Väitös tuo uusia mahdollisuuksia kasviplanktonseurantaan

FM Sirpa Lehtinen väittelee tänään 8.5.2020 kello 14 Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Phytoplankton functions and community properties in the pelagic food web". Poikkeuksellisissa oloissa väitöstilaisuus toteutetaan etäyhteyksien avulla.
Kasviplankton on meriekosysteemien perustuottaja, jonka varaan ulapan koko ravintoverkko perustuu. Sirpa Lehtinen tutki väitöskirjatyössään kasviplanktonin erilaisia toimintoja ja planktonyhteisön ominaisuuksia sekä niiden suhteita ravinneresursseihin Itämerellä. © Kuva: Sirpa Lehtinen


Kasviplankton on meriekosysteemien perustuottaja, jonka varaan ulapan koko ravintoverkko perustuu. Itämeren kasviplanktonin yhteisöaineiston perusteella voidaan saada monipuolista tietoa ravintoverkon perustuottajatasosta, kuten sen tarjoamasta eläinplanktonille saatavilla olevasta ravinnosta, kasviplanktonin haitallisuudesta ja typensidonnasta sekä kasviplanktonyhteisön monimuotoisuudesta. Tämä ilmenee Suomen ympäristökeskuksen tutkija, FM Sirpa Lehtisen väitöstyöstä. Väitöskirjatyössään Lehtinen tutki kasviplanktonin erilaisia toimintoja (ravinnonlähde laiduntajille, haitallisuus, typensidonta) ja kasviplanktonyhteisön ominaisuuksia (monimuotoisuus, perustuotanto, ravinteiden käyttötehokkuus, koostumus) sekä niiden suhteita ravinneresursseihin Itämerellä. Tutkimuksissa Lehtinen käytti kokeellisia menetelmiä sekä pitkäaikaisia, 1970-luvulle ulottuvia seuranta-aineistoja. Tutkimustulokset parantavat kasviplanktonseurannassa kootun datan hyödyntämistä meriympäristön tilan arvioinnissa.

Kokeissa osoittautui, että mesoeläinplanktonin laidunnus vaikuttaa suoraan kasviplanktonin lajikoostumukseen. Tarttumasiimalevällä tehdyt kokeelliset tutkimukset toivat uutta tietoa ravinnemäärän vaikutuksista levän ominaisuuksiin: ravinnerajoitteisissa oloissa tarttumasiimalevän muille leville haitalliset ja kaloille myrkylliset ominaisuudet lisääntyivät.

Typpirajoitteisuuden oletetaan suosivan sinileviä, jotka pystyvät sitomaan suoraan ilmakehästä veteen liuennutta typpeä. Lehtisen tutkimusten mukaan samanaikainen typpirajoitteisuus ei kuitenkaan vaikuttanut merkittävästi typpeä sitovien sinilevien biomassan määrään. Näin ollen sinilevien massakukinnan muodostumisen voidaan olettaa perustuvan ennemminkin pidemmän ajan ravinnedynamiikkaan.

FM Sirpa Lehtinen
© Kuva: Anna-Elina Lehtinen
Kasviplanktonin biomassa ja tuotanto olivat odotetusti suurimpia ravinnemäärän ollessa suurin. ”Species Energy” -teorian mukaisesti ravinteiden määrä vaikutti lajimäärään myönteisesti, mutta lajiston tasaisuusindeksiin (evenness) se ei vaikuttanut. “Resource Ratio” -teoria ei saanut tukea, koska lajimäärä ei ollut suurin typen ja fosforin yhteisrajoitteisuuden vallitessa.

Lehtisen tutkimuksen mukaan ajatus siitä, että lajiston monipuolisuus lisäisi kasviplanktonin tuotantoa ja resurssien käyttötehokkuutta, ei välttämättä pidä paikkaansa. Lajimäärä ei selittänyt biomassaa, perustuotantoa eikä ravinteiden käyttötehokkuutta. Lajiston tasaisuusindeksi oli suurin biomassan ollessa pienin.

Metayhteisödynamiikan tärkeyttä kasviplanktonyhteisön taksonomiselle biomassakoostumukselle ilmensi se, että alueelliset ympäristötekijät selittivät vain 8 % rannikon kasviplanktonyhteisöjen koostumuksesta, ja että lajimäärä oli suurin alueella, joka on suoraan yhteydessä ympäröiviin vesialueisiin.

Kasviplanktonin toiminnallisiin ominaisuuksiin perustuvia indikaattoreita kannattaisi kehittää

”Väitöstyössäni tutkin muun muassa kasviplanktonyhteisöjen koostumusta neljällä eri paikalla Suomen rannikolla: itäisellä ja läntisellä Suomenlahdella, Perämerellä Hailuodon edustalla ja Saaristomerellä. Rannikolla kasviplanktonyhteisön lajikoostumuksessa on eri paikoissa selkeä ero, joka ei kuitenkaan selity alueellisten ympäristömuuttujien perusteella, vaan kertoo siitä, että lajistokoostumus lähtökohtaisesti vaihtelee alueiden välillä. Tämä tulee huomioida muun muassa, kun kehitetään rannikon kasviplanktonaineistoja hyödyntäviä meren tilan indikaattoreita. Lajimäärä oli suurin läntisellä Suomenlahdella, joka on suoraan yhteydessä ympäröiviin vesialueisiin”, Sirpa Lehtinen kertoo.

”Mahdollisia uusia, meren tilan seurannassa käytettäviä kasviplanktoniin perustuvia indikaattoreita kehitettäessä, onkin mielestäni otettava huomioon, että vaikka avomereltä otettu näyte voi edustaa isompaa aluetta, niin rannikolta otettu näyte kertoo huomattavasti rajatummasta alueesta. Kasviplanktonin toiminnallisiin ominaisuuksiin perustuvien indikaattorien kehittämisestä olisi hyötyä etenkin rannikoilla, koska tietyt toiminnalliset ominaisuudet ovat kasviplanktonyhteisöissä yleensä aina merkityksellisiä huolimatta siitä, mitkä yksittäiset lajit näitä toiminnallista ominaisuuksia kussakin yhteisössä ilmentävät”, sanoo Lehtinen.

Lehtinen vastaa Suomen ympäristökeskuksessa Itämeren kasviplanktonseurannasta ja sen kehittämisestä sekä koordinoi ja organisoi seurannan järjestämistä rannikon ELY-keskusten kanssa. Väitöskirjatyö on syntynyt paitsi tieteellisestä kiinnostuksesta, myös seurantatyön kehittämisen tarpeista.

Seuranta-aineistoa hyödyntäen väitöskirjatyössä kehitettiin menetelmä, jonka avulla voidaan arvioida, miten kasviplanktonkoostumus vaikuttaa ravintoverkon ylemmillä tasoilla. Kasviplanktonin toiminnalliset ominaisuudet, joita menetelmässä tarkastellaan, ovat kasviplanktonin sopivuus mikro- ja mesoeläinplanktonin ravinnoksi, haitallisuus meren muille eliöille, koko ja trofia (auto- tai miksotrofia). Koska esimerkkiaineisto on koottu Itämereltä, myös typensidonta on alueellisen merkittävyytensä vuoksi tarkasteltavien ominaisuuksien joukossa.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että kasviplanktonin yhteisöaineiston perusteella voidaan saada monipuolista tietoa ulapan ravintoverkon perustuottajatasosta, mukaan lukien eläinplanktonille saatavilla olevasta ravinnosta, haitallisuudesta, typensidonnasta ja monimuotoisuudesta. Lisäksi väitöskirja tuotti uutta tietoa kasviplanktonin koostumuksen, tuotannon ja monimuotoisuuden yhteydestä ravinteiden saatavuuteen.

FM Sirpa Lehtinen väittelee tänään 8.5.2020 kello 14 Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Phytoplankton functions and community properties in the pelagic food web". Vastaväittäjänä on professori Elena Litchman (Michigan State University, USA) ja kustoksena on professori Alf Norkko. Väitöstilaisuuden kielenä on englanti.

Väitöskirja julkaistaan sarjassa Dissertationes Schola Doctoralis Scientiae Circumiectalis, Alimentariae, Biologicae. Väitöskirja "Phytoplankton functions and community properties in the pelagic food web" Helsingin yliopiston E-thesis -palvelussa.

Lähde: SYKE