Rakkolevä ja meriajokas voivat suojata kalkkikuorisia eliöitä merten happamoitumiselta

Monesti ensimmäinen ilmastonmuutoksesta mieleen tuleva seikka on lämpötilan vääjäämätön nousu. Meriekosysteemeissä ilmastonmuutos aiheuttaa lämpenemisen lisäksi meriveden happamoitumista, jolla saattaa olla huomattavasti lämpenemistä suuremmat vaikutukset merten eliöstölle. Merivesi happamoituu, koska ilmakehän kasvava hiilidioksidipitoisuus kiihdyttää hiilidioksidin liukenemista meriveteen.

Näin valtameret imevät itseensä ihmiskunnan tupruttamaa hiilidioksidia. Samalla kuitenkin meriveden kemiallinen koostumus muuttuu. Siitä tulee happamampaa, eli meriveden vetyionien määrä kasvaa ja happamuutta (käänteisesti) kuvaava pH-arvo laskee.

Kalkkikuoristen lajien kuten simpukoiden, korallien ja monien planktisten eliöiden kuoren rakennusaine on kalsiumkarbonaatti. Meriveden happamoituessa kuoren muodostamisesta tulee vaikeampaa. Tämä johtuu siitä, että vetyionien määrän kasvaessa osa meriveden karbonaatista muuttuu bikarbonaatiksi, joka ei kelpaa kuoren rakennusaineeksi.

Happamoituminen kiihdyttää myös kalkkikuoren liukenemista takaisin veteen. Tämä aiheuttaa kuoreen epämuodostumia ja halkeamia, ja happamoitumisen edetessä kuoren rakentamiseen kuluu yhä enemmän energiaa. Ilmiö heikentää monien lajien selviytymismahdollisuuksia.

Monet kalkkikuoriset eliöt ovat avainlajeja, jotka ovat tärkeitä ekosysteemien toiminnan kannalta. Korallit rakentavat elämää kuhisevia ekosysteemejä mataliin trooppisiin (ja syviin pohjoisiin) vesiin. Kalkkikuoriset planktonlevät muodostavat valtamerten ravintoverkon perustan. Itämerellä tärkeitä kalkkikuorisia pohjaeläimiä ovat esimerkiksi sinisimpukka, liejusimpukka ja merirokko.

Suurikokoiset levät ja kasvit, kuten Itämerellä rakkolevä ja meriajokas, muodostavat rannikkoalueilla tiheitä metsiköitä. Helsingin yliopiston tutkimuksessa on havaittu yhteyttämisen olevan näissä tiheiköissä erittäin nopeaa ympäri vuoden. Kun vedessä elävä kasvi yhteyttää, se ottaa tarvitsemansa hiilidioksidin suoraan vedestä, jolloin meriveden pH nousee.

Itämerellä happamoitumisen on ennustettu etenevän eli veden keskimääräisen pH:n laskevan noin 0,3 – 0,4 yksikköä vuosisadan loppuun mennessä. Hiilidioksidi liukenee tehokkaasti kylmään veteen. Itämeren alhaisen suolapitoisuuden vuoksi meriveden luontainen puskurointikyky on heikko, ja happamoituminen voi edetä paljon nopeammin kuin valtamerissä.

Levämetsät ja meriajokasniityt kuuluvat maailman tehokkaimpiin hiilinieluihin. Esimerkiksi meriajokas kaappaa runsaasti vedessä ajelehtivaa kasviainesta, ja hautaa hiilen pohjasedimenttiin tuhansiksi vuosiksi.

Meriajokkaat ja suuret levät kasvavat matalissa rantavesissä, joissa valoa on tarjolla runsaasti, ja fotosynteesinopeus on siksi korkea. Rakkolevämetsiköissä ja meriajokasniityillä pH saattaa nousta päivän aikana jopa yhden pH-yksikön yhteyttämisen vaikutuksesta, kun kasvit ottavat liuennutta hiiltä merivedestä.

Esimerkiksi Saksan Kielissä tehdyissä tutkimuksissa  havaittiin rakkolevän nostavan meriveden pH:ta 0,3 yksikköä emäksisemmäksi valoisana aikana. Vastaavasti yöllä, kun yhteyttäminen loppuu, happamuus kasvaa ja pH laskee takaisin aiemmalle tasolle tai alemmas.

Nostamalla meriveden pH:ta yhteyttämisen kautta suurikokoiset kasvit ja levät tarjoavat suojan happamoitumista vastaan monille niiden seassa eläville kalkkikuorisille eliöille. Suojavaikutus on ajallisesti rajattu, koska se tapahtuu ainoastaan päiväsaikaan, mutta tästä huolimatta se tarjoaa kalkkikuorisille lajeille aikaikkunan, jonka turvassa ne voivat rakentaa tukirankaansa.

Matalissa lahdissa, joissa kasvibiomassaa on paljon suhteessa vesitilavuuteen, kasvillisuuden vaikutus voi olla huomattavan suuri. Esimerkiksi valtamerien vuorovesilammikoissa makrolevät muuttavat meriveden kemiaa merkittävästi ja tekevät siitä erittäin suotuisan ympäristön kalkkikuorisille lajeille, ja erityisesti niiden poikasvaiheille.

Sen lisäksi että rakkolevä ja meriajokas tuottavat elinympäristön monipuoliselle kasvi- ja eläinlajistolle, ne suojelevat sen piirissä eläviä lajeja ihmisen aiheuttamilta globaaleilta ympäristömuutoksilta. Tämän vuoksi näiden elinympäristöjen säilyttäminen on tulevaisuudessa äärimmäisen tärkeää.

Ilmastonmuutos vaarantaa merilajien säilymisen Suomen rannikkoalueilla

Ilmastonmuutoksen on ennustettu lisäävän sademääriä, mikä johtaa Itämeren makeutumiseen. Monet ekologisesti merkittävät merilajit, kuten rakkolevä, sinisimpukka ja meriajokas, esiintyvät Suomen rannikon vähäsuolaisessa vedessä sietokykynsä äärirajoilla. Ennustettu makeutuminen saattaa aiheuttaa monien lajien häviämisen Suomen vedenalaisesta luonnosta.

Itämeren suolapitoisuus laskee etelästä pohjoiseen. Lähellä Tanskan salmia suolapitoisuus on lähellä valtameren lukemia, kun taas Pohjanlahden perukoilla ollaan jo lähes makeassa vedessä. Hangon edustalla merivesi on suolaisuudeltaan kuin kalakeittoa.

Kun kuljetaan kohti pohjoista, suolapitoisuus muuttaa lajistoa. Merilajit katoavat yksi toisensa jälkeen. Jo eteläisellä itämerellä jäävät pois meritähdet ja taskurapu, sitten vähitellen kampela, korvameduusa, meriajokas, sinisimpukka, rakkolevä, merirokko.

Rakkolevä ja sinisimpukka putoavat kelkasta Vaasan seudulla.  Matkalla tilalle hyppää makean veden lajistoa, mutta kelkkaan jää tyhjää. Suurikokoisia, monivuotisia leviä, jotka voisivat ottaa rakkolevän paikan ja kiinnittyä koville merenpohjille, ei makean veden lajeista löydy.

Rakkolevästä eriytynyt pikkuhauru kestää jonkin verran alhaisempaa suolapitoisuutta kuin rakkolevä, mutta se on kooltaan pienempi eikä kykene ylläpitämään yhtä runsasta eliöyhteisöä kuin isompi serkkunsa. Pikkuhaurukin tipahtaa kyydistä hieman Vaasan pohjoispuolella.

Jos avainlajit katoavat ekosysteemistä, monet niistä riippuvaiset lajit menettävät elinympäristönsä. Suomen etelä- ja lounaisrannikolla rakkolevä ja meriajokas muodostavat vedenalaisia metsiä ja niittyjä, jotka kuhisevat selkärangattomia: katkoja, leväsiiroja, kotiloita, simpukoita.

Näitä syövät kalat lymyilevät kasvillisuuden seassa. Sekä rakkolevä että meriajokas ovat avainlajeja, jotka muodostavat tärkeän elinympäristön selkärangattomille ja kalanpoikasille. Seurauksena saattaa olla dominoefekti, jossa monimuotoisuus köyhtyy nopeasti eri lajiryhmissä.

Lisääntyneiden sademäärien on ennustettu siirtävän suolapitoisuuden gradientteja kohti etelää Itämeren makeutuessa. Nykyään Vaasan seudulla tavattavan suolapitoisuuden on ennustettu siirtyvän Saaristomerelle vuosisadan loppuun mennessä. Monille lajeille tämä tarkoittaa suotuisan elinympäristön kutistumista.

Ilmastonmuutos muuttaa Itämerta nopeasti, vaikka ihmisen silmin vaikutukset saattavat näyttää hitailta. Itämeren lajiston ja evoluution kannalta muutokset ovat nopeita. Useimmat merilajit eivät ole sopeutuneet Itämeren alhaisimpiin suolapitoisuuksiin tuhansien vuosien aikana.

Jos lajisto ei pysty sopeutumaan laskevaan suolapitoisuuteen, Suomen vedenalaisen luonnon monimuotoisuus saattaa köyhtyä merkittävästi. Tämä olisi menetys myös koko Itämeren mittakaavassa, sillä Itämeren pohjoisten osien, Suomen ja Ruotsin polveilevat ja kallioiset rantaviivat luovat ainutlaatuisen elinympäristön.

Rannikkoalueiden lajistoon vaikuttavat tulevaisuudessa suolapitoisuuden lisäksi myös muut tekijät, kuten ilmastonmuutoksen aiheuttama meriveden happamoituminen, lämpeneminen ja jääpeiteajan väheneminen. Ilmastonmuutoksen on ennustettu kiihdyttävän myös rehevöitymistä. Näiden tekijöiden yhteisvaikutukset rannikkoekosysteemeihin tunnetaan toistaiseksi puutteellisesti, ja siksi tutkimusta tarvitaan lisää.

Itämeren tulevaisuutta voi pohtia keittiöön sijoittuvan vertauksen kautta. Kuvittele, että joku kaataisi kalakeittoon hiljalleen lisää vettä ja laittaisi levyn ykköselle. Tämän hetkisen käsityksen mukaan vuosisadan lopulla keitto on lämmintä ja vähäsuolaista. Tutkimus auttaa ymmärtämään, mitkä eliölajit tällaisessa liemessä selviävät parhaiten.