Hyppää sisältöön

Kalankakka, ahnaat valaat, meriruohon ja bakteerin lämmin suhde – tutkijat löysivät meristä uusia näkökulmia ilmastonmuutokseen

Kolme uutta tutkimusta selvitti, miksi kalojen uloste on arvokasta, miksi valaiden odottamattoman iso ruokahalu on hyvä asia ja miten ihminenkin hyötyy, kun meriruoho ja bakteeri käyvät kauppaa typellä ja sokereilla.

Välskärikala saa ulostaa rauhassa; se ei kuulu ylikalastettuihin lajeihin. Acanthurus xanthopterus -keltaevävälskäri kuvattiin Filippiinien rannikolla. Kuva: ArteSub / AOP

Meret ovat maapallon tärkeimmät hiilinielut. Ilmaston lämpeneminen kuitenkin syö merten mahdollisuutta ottaa hiiltä talteen. Kolmessa uudessa tutkimuksessa on selvitetty odottamattomia tai ainakin huonosti tunnettuja tekjöitä, joiden muutokset ovat vaikuttaneet merien hiilensitomiskykyyn.

Merten ja ilmastonmutoksen välisiä suhteita on arvioitu ennen muuta merenpinnan yksisoluisten kasviplanktonlevien näkökulmasta. Siihen on totta kai hyvä syy. Niin pieniä kuin planktonlevät ovatkin – millimetrin kymmenesosasta tuhannesosaan –, niitä on valtavasti. Merkitys on sen mukainen.

Pinnalla elellessään kasviplankton nappaa fotosynteesissään erittäin suuria määriä hiilidioksidia ja kuoltuaan vie sen pintaa syvemmälle. Plankton myös tuottaa puolet hapesta, jota me ihmiset hengitämme, ja muodostaa perustan valtamerien ravintoketjulle.

Merten teho hiilinieluna on kuitenkin monimutkaisempi kuvio. Yhdysvaltalais-kanadalaisessa tutkimuksessa löytyi yksi tekijä, joka saattaa yllättää: kalojen uloste.

Science Advances (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa selvitettiin, miten ylikalastus ei ole vienyt vain kaloja meristä vaan myös kalankakan merten pohjista ja mitä väliä sillä muka on.

Tuhansien vuosien hiilivarasto

Kalifornian Los Angelesin yliopiston apulaisprofessoria Daniele Bianchia, biokemiaan erikoistunutta merentutkijaa, alkoi viime vuosikymmenellä pohdituttaa, mikä rooli kaloilla on merten ravinteiden ja hiilen kierrossa.

Niinpä Bianchi tutkimusryhmineen ryhtyi mallintamaan, miten teollisesti pyydystettyjen kalalajien ja niiden ulosteiden biomassan väheneminen maailman merissä vaikuttaa biokemialliseen kiertokulkuun.

– Nähdäksemme kalojen uloste on yksi tehokkaimmista tavoista, joilla hiili sitoutuu meriin. Uloste painuu syviin kerroksiin, ja hiili jää sinne sadoiksi tai tuhansiksi vuosiksi, Bianchi kertoo tuloksista uutissivusto Voxilla (siirryt toiseen palveluun).

Näin hiilivarasto syntyy:

  • Vedenpinnan kasviplankton sitoo ilmasta ja vedestä hiilidioksidia fotosynteesissä eli yhteyttäessään itselleen sokeria.
  • Plankton on alkuna ravintoketjulle, jossa yhä isompi otus syö edellisen, ja samalla hiilikin kulkee mahasta mahaan.
  • Ravintoketjun huipulta, kaloista, hiili pulpahtaa mereen niiden ulosteessa. Suurin osa painuu merenpohjaan.

Mallissa oli kalojen lisäksi äyriäisiä ja nilviäisiä, ja eläinten kokohaarukka oli laaja, kymmenestä grammasta sataan kiloon. Tutkijat laskivat pyyntimäärien ja tieteellisten kanta-arvioiden perusteella pyyntilajien yhteisen biomassan.

Ennen kuin kaupallinen kalanpyynti alkoi, arviolta kymmenesosa merenpohjaan painuneesta biologisesta massasta oli niiden lajien ulostetta, joista tuli kaupallisesti tavoitelluimpia. Kymmenesosasta merten hiilinielusta oli kalojen ulosteiden ansiota, tutkimuksessa lasketaan.

Pelkästään tonnikalojen ja turskien kautta merenpohjaan kierrättyi 940 miljoonaa tonnia hiiltä vuodessa. Vertailun vuoksi: Suomen viime vuoden kasvihuonekaasupäästöt vastasivat Tilastokeskuksen (siirryt toiseen palveluun) mukaan runsasta 48:aa miljoonaa hiilidioksiditonnia.

Tonnikalasaalista Hondarribiassa Espanjassa elokuussa. Kansainvälinen luonnonsuojeluliitto IUCN totesi toissa kuussa, että neljä kaupallisesti kalastettua tonnikalalajia on toipumassa viime vuosikymmenenä asetettujen kalastusrajoitusten ansiosta. Paikallisesti monet tonnikalakannat ovat kuitenkin yhä pahoin ylikalastettuja, IUCN sanoi päivittäessään uhanalaisten lajien listaansa. Kuva: Juan Herrero / EPA

Tutkijat tulivat siihen tulokseen, että tutkimuksen lajien yhteinen biomassa ennen 1800-lukua päihitti monikymmenkertaisesti ihmisten nykyisen yhteispainon eli alle miljardin tonnin biomassan.

Merissä kuhisi noin 33 miljardia tonnia elävää massaa, josta tuli kalateollisuudelle kiinnostavaa.

Vuoteen 1990 mennessä, jolloin kaupalliset kalansaaliit olivat kasvaneet suurimmilleen, biomassasta oli kadonnut noin puolet, tutkimuksessa lasketaan. Se on linjassa ylikalastustilastojen kanssa. 1990-luvulla pyyntiä ryhdyttiin rajoittamaan.

Kolmasosa maailman kalakannoista ei enää kykene tuottamaan kylliksi jälkeläisiä täyttääkseen sen kasvavan vajeen, joka niihin on syntynyt liikapyynnin vuoksi. 

YK:n ruoka- ja maatalousjärjestö FAO

Kalankakan vähenemisen vaikutukset ovat arvioita, sillä on erittäin vaikea laskea tarkalleen, paljonko merissä aikoinaan oli kaloja, tutkimuksessa myönnetään.

– Pointtimme on, että muutokset eivät ole mitättömiä. Toivon, että tutkimuksemme lisää kiinnostusta siihen, miten haarautuvat muutokset vaikuttavat merten ekosysteemiin – hiileen, ravinteisiin ja happeen. Vaikutuksia voi olla paljon, paljon enemmän, Bianchi sanoo Scientist (siirryt toiseen palveluun)-lehdessä.

Stanfordin, Kalifornian Santa Cruzin ja Duken yliopistojen tutkijat seurasivat veneestä ja droonin avulla ryhävalaan ruokailua Antraktiksen niemimaan vesillä. Kuva: Duken yliopisto & NOAA & ACA

Valaat osoittautuivat raudan superkierrättäjiksi

Maailmanhistorian painavimmaksi eläimeksi sinivalaalla on pienet ruoat. Sen ruokalistalla on etenkin krillejä, planktonäyriäisiä.

Niillä on kokoa vajaasta sentistä kuuteen, mutta koko ei ratkaise, vaan määrä: sini- ja muut hetulavalaat syövät valtavia määriä krillejä, paljon enemmän kuin on luultu, kertoo tuore tutkimus.

Samalla hetulavalaiden uloste on oletettuakin tehokkaampaa tavaraa ravinteiden kierrättäjänä ja siten myös ilmastomuutoksen torjujana.

Nature (siirryt toiseen palveluun)-lehdessä julkaistun yhdysvaltalaistutkimuksen mukaan hetulavalaiden kitaan päätyy lajista ja alueesta riippuen kaksi tai kolme kertaa niin paljon krilliruokaa päivässä kuin tähän saakka on arvioitu.

Tutkimusta varten mitattiin krilliparvien tiheyttä muun muassa kaikuluotaamalla. Droonikuvat yli sadasta valaasta puolestaan auttoivat sen selvittämisessä, kuinka paljon vettä – ja sen mukana krillejä – valaat hörppivät sisäänsä hetuloidensa läpi.

321:een Atlantilla ja Tyynellämerellä elävään valaaseen kiinnitettiin seurantalaitteet, joissa oli äänitallennin, kiihtyvyyttä mittaava anturi sekä GPS-paikannin. Valon suosiessa laitteella saatiin myös videokuvaa. Siten syntyi kolmiulotteinen ja likipitäen ajantasainen kuva valaiden liikkeistä.

"Kuin vesitiiviitä älypuhelimia", sanoo meritutkija Matthew Savoca laitteista, jotka valaisiin kiinnitettiin. Seuratut lajit olivat sini-, silli- ja lahtivalaita sekä ryhävalaita. Ryhävalaat eivät ole hetula- vaan uurteisvalaita mutta niidenkin ruokalistalla on paljon krillejä. Kuva: Goldbogen Lab / Stanfordin yliopisto

Tutkimuksen tulokseksi tuli, että esimerkiksi Yhdysvaltain länsirannikon hetulavalaat syövät yli kaksi miljoonaa tonnia saalista vuodessa. Jokaisen Pohjois-Atlantin mustavalaan vatsaan puolestaan päätyy viitisen tonnia planktonia päivässä.

Koska valas tarvitsee ilmaa, se pysyttelee lähellä merenpintaa, ja siellä kelluvat myös sen ulosteet, ravintona merien ekosysteemien pienille ylläpitäjille.

Kasviplankton saa ulosteista rautaa, jota merialueilla on usein niukasti, sanoo tutkimusartikkelin pääkirjoittaja, Stanfordin yliopiston (siirryt toiseen palveluun) tutkijatohtori Matthew Savoca.

Raudan avulla kasviplankton kykenee kasvamaan ja yhteyttämään, mikä poistaa ilmasta hiilidioksidia.

Vuosina 1910–1970 Antarkiksen vesillä pyydystettiin 1,5 miljoonaa hetulavalasta. Krillikannat eivät kasvaneet, vaikka krillejä syövät valaat katosivat. Kävi päinvastoin: krillien määrä on nykyisin vain viidennes 1900-luvun alkuun verrattuna.

Tutkimuksen arvio muutoksista

Tutkimuksessa päätellään, että ennen kuin valastus romahdutti Eteläisen jäämeren valaskannat, valaat kierrättivät siellä joka vuosi 12 000 tonnia rautaa. Nykyinen määrä on kymmenesosa siitä.

– Valaskantojen palauttaminen tasolle, jolla ne olivat ennen valaanpyyntiä, palauttaisi tuntuvasti merten ekosysteemien menetettyjä ominaisuuksia, sanoo tutkimusartikkelin toinen kirjoittaja, Smithsonian-instituutin luonnonhistoriallisen museon (siirryt toiseen palveluun) kuraattori Nicholas Pyenson.

Välimeren meriruohon sekaan asetettu laite mittaa merenpohjan happipitoisuutta. Kuva: Hydra Marine Sciences

Meriruohon ja bakteerin suhde torjuu ilmastonmuutosta

Toinen Nature (siirryt toiseen palveluun)-lehdessä juuri julkaistu tutkimus löysi merestä symbioosin, joka auttaa selittämään, mikä tekee meriruohoista ison ja etenkin rivakan hiilinielun. Ne pystyvät ottamaan hiilidioksidia talteen 35 kertaa niin nopeasti kuin trooppiset sademetsät.

Meriruohoniityt ovat myös tuhoutumassa ilmastonmuutoksen vuoksi jopa nopeammin kuin sademetsät. Lisätieto merten niityistä niiden suojelemiseksi on kipeästi tarpeen.

Meriruohoihin päätyy pitkäaikaiseen varastoon miljoonia tonneja hiilidioksidia vuodessa. Samalla meriruohoniityt suojelevat rannikkoja eroosiolta, jota aallot muuten aiheuttaisivat.

Saksalaisessa tutkimuksessa Posidonia oceanica -meriruohon juuristosta löytyi aiemmin tuntematon bakteeri, Celerinatantimonas neptuna. Se muuttaa typpikaasun ravinteeksi, jota kasvi pystyy käyttämään yhteyttämisessä.

Useimpien meriruohoniittyjen elinympäristössä on suurimman osan vuodesta heikosti typpeä. Vaikka sitä on vedessä yllin kyllin molekulaarisena, meriruohot eivät kykene hyötymään siitä ilman bakteerien apua.

P. oceanican käyttämän typen arveltiin ensin olevan peräisin merenpohjan bakteereista, joita on juurien ympärillä, mutta tutkimuksemme osoitti suhteen paljon läheisemmäksi: bakteerit elävät juurien sisällä, kertoo Max Planck -instituutin (siirryt toiseen palveluun) meribiologi Wiebke Mohr.

Symbioosi mikroskoopissa. Vasemmalla meriruohon juuren poikkileikkaus, oikealla fluoresenssikuva bakteereista juuressa. Kuva: Daniela Tienken & Soeren Ahmerkamp / Max Planckin meribiologian instituutti

Meriruoho ottaa lahjan vauhdikkaasti vastaan. Jopa viidennes sen bakteereilta saamasta typestä päätyy lehtien biomassaan jo vuorokaudessa, tutkijat kertovat. Vastalahjaksi bakteerit saanevat kasvilta sokereita.

Tällaisia suhteita tunnetaan ennestään maakasvien ja bakteerien väliltä. Tutkijat arvelevat, että niiltä se on kopioitukin sata miljoonaa vuotta sitten, kun kukkakasveja siirtyi mereen ja alkoi kehittyä meriruohoiksi.

Tutkimusta johtanut Mohr ja hänen kollegansa aikovat seraavaksi selvittää, onko muillakin meriruohoilla ja bakteereilla yhtä läheisiä suhteita kuin Välimeren Posidonia oceanicalla ja Celerinatantimonas neptunalla.

Lue myös:

Yle seuraa ilmasto- ja ympäristöuutisia tässä päivittyvässä artikkelissa. Kerromme tärkeimmät uutiset ilmastokriisistä ja luontokadosta sekä ratkaisut ja teot niiden hillitsemiseksi.

Katso Yle Areenasta:

Suomalaisilla ilmastoaktivisteilla ahdistus on muuttunut toiminnaksi. Planeetta on tulessa! -sarja näyttää millaista on yrittää muuttaa maailmaa ilman rahaa ja valtaa, ilmaiseksi. Sarjassa seurataan kolmea nuorta aktivistia, jotka ovat päättäneet toimia, jotta maapallo pelastuisi ilmastokriisiltä.

Muuttuuko maailma? Minkälaista aktivismi on arjen tasolla? Katso Yle Areenasta. Kuva: Anne Hämäläinen
.
.