Algae

Levät pitivät meret elossa

Brittitutkijat ovat selvittäneet, mikä joudutti meriluonnon toipumista liitukauden lopussa tapahtuneesta globaalista ympäristötuhosta. Ratkaisun avaimeksi osoittautuivat levät, jotka eivät tarvitse valoa.

torstai 25. maaliskuuta 2010 teksti Anders Priemé

Noin 65 miljoonaa vuotta sitten iso meteori joutui törmäyskurssille maapallon kanssa. Karibianmeren Meksikonlahdesta erottavan Jukatanin niemimaan kohdalla maanpintaan iskeytynyt kosminen kappale aiheutti globaalin ympäristökatastrofin nostattamalla ilmaan monenlaisia epäpuhtauksia hiekasta pölyhiukkasiin. Taivas pimeni puoleksi vuodeksi, ja luonto kärsi.

Meteori-isku muutti elinolosuhteita pysyvästi. Eläinlajeista ainakin 75 prosenttia kuoli sukupuuttoon, ja muun muassa hirmuliskot katosivat. Luonnonmullistuksen jälkeen auringonvalon vähyys esti kolmen kuukauden ajan yhteyttävien kasvien ja levien normaalin fotosynteesin. Osa valtamerien mikroskooppisen pienistä levistä tointui kuitenkin iskusta hämmästyttävän nopeasti. Biologi Harriet Jones ja hänen viisi tutkijatoveriaan brittiläisestä East Anglian yliopistosta uskovat nyt tietävänsä syynkin kantojen elpymiseen.

Tutkijaryhmän mukaan meriekosysteemien toipumista edistivät erityisesti miksotrofiset eliöt, jotka pystyvät hankkimaan tarvitsemansa ravinnon ja energian sekä yhteyttämällä auringonvalon avulla että hajottamalla orgaanisia aineita. Joillekin leville tämä niin sanottu miksotrofia on elintärkeä selviytymiskeino.

Kaksi lajia kukoisti pimeydessä

Stephen D'Hondtin johtama saksalais-yhdysvaltalainen tutkijaryhmä oli saanut jo aiemmin viitteitä siitä, että levätuotanto normalisoitui merissä melko pian meteori-iskun jälkeen. Asian paljastaa hiilen eri isotooppien jakauma merenpohjasta otetuissa näytteissä.

Jones ja hänen kollegansa testasivat näytön pitävyyttä miksotrofisilla levillä laboratoriossa. Levien annettiin kasvaa luonnonmullistuksen jälkeisiä oloja jäljittelevästi kuusi kuukautta joko hämärässä tai täydellisessä pimeydessä.

Kokeisiin valikoitiin muun muassa neljänlaisia miksotrofisia panssarileviä. Kaksi lajia viihtyi erinomaisesti pimeässä, kun ne saivat ravinnokseen asetaattia. Niiden menestyminen valottomassa ympäristössä sopi mainiosti yhteen leväfossiilitutkimusten tulosten kanssa.

65 miljoonaa vuotta vanhojen kivettyneiden levien joukosta on löydetty paljon erilaisia panssarileviä. Niitä oli meteori-iskuun päättyneen mesotsooisen maailmankauden merissä runsaasti, sillä paikoin sakeasta leväliemestä on jäänyt jälkiä geologisiin kerrostumiin.

Kun kokeissa selvitettiin nykyisten, mutta muinaisia lajeja muistuttavien miksotrofisten panssarilevien ravinnon- ja energianhankintatapojen tehokkuutta olosuhteissa, jotka vastasivat joukkotuhon jälkeistä tilannetta maapallolla, kävi ilmi, että ne pystyvät elämään hyvin ilman valoa. Tästä voidaan päätellä, että osa levistä selvisi vaivattomasti pimeän kauden yli ja lisäsi fotosynteesin osuutta ravinnon hankkimisessa sitä mukaa kuin auringonvalon määrä kasvoi.

Kilpailevat lajit antoivat vetoapua

Toisissa kokeissa miksotrofisilla levillä oli seuraa, toisissa ne taas olivat yksin. Kun miksotrofisten levien joukkoon pantiin täysin fotosynteesistä riippuvaisia leviä, tehtiin yllätyshavainto: valoa elintoimintojensa ylläpitämiseen tarvitsevat levät viihtyivät miksotrofisten levien keskuudessa siitä huolimatta, että yhteyttäminen oli mahdotonta.

Täydellisessä pimeydessä fotosynteesiin ei ollut minkäänlaisia edellytyksiä, joten miksotrofisten levien täytyi jollain tavalla auttaa seuralaisiaan. Kävi ilmi, että fotosynteesistä riippuvaiset levät käyttivät hyväkseen ravinteita, jotka olivat peräisin miksotrofisista levistä. Tämä osoittaa, että normaalisti vain yhteyttävät lajit tarttuvat hätätilassa miksotrofisiin leviin kuin hukkuva oljenkorteen.

Muidenkin kuin miksotrofisten lajien selviytyminen luonnonmullistuksesta oli tärkeää meriekosysteemien palautumisen kannalta. Yhdessä syanobakteerien kanssa levät laskivat perustan eliöstön runsastumiselle. Kun yhteyttäminen oli jälleen mahdollista, kasvi-, eläin- ja bakteerikeijusto monipuolistui nopeasti. Tämän niin sanotun planktonin ansiosta ravintoverkot laajenivat, ja merissä saattoivat menestyä muutkin kuin vain pienet alkeelliset yhteyttävät eliöt.

Maastopalot pimentävät taivaan

Auringonvalon pääsyä maanpinnalle voivat rajoittaa muutkin epäpuhtaudet kuin rajun meteori-iskun ilmakehään nostattamat maa-aineshiukkaset. Esimerkiksi maastopaloissa vapautuu paljon savua, joka sisältää runsaasti nokea ja tuhkaa. Meteorin iskeytyessä maanpintaan mittavien maastopalojen todennäköisyys on kaiken lisäksi hyvin suuri.

Savupilvien ympäristövaikutuksista saatiin kokemusperäistä tietoa kesällä 1915, kun Siperiassa paloi miljoona neliökilometriä metsää. Tuolloin maanpinnalle saapui 16 prosenttia vähemmän auringonvaloa kuin tavallisesti. Vuoden 1915 loppupuoli oli Venäjällä keskimääräistä viileämpi ja pilvisempi. Aiemmin miksotrofiset levät on todettu ekologisesti merkittäviksi napaseuduilla, missä kaamosaikana aurinko ei paista lainkaan. Napapiirejä korkeammilla leveysasteilla on etua siitä, että eliö ei elä vain fotosynteesin varassa.

Miksotrofia antaa leville mahdollisuuden kasvaa ja lisääntyä pimeänäkin vuodenaikana. Sen sijaan fotosynteesistä riippuvaiset lajit voivat vain yrittää selvitä talven yli siihen asti, kun valoa on taas tarpeeksi. Kun ne eivät pysty yhteyttämään, niiden pitää elää säästöliekillä. Vaihtoehtoina on hidastaa elintoimintoja eli vaipua lepotilaan tai pitää yllä minimaalista aineenvaihduntaa energiavarastojen avulla. Useimmiten talvi on kuitenkin liian ankara näille lajeille.

Miksotrofiset levät talvehtivat sen sijaan hyvin, jos niiden niin sanottu toisenvarainen ravinnon- ja energiansaanti on turvattu. Siksi ne voivat aloittaa fotosynteesin heti, kun kevät koittaa, vaikka valoa on tarjolla aluksi niin vähän, että se ei riitä muille yhteyttäville leville. Näin ne saavat huomattavan paljon etumatkaa kilpailijoihinsa nähden.

Miksotrofisilla levillä on joka vuosi sama merkitys napaseutujen ekosysteemille kuin niillä oli 65 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen ekokatastrofin jälkeen koko eliöstölle. Näyttää siltä, että juuri niitä saadaan kiittää merien biologisesta monimuotoisuudesta.

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: