merentutkimus

Planktonien salattu elämä paljastuu

Pe, 05/22/2015 - 12:41 By Jari Mäkinen
Kuva Laurence Bianchini

Muistatko kapteeni Cousteaun ja hänen punaisen piponsa sekä Calypso -laivan?

Jos et, niin ei haittaa, sillä tässä on 2000-luvun ranskalaistutkimusalus: Tara, metallinen purjelaiva, jolla nuoret tutkijaryhmät ovat kiertäneet niin arktisia meriä kuin Välimertakin. Komeita kuvia ja tunnelmia Taran matkoista on heidän nettisivuillaan – sekä jutun lopussa olevassa lyhyessä videossa.

Tara-aluksella on myös tehty kunnon tiedettä, ja tänään perjantaina julkaistava Science-lehden erikoisnumero keskittyy kertomaan Taralla tehdyistä, osin jopa mullistavista planktonlöydöistä. 

Alukselta on otettu säännöllisesti vesinäytteitä eri merialueilta ja näiden perusteella kansainvälinen biodiversiteettiä tutkiva ryhmä on onnistunut tekemään erinomaisen katsauksen planktonin esiintymiseen, olemukseen, erilaisuuteen, vuorovaikutukseen ja paljoon muuhun niihin liittyvään. 

Omituinen planktonmaailma

Planktoniksi kutsutaan kaikkia vedessä vapaasti eläviä mikroskooppisia eliöitä, jotka kasvavat ja leijuvat vedessä vapaasti merivirtojen mukana liikkuen. Planktonia on paljon erilaista, niin kasvi-, eläin- kuin bakteerityyppistä. 

Noin 90% merien biomassasta on planktonia.

Vaikka sademetsiä ajatellaan yleensä alueina, missä on valtavasti erilaisia kasvi- ja eläinlajeja, ja jotka ovat maapallon keuhkot, niin Taran tutkijoiden mukaan merien plankton muodostaa kokonaisuudessaan monimuotoisemman ekosysteemin. 

Lisäksi plankton tuottaa noin puolet kaikesta ilmaan tulevasta hapesta, auttavat tuhoamaan hiilidioksidia ja ovat pohjana pitkälle ravintoketjulle, joka johtaa meristä kuivalle maalle saakka.

Tähän saakka tunnettiin jotakuinkin 11 000 erilaista planktontyyppiä, mutta Taran havaintojen mukaan niitä on ainakin kymmenkertaisesti.

Massiivinen geenikartta

Kenties merkittävin Taran tulos on laaja geenikartta, johon saadaan materiaalia noin 35 000 bakteerinäytteestä, 5000 uudesta viruksesta ja noin 150 000 yksisoluisesta eliöstä.

Näistä 579 on tähän mennessä tutkittu tarkasti ja tuloksena on ollut noin 40 miljoonaa geeniä viruksista, mikrobeista ja mikroskooppisista eliöistä, jotka olivat niin yksisoluisia leviä kuin monimutkaisempiakin eliöitä. Näistä noin 80% on tähän saakka tuntemattomia. Tai ellei tuntemattomia, niin ainakin tarkemmin rekisteröimättömiä.

“Tämä on suurin koskaan tehty DNA-kartoitus meritutkimuksessa”, sanoo Patrick Wincker Ranskan kansallisesta geenitutkimuskeskuksesta, Genoscopesta.

“Planktonin biodiversitetti on paljon suurempi, kuin olemme aiemmin ymmärtäneet.”

Näytteitä oli käytössä kaikilta maailman meriltä vuosien 2009 ja 2013 välillä. Tara kulki noin 30 000 km ja sen mukana olleet kansainväliset tutkijaryhmät keräsivät näytteitään niin pintavesistä kuin kilometrin syvyydestä, ja kaikkialta siltä väliltä.

Miten plankton elää ja toimii?

Havaintomateriaalin ja siitä tehtyjen tietokonesimulaatioiden perusteella saatiin myös selville miten erimuotoiset planktontyypit vuorovaikuttavat ja elävät keskenään. Kävi ilmi, että suurin osa planktonista on parasiitteja: ne elävät toistensa avulla ja kustannuksella kierrättäen ravinteita meressä takaisin ravintoketjuun.

Löytöjen avulla voidaan ymmärtää paremmin maailmanlaajuista merien ekosysteemin dynamiikkaa ja rakennetta.

Tähän liittyvät myös havainnot siitä miten planktonin määrä ja koostumus riippuvat meriveden lämpötilasta, happamuudesta ja ravinnepitoisuudesta. Tärkein määräävä tekijä on yllättäen lämpötila. 

Taran havainnoista löydettiin aiemmin tuntematon planktonin luonnollinen rajavyöhyke, joka eristää toisistaan Intian valtamerellä ja eteläisellä Atlantilla olevat planktonpopulaatiot. Etelä-Afrikan nokka etelässä toimii ikään kuin rajana, joka kylmine merivirtoineen pitää eri merien planktonit omilla puolillaan lähes kokonaan – vain pieni määrä lajeja on päässyt levittäytymään kummallekin puolelle. 

Yllättävän suuri yhteys planktonin määrän ja meren lämpötilan välillä tuo uuden tekijän myös ilmastonmuutoksen tutkimiseen. Lämpenevät meret tuottavat lisää planktonia ja se vaikuttaa edelleen hiilen sitomiseen sekä hapen tuottamiseen. Se tietää myös lisää leväkukintoja, jotka puolestaan muuttavat merten kokonaisekosysteemejä – ja merten vuorovaikutusta ilman kanssa. 

Nyt julkaistut tulokset ovat peräisin siitä, mitä tutkimusmatkoilta saatiin tietoon yleisesti ja tarkemmista havainnoista pienestä osasta näytteitä. Vain noin 2% on ehditty käydä kunnolla läpi. 

Ikkuna planktonmaailmaan on vasta saatu auki ja luvassa on varmasti vielä uusia yllätyksiä!

Havsforskarna kutsuu tutkimaan ja suojelemaan merta

Pe, 05/16/2014 - 09:41 By Toimitus
Sukeltaja

Koulutushanke haluaa saada nuoret ymmärtämään meren ja merentutkimuksen arvon. Idea luentokiertueeseen syntyi meloessa Tongan saarilla.

Ajatus kouluille suunnatusta Itämeri-luentokiertueesta sai alkunsa kaukana kotoa, kun tutkimusmatkailija Patrik ”Pata” Degerman ja Helsingin yliopiston Itämeren tutkimuksen professori Alf Norkko olivat melomassa Tongan Ha’apai-saariryhmällä.

"Istuimme autiolla saarella ja puhuimme merestä ja siitä, miten ihmisen jalanjälkiä löytyy nykyisin jopa planeettamme autioimmilta saarilta", Norkko kertoo. "Kun astuu maihin paratiisisaarella, löytää rannalta muovipulloja ja rantasandaaleja".

Miehet päättelivät, että muutos on mahdollista vain nuorten kautta.

Syntyi idea Havsforskarna (Merentutkijat) -koulutushankkeesta, jossa pyriytään herättämään nuorten mielenkiinto merentutkimukseen ja sitoutuminen mereen liittyviin kysymyksiin. Tvärminnen eläintieteellisen aseman koordinoima luentokiertue on vieraillut tänä keväänä 11 ruotsinkielisessä lukiossa.

Voittajat Tvärminneen

Pata Degerman kutsuu itseään nyky-Suomen ainoaksi tutkimusmatkailijaksi – eikä syyttä: hän on kiipeillyt kaikilla mantereilla ja vieraillut kuudella alueella, jossa ihminen ei ole aiemmin käynyt. Kaiken takana on vahva motivaatio.

Koulutushankkeessa Degermanin rooli liittyy tunnetason sitouttamiseen, kun taas Norkko vastaa tiedollisesta puolesta. Yhdistelmä toimii hyvin kouluissa, ja opiskelijat ovat antaneet myönteistä palautetta. Monet ovat ottaneet yhteyttä varmistuakseen, että pääsevät osallistumaan.

Norkko kertoo, että hankkeen seuraava vaihe on jo alkanut: hankkeeseen liittyvässä kilpailussa opiskelijat tekevät videofilmejä aiheesta ”Miksi Itämeri on tärkeä minulle?”.

"Voittajat pääsevät Tvärminneen neljäksi päiväksi tänä syksynä. He saavat veneillä, ottaa näytteitä, halutessaan sukeltaa, analysoida tulokset ja keskustella aseman tutkijoiden kanssa", sanoo Norkko.

Hanke on osa suurempaa kokonaisuutta, jonka rahoittajana toimii Svenska kulturfonden. Tarkoituksena on vahvistaa Tvärminnen roolia Itämeren ekologiaa koskevan tutkimuksen ja koulutuksen johtavana osaamiskeskuksena. Kulturfondenin projektin ansiosta on lisäksi perustettu kaksi määräaikaista tutkijan tehtävää koulutushankkeen ulkopuolella.

Merentutkimus on yhteistyötä

Hanke kannustaa nuoria miettimään, mitä he voivat tehdä Itämeren puolesta, Norkko selittää. On tärkeää osoittaa, miten jännittävää tutkimus on. Alf Norkko haluaa näyttää, miten kiinnostavaa luonnontiede on ja miten tärkeää on yhteistyö biologien, kemistien, fyysikoiden, taloustieteilijöiden ja historioitsijoiden välillä. Nykyinen merentutkimus on paljon muutakin kuin meribiologiaa.

"Meriekosysteemi on monitahoinen, ja esimerkiksi ympäristöongelmien ratkaisemisen edellyttää laajaa yhteistyötä", Norkko jatkaa. "Korostamme meriekosysteemiä koskevan perustutkimuksen roolia, sillä konkreettiset toimenpiteet perustuvat juuri siihen".

Teksti on käytännössä kokonaan Helsingin yliopiston tiedotteesta, jonka on kirjoittanut Karin Hannukainen. Kuva on Havforskarnan Facebook-sivulta.

Tiedetuubi Ilmatieteen laitoksella

Tiedetuubi kävi vierailulla Ilmatieteen laitoksella ja tapasi siellä Suomen Etelämanner-logistiikan johtajan Mika Kalakosken, Finnarp 2013 -retkikunnan johtajat Petri Heinosen ja Hanna Leistin, sekä laitoksen merentutkimusosaston päällikön Jari Haapalan, joka esitteli jännää Argo-poijua.

Tarina jatkuu vielä ensi viikolla Sentinel-1 -satelliitilla ja sillä, miten satelliittien avulla saadaan tietoja pohjoisista alueista.

Videon on toimittanut Jari Mäkinen ja kuvannut Markus Hotakainen. Lisäkuvitus on Ilmatieteen laitokselta sekä Euroopan avaruusjärjestöltä.