Mikroskooppisen pienistä soluista koostuvan kasviplanktonin merkitys koko maapallolle on valtava, sillä noin puolet maapallon ilmakehän hapesta on kasviplanktonin tuottamaa, ja ulapan ravintoverkot kalakantojen tuotantoa myöten ovat riippuvaisia kasviplanktonin muodostamasta perustuotannosta. Merten kasviplanktonin tuotanto onkin noin puolet maapallon nettoperustuotannosta. Kasviplanktonin rooli vesiekosysteemeissä on siis sama kuin vihreiden kasvien rooli maalla, eli hapen ja biomassan tuotanto auringon energian, hiilidioksidin, veden ja kasvuravinteiden avulla.
Kasviplankton on paljon muutakin kuin sinilevät
Itämeren kasviplanktonyhteisöstä suurimman huomion saavat yleensä osakseen sinilevät. Sinilevät lukeutuvat kasviplanktoniin ekologisen roolinsa vuoksi huolimatta siitä, että ne ovat bakteereita.
Sinilevien saama huomio on kielteistä, onhan sinilevien liiallinen runsaus yksi helpoimmin paljain silmin havaittavista Itämeren rehevyyden ilmentäjistä. Kielteisyyteen vaikuttaa hyvin oleellisesti myös se, että sinilevät voivat tuottaa useita erilaisia hermo- ja maksamyrkkyjä sekä muita terveyshaittaa aiheuttavia yhdisteitä.
Kasviplankton kuitenkin käsittää todella paljon muutakin kuin sinilevät. Pelkästään Itämerestä tunnetaan tällä hetkellä noin 2 000 kasviplanktonlajia. Nykytieto on kuitenkin todennäköisesti vielä varsin vajavaista, koska kasviplanktonin biodiversiteetistä eli monimuotoisuudesta saadaan jatkuvasti uutta tietoa etenkin geneettisten tutkimusmenetelmien avulla.
Nykyään kasviplanktonin monimuotoisuutta tutkitaan lajimäärien ja -koostumuksen tutkimuksen lisäksi yhä enemmän myös funktionaalisen eli toiminnallisen monimuotoisuuden näkökulmasta. Toiminnallisen monimuotoisuuden tutkiminen perustuu siihen, että eri kasviplanktonlajeilla on useita erilaisia toimintoja. Näistä ravintoverkon kannalta oleellisia ovat muun muassa sopivuus eläinplanktonin ravinnoksi, typensidonta ja haitallisuus muille ravintoverkon eliöille.
Erilaisia kasviplanktonsoluja mikroskooppikameralla kuvattuna. Kuvan oikeassa alareunassa näkyy 20 µm (0,02 mm) mittajana. © Sirpa Lehtinen
Lajien ja monimuotoisuuden alueellinen vaihtelu ja pitkäaikaismuutokset ovat kiinnostavia
Vaikka avomerialueilla yhdeltä seurantapisteeltä otettu vesinäyte voi edustaa varsin laajaa aluetta, rannikoilla ja saaristoissa tilanne on toinen. Jo pelkästään Suomen rannikko- ja saaristoalueilla kasviplanktonyhteisön lajikoostumus vaihtelee huomattavasti eri alueiden välillä (Lehtinen ym. 2017).
Lajikoostumuksen vaihtelu ei selity pelkästään alueellisten ympäristömuuttujien perusteella. Lajikoostumukseen ja alueen kasviplanktonin lajirikkauteen vaikuttaa muun muassa se, miten hyvin alue on yhteydessä ympäröiviin vesialueisiin. Esimerkiksi läntisen Suomenlahden ulkosaaristossa, joka on suoraan yhteydessä ympäröiviin laajoihin vesialueisiin, kasviplanktonin lajimäärä on tutkimusten perusteella suurempi kuin muilla Suomen rannikkoalueilla.
Kasviplanktonin monimuotoisuuden pitkäaikaismuutoksia on tarkasteltu koko Itämeren kattavan seuranta-aineiston avulla. Tulokset osoittivat, että kasviplanktonin sukutason monimuotoisuus seurantanäytteissä on kasvanut 1960-luvulta 2000-luvulle. Tulos on erityisen mielenkiintoinen siksi, että monimuotoisuuden väheneminen on yleinen huolenaihe myös Itämerellä. Tutkimusjulkaisun nimi olikin “Against the tide: Recent diversity increase enhances resource use in a coastal ecosystem” (Olli ym. 2014).
Tutkimuksessa huomioitiin lajitiedon sekä menetelmien kehitys vuosikymmenten aikana, joten niiden ei pitäisi vaikuttaa tulokseen. Tulos on siis hyvin kiinnostava, ja saa pohtimaan lisäkysymyksiä siitä, millaisin eri tavoin kasviplanktonin monimuotoisuutta voisi mitata, ja mitä kasviplanktonin monimuotoisuuden muutokset voivat ilmentää.
Suomenlahden kasviplanktonin kevätyhteisöä mikroskooppikameralla kuvattuna. Kasviplanktonin vuotuinen biomassahuippu ajoittuu niin sanottuun kevätkukintaan. Kevätkukinnalle tyypilliset pii- ja panssarisiimalevät eivät kuitenkaan muodosta sinilevien tapaan näyttäviä pintaesiintymiä eivätkä ne aiheuta terveysriskiä, joten yleisessä keskustelussa kasviplanktonin kevätkukinta jää usein loppukesän sinileväkukintojen varjoon. Kuvan oikeassa alareunassa näkyy 50 µm (0,05 mm) mittajana. © Sirpa Lehtinen
Toiminnallisiin ominaisuuksiin ja monimuotoisuuteen perustuvista indikaattoreista apua Itämeren tutkimiseen
Vaikka kasviplanktonlajisto vaihtelee alueittain, tietyt perustoiminnot ovat yleensä merkityksellisiä kaikissa vesiekosysteemeissä huolimatta siitä, että eri alueilla näitä ominaisuuksia voivat ilmentää eri lajit. Kasviplanktonin kokonaisbiomassan, lajikoostumuksen ja sinileväkukintojen seurannan lisäksi myös kasviplanktonlajien toiminnallisia ominaisuuksia tutkitaan SYKEssä.
SYKEn merikeskuksessa olemme kehittäneet Suomen seuranta-aineistoa hyödyntäen menetelmän, jota voidaan käyttää arvioitaessa kasviplanktonkoostumuksen vaikutuksia ylemmille ravintoverkon tasoille (Lehtinen ym. 2016). Menetelmässä tarkastellaan kasviplanktonyhteisön toiminnallisia ominaisuuksia ja niissä tapahtuneita muutoksia yhteisöaineiston pohjalta. Kasviplanktonin toiminnalliset ominaisuudet, joita menetelmässä tarkastellaan, ovat sopivuus eläinplanktonin ravinnoksi, haitallisuus, koko ja se, pystyykö laji yhteyttämisen lisäksi hyödyntämään myös hiukkasmaista ravintoa (auto- vs. miksotrofia). Itämerellä myös typensidonta on alueellisen merkittävyytensä vuoksi tarkasteltavien ominaisuuksien joukossa.
Jatkossa tavoitteena on kehittää yhä suoremmin kasviplanktonin toiminnallisiin ominaisuuksiin pohjaava ravintoverkon tilaa ilmentävä indikaattori. Tätä varten tarvitsemme tietoa kasviplanktonlajien toiminnallisista ominaisuuksista. Uskon, että kasviplanktonin monimuotoisuuden tutkimuksesta − mukaan lukien sekä lajitason monimuotoisuus että toiminnallinen monimuotoisuus − saadaan jatkossa suurta hyötyä Itämeren tilaa ilmentävien indikaattorien kehitystä silmällä pitäen.
Sirpa Lehtinen työskentelee erikoistutkijana SYKEn meriekologian tutkimuslaboratoriossa, joka on osa suomalaisen merentutkimuksen Finnish Marine Research Infrastructure FINMARI-konsortiota. Hän tutkii muun muassa Itämeren kasviplanktonin ekologiaa ja biodiversiteettiä ja vastaa Itämeren kasvi- ja eläinplanktonseurannan koordinoinnista Suomessa.