Arktisen alueen lämpenemisellä on suuri vaikutus jäämeren perustuotantoon

Tiedote 9.5.2019 klo 9.17

Ilmaston lämpeneminen voi kasvattaa Pohjoisen jäämeren jäässä elävien levien tuotantoa, mutta lämpenemisen vaikutus vaihtelee suuresti eri leveysasteilla, kertoo arvostetussa Science Advances -tiedelehdessä julkaistu tutkimus. Pohjoisen jäämeren ravintoketju on lyhyt ja vähälajinen lisäksi sen energiansaanti on hyvin rajallista osan aikaa vuodessa. Siksi levien perustuotannon muutoksilla on suuri merkitys koko ravintoketjun toimintaan, aina ihmiseen asti.

Jäälevät elävät merijään sisällä olevissa käytävissä ja taskuissa, joissa merivesi on nestemäisessä muodossa. Pauliella-(Achnanthes)-taeniata-levää mikroskooppikuvassa.
Jäälevät elävät merijään sisällä olevissa käytävissä ja taskuissa, joissa merivesi on nestemäisessä muodossa. Meren jäälevät ja kasviplankton ovat mikroskooppisesta koostaan riippumatta elintärkeitä merien ja koko planeetan elämälle, sillä ne tuottavat noin puolet maapallon hapesta. © Seija Hällfors, SYKE

Pohjoinen jäämeri on kooltaan vain noin 3 % maailman valtameristä, mutta se vastaa noin 14 prosentista maailman merien hiilensidonnasta ja on siten ilmakehän hiilidioksidin merkittävä nielu. Pohjoisen jäämeren jääpeite pienenee nopeaa tahtia, mutta muutoksen vaikutuksista hiilen kiertoon tiedetään toistaiseksi vain vähän.

Erikoistutkija Letizia Tedesco Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) merikeskuksesta, professori Marcello Vichi Kapkaupungin yliopiston merentutkimuslaitoksesta Etelä-Afrikasta ja erikoistutkija Enrico Scorrimarro ilmastonmuutostutkimukseen erikoistuneesta keskuksesta Italiasta tutkivat, miten odotetut lumen ja merijään muutokset vaikuttavat arktisessa merijäässä elävien levien tuotantoon. Tutkimus on julkaistu arvostetussa kansainvälisessä Science Advances -tiedejulkaisussa. Tutkijat yhdistivät Tedescon kehittämän jäälevien tuotantoa kuvaavan matemaattisen mallin ilmastomalleihin. Tutkimuksessa käytetyt ilmastomallit kuvaavat hallitustenvälisen ilmastopaneeli IPCC:n skenaariota RCP 8,5, jossa ilmastopäästöt eivät vähene.

Jäälevät ovat ravintoketjun perusta

Jäälevät elävät merijään sisällä olevissa käytävissä ja taskuissa, joissa merivesi on nestemäisessä muodossa. Muiden meressä elävien levien tapaan jäälevät ovat perustuottajia, jotka yhteyttäessään muuttavat hiilidioksidin eloperäisiksi hiiliyhdisteiksi ja hapeksi. Levät ovat meren ravintoketjun perusta: ne ovat ruokaa eläinplanktonille, joka puolestaan on kalojen ja merilintujen ravintoa. Saman ravintoketjun korkeimmilla tasoilla ovat esimerkiksi hylkeet, valaat ja jääkarhut.

Jäämeren ravintoketjussa jään sisällä elävät levät ovat avainasemassa. ”Ne ovat sopeutuneet täydellisesti omaan erikoislaatuiseen ympäristöönsä. Ne pidentävät Pohjoisen jäämeren tuottavaa kautta, sillä ne kasvavat aikaisemmin kuin vedessä leijuva kasviplankton. Silloin, kun jään alla on vielä kasviplanktonin kasvulle liian pimeää, jäälevät tarjoavat ainoan ravinnonlähteen koko muulle ravintoketjulle”, Letizia Tedesco kertoo.

Mallitarkastelu osoitti, että esimerkiksi lumi- ja jääpeitteinen kausi olisivat vuosina 2061–2100 merkittävästi lyhyempiä kuin vuosina 1961–2005. Vuotta 2100 lähestyttäessä yksivuotinen jää sulaisi Pohjoisella jäämerellä noin kuukautta aikaisemmin kuin vuosina 1961–2005. Lisäksi 70. leveyspiirin eteläpuolella yksivuotisen jään määrä kutistuisi huolestuttavasti ja 70. leveyspiirin pohjoispuolella yksivuotisen jään määrä lisääntyisi merkittävästi samalla kuin monivuotisen jään määrä vähenisi. Tutkijat halusivat selvittää, vastaisivatko jään sulamisen aikaistuminen ja jäälevien kukinnan aikaistuminen toisiaan ja miten yksivuotisen jään pinta-alan muutos vaikuttaisi merijään elämään.

Perustuotannon muutos prosentteina
Mallinnustulokset ennustavat, että lähempänä pohjoisnapaa jäälevien perustuotanto voi kasvaa yli 20-kertaiseksi. Siellä levien kasvukausi siirtyisi syksystä valaistusolosuhteiltaan paljon suotuisampaan kesään.

Levätuotannon muutoksissa suuria alueellisia eroja

Mallinnustulokset ennustavat, että kokonaisuudessaan Arktisen jäämeren alueella jäälevien perustuotanto kasvaisi 52 % nykyisestä vuoteen 2100 mennessä, mutta tilanne vaihtelee eri alueilla merkittävästi. Arktisen jäämeren eteläosissa, 66. leveyspiirin eteläpuolella, lumimäärä näyttää vähentyvän niin paljon, että jäälevien kasvukausi voi alkaa jopa pari kuukautta aiemmin. Myös 66. ja 74. leveyspiirin välisellä alueella jäälevien kukinta alkaisi huomattavasti nykyistä aiemmin, mutta levätuotanto kasvaisi vain vähän, sillä myös levien kasvun lopettava jään sulaminen aikaistuisi. Suhteellisesti eniten, peräti yli 20-kertaiseksi, jäälevien perustuotanto kasvaisi 74. leveyspiirin pohjoispuolella, sillä siellä levien kasvukausi siirtyisi syksystä valaistusolosuhteiltaan paljon suotuisampaan kesään.

Mallinnuksen perusteella Arktisen merijään vähenemisellä on suuria ja monitahoisia vaikutuksia jäässä elävien levien tuotantoon. Arktisen jäämeren ravintoketju on lyhyt ja vähälajinen, lisäksi sen energiansaanti on osan aikaa vuodessa. hyvin rajallista Siksi levien primaarituotannon muutoksilla on suuri merkitys koko ravintoketjun toimintaan.

”Oletamme, että ravintoketjun ylemmillä tasoilla olevien eliöiden voi olla vaikea sopeutua mallinnuksen ennustamaan levätuotannon aikaistumiseen etenkin Pohjoisen jäämeren eteläosissa. Jos levän laiduntaja[EJ1] t eivät pysty hyödyntämään aiempaa aikaisemmin tarjolle tulevaa ravintoa, ne eivät ehkä pysty lisääntymään. Toisaalta, jos laiduntajat pystyvät sopeutumaan jäälevien uuteen aikatauluun, niillä on varsinkin pohjoisimmilla merialueilla paljon enemmän syötävää kuin nykyään. Kummassakin tapauksessa muutos vaikuttaa laiduntajia syöviin kaloihin, joita myös ihminen, valaat, hylkeet ja jääkarhut käyttävät. Jos sopivaa saalista ei ole tarjolla oikeaan aikaan, voi ravintoketjun huipulla elävien saalistajien olemassaolo vaarantua”, sanoo Letizia Tedesco.

Lisätietoja (englanniksi ja italiaksi):

Erikoistutkija Letizia Tedesco, Suomen ympäristökeskus, p. +358 50 56 78 990, sähköposti: etunimi.sukunimi@ymparisto.fi

  • Artikkeli verkossa:
    Letizia Tedesco (Marine Research Centre of the Finnish Environment Institute, Finland), Marcello Vichi (Department of Oceanography at the University of Cape Town, South Africa) and Enrico Scoccimarro (Euro-Mediterranean Centre on Climate Change, Bologna, Italy):
    Sea-ice algal phenology in a warmer Arctic
    Science Advances, 8 May 2019
  • Kapkaupungin yliopiston verkkouutinen aiheesta: Life in the ice in a warmer arctic