiä pakastuu, hanki kiepin päällä voi jäätyä kivikovaksi. Pahimmassa tapauksessa loukkuun jäänyt tukehtuu kuoliaaksi.

Yksi talven ihmeistä on, että kuusikiloinen ukkometso säilyy puoli vuotta hengissä pihkaneulasia popsimalla. Ilman kieppiä lintu olisi tuhoon tuomittu. Nuokkumalla hangen uumenissa lintu säästää jopa puolet energiasta, joka siltä kuluisi ulkona.

Metsot viettävät kiepissä pitkiä jaksoja. Kovimmilla keskitalven pakkasilla ne lentävät hakomännyiksi kutsutuiksi ruokailupuihinsa tunniksi tai kahdeksi. Loppupäivän ja yön ne viettävät kiepissä säästöliekillä.

Lintujen ei kannata nousta pinnalle pitkäksi aikaa, sillä syömällä ne eivät saisi samaa energiahyötyä kuin loikoilemalla lumitunnelissaan.

Sitä paitsi siellä on mukavat olot. Oulun yliopiston tutkijat seurasivat 1980-luvulla kiepissä yöpyviä metsoja kovassa pakkasessa. Kun lämpötila painui –18 asteeseen, hangen alla mitattiin plusasteita.

Kiepissä oli noin 23 astetta lämpimämpää kuin ulkoilmassa.

Jos lunta ei ole riittävästi, metson täytyy tyytyä avokieppiin, muutaman kymmenen sentin syvennykseen lumessa.

Jos lumi on kovaa tai sitä ei ole, linnut yöpyvät kuusen alaoksien muodostamassa majassa. Se tarjoaa sentään tuulensuojan.

Poroja ei palella, koska niiden karvoissa on ilman täyttämiä lokeroita.

Mahtiturkkeja ja untuvatakkeja

Suomen eläimet pärjäävät jään ja lumen keskellä, koska niiden elimistö on sopeutunut monin tavoin talven kylmyyteen.

Tasalämpöiset eläimet selviävät pitämällä ruumiinlämpönsä kymmeniä asteita ympäristöä korkeammalla. Siihen tarvitaan apukeinoja.

Karhu ja supikoira keräävät ihonsa alle roiman rasvakerroksen eristeeksi ja vararavinnoksi. Rasvan varastointi on nerokas tapa selvitä talvella sekä ruoan että veden puutteesta. Rasva on kevyttä, ja sen energiatiheys on suuri. Se tuottaa palaessaan lähes puolitoista grammaa vettä yhtä poltettua rasvagrammaa kohti.

Nisäkkäät torjuvat kylmää ylimääräisillä karvoilla. Naalin turkki on talvella kaksi kertaa paksumpi kuin kesällä. Siksi se joutuu kiihdyttämään aineenvaihduntaansa lämmön tuottamiseksi vasta 40 asteen pakkasella.

Päästäisillä ja monilla muilla jyrsijöillä aluskarva lisääntyy, kun ilma jäähtyy. Turkkiin syntyy pieniä ja tehokkaasti lämpöä eristäviä ilmaonkaloita.

Poro on äärimmäinen esimerkki kylmään sopeutumisesta. Sen karvat ovat luonnostaan onttoja, täynnä ilmalokeroita. Ilman pullistamat karvat ovat paras eriste pakkasessa.

Linnut panostavat höyhenpukuun, joka paksuntuu talvikuukausien ajaksi. Kanalintujen erikoisuus on höyhenen tyvestä haarautuva ja ilmaa sitova lisäuntuva. Untuva on kiirunan ja riekon kaltaisilla pohjoisen linnuilla kolmasosan pidempää kuin etelän peltokanoilla. Talvella sekä lisäuntuvat että höyhenet ovat pidempiä ja haarakkaampia kuin kesällä.

Mahtitakin sisälle mahtuu tavallista enemmän lämmittävää ilmaa. Pörhistämällä lintu saa lisättyä eristävän ilman määrää entisestään.

Talvihöyheniä ei kasva tasaisesti pitkin kehoa, vaan ainoastaan tiettyihin kohtiin eri puolelle ruumista. Kiirunalla ja riekolla niitä ilmestyy paikkoihin, jotka ovat kesällä paljaana.

Höyhenpuvun kasvatus kannattaa, sillä suurena ja pyöreänä tarkenee pakkasessa paremmin.

Linnun koon suurentuessa lämpöä hukkaavan pinta-alan suhteellinen osuus pienenee.

Riekon varpaita peittävät pitkät höyhenet.

Paras lumikenkä on leveä ja pörröinen

Millaiset jalat ovat hyvät lumella? Riippuu siitä, keneltä kysyy. Liikkumista helpottaa ainakin se, ettei jalka uppoa kovin syvälle hankeen.

Evoluutio on kehittänyt metsäjänikselle oivalliset lumikengät, joilla jänöjussi etenee keveästi pehmeässäkin lumessa. Sen takajalkojen varpaat leviävät viuhkaksi. Jalkaterien pinta-ala on niin laaja, että yhtä neliösenttiä kohden kertyy vain kymmenisen grammaa ruumiinpainoa.

Sen sijaan rusakon kapea jalka uppoaa paljon syvemmälle lumeen. Jalkaterien aiheuttama pintapaine on metsäjänikseen verrattuna kaksinkertainen. Hirvellä menee vielä huonommin. Se ei lumella liitele. Sorkkien pintapaine on jopa yli kilo neliösenttimetriä kohden. Jalat sujahtavat syvälle kinoksiin. Ison eläimen pelastaa se, että sen jalat ovat pitkät.

Metsäjäniksen kaltaisia lumikiitureita löytyy myös linnuista. Luonnon luokittelijan Carl von Linnén mielestä riekon varpaat muistuttivat jäniksenkäpälää. Siksi hän antoi riekolle aluksi nimen Tetrao lagopus, jänisjalkainen metso.

Linné ei ollut ihan väärässä. Riekon varpaat ovat talvikuukausina yltä päältä pitkien ja kähärien höyhenten peitossa. Samoin käy toiselle pohjoisen metsäkanalle, kiirunalle. Metsolta ja teereltä höyhenvarpaat puuttuvat.

Riekko sipsuttaa hangella kuin valkoinen keijukainen. Puolikiloinen lintu painuu vain muutaman senttimetrin lumeen, koska jaloille jakautuu ainoastaan 12–14 grammaa painoa neliösenttimetriä kohden.

Kunnon lumimatosta onkin riekolle ja kiirunalle paljon hyötyä. Paksun hangen päältä on kätevä noukkia pajun ja koivun oksia ravinnoksi.

Höyhenvarpaista saa kätevän lumilapion. Riekon jänöjalkojen sivuilla kasvaa lusikan muotoisia sarveislisäkkeitä. Lisäkkeet ovat sitä leveämmät, mitä lumisemmassa ilmastossa laji elää.

Lapiomaisella jalalla riekolta luonnistuu näppärästi kiepin kaivaminen. Myös kynnet kasvavat talvella melkein sentin pidemmiksi. Siitäkin on apua silloin, kun täytyy hakeutua lumen sisään.

Jalanpohjista löytyvät myös liukuesteet. Poikittaiset ihoharjanteet takaavat pitävän otteen jäästä tai kivestä. Niiden avulla kiiruna kiipeää jyrkännettä ketterämmin kuin vuorikiipeilijä. Harva eläin omistaa samanlaiset alppikengät.

Karvoja ja kynsiä kasvaa muillekin lajeille. Pohjois-Suomessa elävien kettujen jalkapohjien polkuanturoiden välit peittyvät karvoilla, mutta eteläisten lajitoverien jalkapohjat jäävät paljaiksi.

Tuntureilla elävän sopulin varpaankynnet ovat kesällä vaatimattomat nysät. Talvella ne venähtävät sentin mittaisiksi.

Täysvalkoinen auttaa piiloutumaan.

Metsäjänistä on vaikea erottaa maastosta: kivien ja jäkälien sävyinen kesällä, lumen värinen talvella. Vuodenaikaan sointuva suojaväri on sille henkivakuutus petoja vastaan.

Samaa taktiikkaa käyttää muutama muukin Suomen luonnon laji. Nisäkkäistä pienet petoeläimet kärppä ja lumikko vaihtavat talveksi väriä. Nekin haluavat maastoutua, mutta toisesta syystä. Saalis ei näe valkoturkkinsa suojassa vaanivaa saalistajaa.

Kärpän talviasu on kaunis ja käytännöllinen - jos lumi peittää maata.

Myös riekko ja kiiruna vaihtavat talveksi valkoisen höyhenpuvun. Niin eivät tee mitkään muut linnut Euroopassa.

Värinvaihto suojaa niitä ketuilta, mutta ei juuri siivekkäiltä saalistajilta, kuten maakotkalta tai tunturihaukalta. Naamioituminen ei nimittäin ole niin täydellistä kuin miltä se ihmissilmin vaikuttaa. Syy löytyy lumesta.

Tuore lumi heijastaa valoa, ja periaatteessa saman tekee valkea höyhenpuku. Linnun epäonneksi höyheniin pakkautuva ilma vaikuttaa heijastukseen. Ultraviolettivaloa aistiva kotka tai haukka tunnistaa hangella kyyhöttävän, lunta tummemman möykyn riekoksi ja iskee siihen kyntensä.

Riekon valkeiden höyhenten tyvet ovat kuitenkin tummat. Siitä on linnulle hyötyä. Vaikka aurinko heijastuu valkeiden höyhenten pinnasta, osa sen säteilyenergiasta pääsee syvemmällä imeytymään ihon pintaan. Näin kaikki lämpö ei johdu nopeasti pois ilmavirtausten mukana.

Monet pikkunisäkkäät menestyvät erinomaisesti hangen alla. Ne löytävät sieltä ruokaa ja lämpöä. Maan pinnassa risteilee kontiaisen tiheä käytäväverkosto, jota useat jyrsijät hyödyntävät tämän hyönteissyöjän rinnalla.

Myyrät vuoraavat pesänsä ja lumenalaiset tunnelinsa heinillä. Koko komeus paljastuu keväällä lumen sulaessa. Käytävistä jää muistoksi makkaramaisia heinämuotteja.

Hanki antaa jyrsijöille myös näkösuojaa. Ne pyrkivät liikkumaan aina lumen alla, vaikka hankea olisi vain muutama senttimetri.

Turva ei ole täydellinen. Lapinpöllö pystyy paikantamaan myyrän jopa paksun hangen läpi ja iskemään oikea-aikaisesti, vaikkei näkisi saaliista vilaustakaan. Hangen pinnalla tuuletustunnelista kurkistava myyrä jää helposti ketun saaliiksi.

Monet muutkin eläimet tekevät lumitöitä. Varsinkin kasvinsyöjien täytyy päästä käsiksi hangen alla olevaan ruokaan. Ahkerimpia kaivajia ovat poro, rusakko, metsäkauris ja metsäpeura.

Peura etsii jäkälää lumen alta. Suuret sorkat ovat iso apu lumitöissä. Peura käyttää aluksi sorkkaa talttana ja rikkoo hangen pinnan. Lopuksi se lapioi lumet pois. Kaivukuoppa on joskus niin syvä, että eläin häviää sinne melkein kokonaan.

Upottavan lumen aikaan monet eläimet luovat itselleen polkuja. Hirvet, jänikset ja ketut kulkevat mielellään peräkanaa, omien lajitoverien tai toisten lajien jälkiä pitkin.

Julkaistu Tiede Luonto -lehdessä 1/2021

Kirjoitusta varten haastateltiin Oulun yliopiston eläinfysiologian emeritusprofessori Esa Hohtolaa.

Muut lähteet: Markus Varesvuo ja Pertti Koskimies: Metson suku, Docendo 2015, ja Petri Nummi: Mäyränelämää ja myyräntöitä, Tammi 1995

Artikkeliin liittyviä aiheita

Osaston uusimmat

Luitko jo nämä?

Osaston luetuimmat