Elämän monimuotoisuus eli biodiversiteetti

Meret, jotka peittävät noin 70 % koko maapallon pinta-alasta, ovat biologisesti erittäin lajirikkaita. Maapallon eliöt ovat jakautuneet noin 40 eri pääjaksoon, joista noin 15 pääjaksoa esiintyy vain meressä. Siellä asustaakin tuhansiin eri lajeihin kuuluvia kaloja, äyriäisiä, nisäkkäitä, mikro-organismeja ja kasveja, jotka kuuluvat tuhansiin eri lajeihin. Eniten meressä on eri mikrobilajeja.

Kaikille näille eliöille on ominaista, että ne ovat sopeutuneet elämään merivedessä. Merivesihän on suolaista, ja valtamerissä suolapitoisuus on noin 35 promillea. Itämeressä suolapitoisuus on alle 13 promillea, ja sitä sanotaan murtovedeksi. Alhaisen suolapitoisuuden vuoksi siellä viihtyy sekä makean että suolaisen veden eliöstöä.

Ensimmäiset monisoluiset eliöt kehittyivät meressä ediacarakauden aikana noin 600-670 miljoonaa vuotta sitten. Ennenkuin ensimmäiset elämän muodot ilmestyivät maalle siluurikaudella noin 440-410 miljoonaa vuotta sitten, elämä merissä oli kehittynyt jo varsin monimuotoiseksi . Elämä syntyi siis meressä. Aikojen kuluessa evoluutio ja valintapaineet ovat synnyttäneet uusia lajeja, sekä maalle että mereen.

Meret ja pinnan alapuolinen elämä ovat vieläkin osittain suuri arvoitus, sillä suurta osaa merestä ei ole ihminen koskaan tutkinut. Tutkimus on pääasiassa keskittynyt matalan meren alueille, missä lajirikkaus on runsainta ja tutkimus helpointa. Niinpä näistä alueista tiedetäänkin eniten. On arvioitu, että jopa miljoonia uusia lajeja saattaa asustaa vielä tutkimattomilla meren pohjilla ja suurissa syvänteissä.

Meret ovat monella tapaa monimuotoisia; siellä on monenlaisia elinalueita, pieniä ekosysteemejä, jotka luovat yhdessä monimuotoisen, suuren meriekosysteemin. Ekosysteemi voi siis olla pienen alueen kattava tai koostua suuren alueen kaikista pienistä ekosysteemistä. Kattaa ekosysteemi suuren tai pienen alueen, siihen kuuluu elottoman aineen lisäksi kaikki alueella elävät kasvit ja eläimet.

Jokaisella ekosysteemillä on ainutlaatuinen eläin-, kasvi- ja mikrobilajisto sekä ominaiset fysikaaliset olosuhteet kuten valon määrä, lämpötila, ravinteet ja virtaukset. Meressä voi olla esim. syvänmeren-, rannikko-, joensuisto-, merilevävyöhyke-, ym. ekosysteemejä, ja niissä kaikissa on omanlaisensa eliöstö ja olosuhteet.

Mitä monimuotoisemmat ovat alueen fysikaaliset ominaisuudet, sitä enemmän lajeja alueella viihtyy. Alueella elävien lajien monimuotoisuutta mitataan diversiteetti-indeksillä. Tämä huomioi alueella elävien lajien määrän sekä yksilömäärien jakautumisen lajia kohti. Lajin sisälläkin on monimuotoisuutta eli diversiteettiä; jokaisella yksilöllä on oma yksilöllinen perimänsä, geenit, jollaisia ei ole kenelläkään muulla maailmassa.

Diversiteetti ekosysteemien tasolla, lajien tasolla ja lajin sisäisellä tasolla ovat kaikki yhtä tärkeitä. Ne ovat myös riippuvaisia toisistaan. Esim. jos lajin sisäinen geneettinen sisältö köyhtyy, lajilla ei ennen pitkää ole tulevaisuutta. Toisen lajin väheneminen tai häviäminen voi aiheuttaa toisen lajin räjähdysmäisen runsastumisen. Tämä puolestaan kuormittaa ekosysteemiä liikaa ja järkyttää sen tasapainoa, ja samalla heikentää muiden eliöiden elinmahdollisuuksia ekosysteemissä. Jos tietyn ekosysteemin ympäristötekijät häiriintyvät, häiriintyy myös siinä elävien eliöiden elämä jne.

Loppujen lopuksi maapallo on yhtä suurta ekosysteemiä, ja siinä olevien pienempien ekosysteemien on säilyttävä, jotta maapallon suurin ekosysteemi, biosfääri, voisi toimia häiriöttä. Siispä me kaikki, ihmiset, eläimet, kasvit ja eloton luonto tarvitsemme toinen toistamme; emme ole toinen toistamme arvokkaampia, vaan kaikki olemme toinen toisellemme yhtä tärkeitä.

Ravintoketjut

Kaikki ekosysteemit koostuvat elottoman luonnon lisäksi elollisesta luonnosta. Elollisen luonnon osakkaat tarvitsevat toinen toistansa, sillä niistä rakentuu ns. ravintoketju, tai vielä monipuolisempi ravintoverkko. Ravintoverkkoon tai -ketjuun kuuluu tuottajia, kuluttajia ja hajottajia.

Tuottajia ovat vihreät kasvit, levät ja kasviplankton. Ne kykenevät yhteyttämään, eli muodostamaan hiilidioksidista ja vedestä auringonvalon avulla happea ja sokeria. Sokeria ne tarvitsevat omiin elintoimintoihinsa. Niinpä tuottajat ovat täysin riippuvaisia fysikaalisista olosuhteista. Sokeri on myös kuluttajien ravintoa.

Kuluttajat hyötyvät tuottajien valmistamasta sokerista joko suoraan tai välillisesti. Suoraa vihreitä kasveja tai itse asiassa kasvien valmistamaa sokeria ravinnokseen käyttävät eläimet ovat kasvissyöjiä. Ne ovat ns. ensimmäisen asteen kuluttajia. Välillisesti kasveista ovat riippuvaisia myös lihansyöjät. Nämä toisen tai korkeamman asteen kuluttajat käyttävät ravinnokseen joko kasvissyöjiä tai toisia lihansyöjiä, ja ovat näin petoja.

Maapallon jätehuoltajia ovat hajottajat, eli mm. bakteerit, alkueläimet ja monet äyriäiset. Ne käyttävät ravinnokseen kaikkea kuollutta eloperäistä ainesta, eli kuolleita kasveja ja eläimiä. Samalla kun ne hajottavat kuolleen aineksen ravinnokseen, vapautuu veteen tai maaperään monia tärkeitä mineraaleja ja ravinteita. Nämä ravinteet ovat kasveille käyttökelpoisessa muodossa, ja näin ravinnon kiertokulku ravintoketjussa voi jatkua eteenpäin.

Meren ravintoketjut

Meressä on monenlaisia ekosysteemejä, ja lähes ääretön määrä ravintoketjuja ja -verkkoja. Merten ravintoketjut poikkeavat terrestrisistä (maalla olevista) ravintoketjuista eniten siinä, että kasvillisuutta on meressä huomattavasti vähemmän kuin maalla. Osan tästä kompensoi vihreä kasviplankton, jota meressä on valtavasti. Kaiken kaikkiaan tuottajat, kuluttajat ja hajottajat ovat meressä hyvin edustettuina.

Seuraavassa on esimerkkinä yksi mahdollinen ravintoketju, jossa pullonokkadelfiinikin on mukana.

Tuottaja: Esim. jokin kymmenistä kasviplanktonlajeista. Kasviplankton on mikroskooppisen pieni organismi, jossa on viherhiukkasia. Se siis tuottaa meressä leijaillessaan sokeria. Kasviplankton viihtyy meren pintavesissä. Syvissä vesissä sitä ei tavata, sillä auringonvalo ei ulotu muutamaa kymmentä metriä syvemmälle. Kasviplanktonin sokerintuotantohan riippuu täysin auringonvalosta; ilman aurinkoa ei synny sokeria.

1. asteen kuluttaja: Eläinplanktonit käyttävät ravintonaan kasviplanktonia. Myös eläinplankton on mikroskooppisen pientä. Eläinplankton viihtyy siellä missä ravintonsakin, kasviplanktonit, tosin eläinplanktonia tavataan syvemmälläkin, sillä kasviplanktonia vajoaa jatkuvasti syvempiin vesiin. Eläinplanktoniin kuuluvat mm. vesikirput, hankajalkaiset, krillit sekä monien eläinten toukkamuodot.

2. asteen kuluttajat: Eläinplanktonia syövät eläimet, kuten madot, kalmarit, tietyt kalat (mm. silli ja kilohaili) sekä myös hetulavalaat (esim.sinivalas syö pääasiassa krilliä) ovat 2. asteen kuluttajia.

3. asteen kuluttajat: Esimerkiksi sillin poikasia syövät monet petokalat ovat 3. asteen kuluttajia.

Myös muut petoeläimet, kuten esim. aikuisilla silleillä herkuttelevat pullonokkadelfiinit kuuluvat tähän ryhmään. Delfiineillä, jotka ovat jo hyvin korkealla ravintoketjussa, on myös omat saalistajansa, hait ja miekkavalaat, jotka ovat merien huippupetoja.

Hajottajat: Meren pohja kuhisee elämää: siellä on ääretön määrä bakteereita, matoja, yksisoluisia alkueläimiä ja äyriäisiä (esim.katkarapu, kilkki) ym. Nämä hajottavat ravinnokseen meren pohjaan vajonneet kasvien osat, eläinten jätökset sekä kuolleiden eläinten ruhot. Näin kaikkien kuolleet eliöt hajoavat merenpohjassa loppujen lopuksi ravinteiksi, joita meren kasvit ja plankton puolestaan tarvitsevat.

Ravintoketjuille on tyypillistä, että alemmilla tasoilla olevien eliöiden massasta vain murto-osa kasautuu seuraavan tason massaksi. Esimerkiksi, jotta
1. asteen kuluttajan biomassa kasvaisi yhdellä kilolla, sen täytyy käyttää ravinnokseen useita kiloja tuottajaravintoa. Suurin osa ravinnosta häviää siis eliön käyttämänä energiana ravintoketjusta pois.

Joidenkin aineiden pitoisuudet kuitenkin kasvavat siirtyessään alemmalta tasolta toiselle, sillä ne kerääntyvät elimistöön. Valitettavasti nämä aineet ovat usein haitallisia. Esim. PCB, joka on haitallinen ympäristömyrkky, rikastuu ravintoketjussa seuraavasti: kasviplanktonissa sitä saattaa olla vain pieni määrä, sitä syövässä eläinplanktonissa jo enemmän, sillä eläinplankton on syönyt paljon kasviplanktoneita, joissa on PCB:tä. Silli, joka puolestaan syö paljon eläinplanktoneita, saa elimistöönsä jo aikamoisen annoksen PCB:tä.

Huonoimmassa asemassa ovat ravintoketjun yläpäässä olevat ns. huippupedot, jotka syövät elinaikanaan suuren määrän kalaa, myös PCB-pitoisia sillejä. PCB rikastuu näin jokaisella ravintoketjun askelmalla, ja aiheuttaa suurimmat ongelmat korkeimmalla ketjussa. PCB:lla on myös ominaisuus, että se keräytyy rasvakudokseen, mitä monilla merinisäkkäillä on paljon. PCB aiheuttaa lisäntymishäiriöitä, kasvaimia ja muita sairauksia, ja tappaa näin tuhansia merinisäkkäitä täysin turhaan.