Toukokuun alussa vesi on Hangon ulkosaaristossa kylmää ja kirkasta. Vene keinahtelee hiljaa kahden ankkuriköyden varassa Spikarna-nimisillä luodoilla.

Pinnan alla parin metrin syvyydessä siintää huojuva, vedenalainen metsä. Ylhäältä katsottuna siitä ei näy juuri muuta kuin vihreää, hahmotonta massaa. Olemme täällä mittaamassa rakkolevän elintoimintoja ja yhteyttämistä eri vuodenaikoina.

Asetan maskin kasvoilleni ja kiepautan itseni laidan yli veteen. Päästän liivistä ilmaa ja hivuttaudun alaspäin. Kolmipiikit pyörivät rakkoleväpensaiden yläpuolella. Pensaiden pinnalla ryömivät leväsiirat ja kotilot.

Rakkolevä kuuluu ruskoleviin, joista monet muodostavat vedenalaisia metsiä, kalojen kaupunkeja, jotka kuhisevat elämää.

Suomen rannikolla metsä jää matalakasvuiseksi eivätkä kaupungitkaan yllä metropoliluokkaan, mutta ne ovat silti koti monimuotoiselle eläinlajistolle. Rakkolevän suojissa viihtyvät erilaiset äyriäiset, kotilot ja kalat sekä muut levälajit.

Tämän vuoksi sitä pidetään yhtenä Itämeren avainlajeista. Avainlaji on laji, josta monet muut lajit ovat suoraan tai välillisesti riippuvaisia. Esimerkiksi silakka käyttää rakkolevää kutualustanaan. Monien muiden kalalajien poikaset hakevat suojaa rakkoleväkasvustosta.

Itämeri, yksi maailman suurimmista murtovesialtaista, on monille eliölajeille poikkeuksellinen ja haastava elinympäristö. Murtovedellä tarkoitetaan vettä, joka on suolaisen valtameriveden ja makean veden sekoitus. Itämerellä suolapitoisuus on suurin etelässä, lähimpänä Atlanttia, ja laskee kuljettaessa kohti itää ja pohjoista.

Rakkolevän tapaiset mereiset lajit elävät makeahkossa vedessä sietokykynsä äärirajoilla. Vastaavasti monet makean veden lajit eivät kestä kovin korkeaa suolapitoisuutta. Itämeren lajisto on sekoitus suolaisen ja makean veden lajeja.

Ulkosaariston kallioiset luodot muodostavat oivallisen elinympäristön rakkolevälle. Spikarnalla luotojen keskelle jää laguuni. Kuva: Erkki Halkka

Itämeri lämpenee nopeasti

Liu’un veden alla hiljalleen eteenpäin. Rakkoleväpensaat heiluvat aallokossa. Niiden kärjet ovat läpikuultavan vihreitä, rakkolevän päällä kasvavia rihmaleviä näkyy kiinnittyneenä ainoastaan vanhoissa, ylivuotisissa osissa, joista leväsiirat ovat jo nakertaneet suurimman osan.

Veden alla on hiljaista. Rauha on kuitenkin illuusio. Ilmasto lämpenee ja Itämeri on nopean muutoksen kourissa.

Olemme sukeltaneet mittaamaan rakkolevän fysiologiaa selvittääksemme, kuinka laji kestää edessä olevat ympäristömuutokset.

Itämeri on saanut kyseenalaisen kunnian olla maailman nopeimmin lämpenevä suuri merialue, mikä johtuu sen pohjoisesta sijainnista ja mataluudesta. Lämpeneminen eteni Itämerellä melko hitaasti 1800-luvun puolivälistä eteenpäin, mutta 1980-luvulta alkaen se on ollut huomattavan nopeaa. Vuosien 1982 ja 2006 välillä Itämeren keskimääräinen pintalämpötila on noussut noin 1,35 celsiusastetta.

Tulevaisuudessa Itämeren on ennustettu lämpenevän yhä voimakkaammin. Pohjanlahdelle on luvassa jopa neljä astetta nykyistä lämpimämpää vettä.

Samalla kun Itämeren keskilämpötila on noussut, erityisen korkeiden lämpötilojen esiintyvyys on lisääntynyt sekä talvella että kesällä.

Äkillisillä korkeilla lämpötiloilla saattaa olla dramaattisia seurauksia eliöstölle. Nämä vaikutukset voivat olla meressä voimakkaampia kuin maaekosysteemeissä, sillä lämpö johtuu vedessä tehokkaasti eikä eliöstölle jää suojapaikkoja.

Rakkolevä tarjoaa suojaa ja kodin kalanpoikasille. Kuva: Pekka Tuuri

Helle ei helli rakkolevää

Vaikutuksista on jo esimerkkejä. Rakkolevän maantieteellinen levinneisyys Atlantilla ulottui vielä kolmekymmentä vuotta sitten Pohjois-Norjasta etelään Marokon rannikolle saakka. Viime vuosikymmeninä korkeat meriveden lämpötilat ovat kuitenkin hävittäneet eteläisimmät populaatiot, ja levinneisyyden eteläraja on siirtynyt yli tuhat kilometriä pohjoiseen, Portugalin rannikolle. Samankaltaisia levinneisyysalueiden muutoksia on raportoitu eri levälajeilta ympäri maailmaa.

Muutamassa päivässä leväkudos alkoi hajota ja satoi hiutaleina koeastioiden pohjalle.

Itämeren leväyksilöt eivät välttämättä kestä yhtä korkeita lämpötiloja kuin Atlantin rannikolla elävät lajitoverinsa. Saksassa Kielissä tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että Itämeren eteläosien rakkolevän selviytymisen raja on 27 astetta. Tätä korkeammissa lämpötiloissa yksilöt kuolevat nopeasti.

Toukokuussa Spikarnalla vesi on hieman alle kuusiasteista. Kytken fluorometrin valokuidun kiinni päätylehdykkään yhteyttämismittausta varten. Laitteen mitatessa muistelen parin vuoden takaista koettani helteiden vaikutuksista rakkolevään.

Koe toteutettiin elokuussa 2015 Tvärminnen eläintieteellisellä asemalla. Aseman lähistöltä kerätyt yksilöt tuotiin kasvihuoneeseen, ja altistettiin viikon kestävälle lämpötilakäsittelyille, jotka jäljittelivät pinnan läheisen meriveden lämpenemistä lyhytkestoisen hellejakson aikana. Käytimme kokeessa rakkolevän kärkiosia. Kärkiosat ovat levälle tärkeitä, koska niissä sijaitsevat kasvupisteet, meristeemit.

Jo muutamassa päivässä 26 asteen lämpötilassa yksilöiden kärjet alkoivat punertua. Punertumista havaittiin joissakin yksilöissä myös 24 asteessa. Muutamassa päivässä punertunut leväkudos alkoi hajota ja satoi pieninä hiutaleina koeastioiden pohjalle. Lämpötilakäsittelyn jälkeen seurasimme leväyksilöitä yhdentoista päivän ajan. Vahingoittuneiden yksilöiden kudosvauriot eivät korjaantuneet.

Antti Takolander mittaamassa rakkolevän fotosynteesiä fluorometrillä. Kuva: Hanna Halonen

Itämeri laimenee

Itämeren suolapitoisuuden on ennustettu laskevan tulevaisuudessa lisääntyneen sadannan seurauksena. Laskevalla suolapitoisuudella saattaa olla lämpenemistäkin voimakkaammat vaikutukset eliöstöön.

Suolapitoisuuden, joka nykyään tavataan Vaasan seudulla, on ennustettu löytyvän tulevaisuudessa Saaristomereltä. Hangon edustalla esiintyvän suolapitoisuuden ennustetaan siirtyvän keskiselle Itämerelle, lähelle Gotlantia. Alhainen suolapitoisuus rajoittaa monien lajien levinneisyyttä erityisesti lisääntymisen kautta.

Rakkolevä on kaksikotinen laji, eli yksi yksilö on joko uros- tai naaraspuolinen. Kun tuuli tyyntyy kaksi päivää ennen täydenkuun tai uudenkuun aikaa, kaikki sukukypsät yksilöt vapauttavat sukusolunsa veteen alkuillasta, yleensä klo 18 ja 22 välillä. Pohjoisella Itämerellä tämä tapahtuu kerran vuodessa kesäkuussa.

Alhaisessa suolapitoisuudessa koiraspuolisten sukusolujen uintikyky heikkenee nopeasti. Alle neljän yksikön suolapitoisuudessa siittiöt eivät pysty uimaan suoraan ja hedelmöittyminen on lähes mahdotonta. Rakkolevän maantieteellinen levinneisyys seuraakin hyvin tarkkaan neljän yksikön suolapitoisuuden rajaa Suomen ja Ruotsin rannikoilla.

Alhaisen suolapitoisuuden ja korkean lämpötilan yhteisvaikutukset voivat olla yllättäviä. Turun yliopistossa tehdyssä kokeessa havaittiin, että rakkolevän kasvu lakkaa lähes kokonaan tulevaisuuden lämpötila- ja suolapitoisuusoloissa.

”Erityisesti Itämeren pohjoisosien populaatioissa kasvu tyrehtyi lähes kokonaan, ja noin 70 % näiden populaatioiden leväyksilöistä kuoli kokeen aikana”, toteaa professori Veijo Jormalainen, yksi tutkimuksen tekijöistä.

”Sen sijaan Itämeren suulla, Kattegatissa, ilmastonmuutoksen vaikutukset rakkolevän kasvuun ovat vähäisiä.”

Tvärminnessä tekemässämme helleaaltokokeessa altistimme koeyksilöt korkean lämpötilan lisäksi myös alhaiselle suolapitoisuudelle selvittääksemme näiden yhteisvaikutuksia. Saamamme tulokset olivat samansuuntaisia kuin Turussa: havaitsimme, että kudosvauriot olivat pahempia eivätkä levät yhteyttäneet yhtä nopeasti, jos ne oli lämpökäsittelyn lisäksi altistettu samanaikaisesti tulevaisuuden suolapitoisuudelle.

Matalilla pohjilla ulkosaaristossa rakkolevä muodostaa tiheitä kasvustoja. Kuva: Pekka Tuuri

Haittaako happamoituminen?

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut viime vuosikymmeninä voimakkaasti. 1950-luvulla, kun Charles Keeling aloitti legendaariset mittauksensa Havaijilla, hiilidioksidipitoisuus oli hieman yli 300 miljoonasosaa. Vuonna 2013 pitoisuus ylitti ensimmäisen kerran 400 miljoonasosaa ja nousee edelleen jyrkästi. Ilmakehästä hiilidioksidia liukenee meriveteen. Merivedessä hiili muodostaa erilaisia yhdisteitä kuten karbonaattia, bikarbonaattia ja hiilihappoa.

Hiilidioksidin suorat vaikutukset rakkolevään ovat paljon pienemmät kuin esimerkiksi lämpötilan. Hiilihapon lisääntyminen johtaa kuitenkin meriveden happamoitumiseen. Geologisessa aineistossa hiilidioksidipitoisuuden kasvu ja siitä seuraava merien happamoituminen on liitetty maapallon aikaisempiin massasukupuuttoihin ja kalkkikuoristen lajien katoamiseen fossiiliaineistosta.

Kun merivesi happamoituu, monet kalkkikuoriset lajit eivät kykene tuottamaan itselleen tukirankaa. Useat rakkolevävyöhykkeen laiduntajista ovat rihmamaisia leviä syöviä kalkkikuorisia selkärangattomia. Jos nämä vähenevät, rihmamaisiin leviin kohdistuva laidunnuspaine heikkenee, mikä johtaa niiden määrän voimakkaaseen kasvuun ja rakkolevien taantumiseen.

Rehevöityminen tukahduttaa rakkolevämetsät

Rakkolevän uhkana on aiemmin pidetty ennen kaikkea rehevöitymistä, joka on aiheuttanut rakkolevämetsiköiden katoamisen syviltä pohjilta. Rehevöityminen johtaa veden samentumiseen sekä rakkolevän päällä kasvavien, nopeampikasvuisten rihmalevien voimakkaaseen runsastumiseen. Rakkolevän pinnalle ei kulkeudu enää tarpeeksi valoa yhteyttämistä ja kasvua varten.

Ilmastomallien ennusteet Itämerelle ovat synkkiä rehevöitymistä ajatellen.

Rehevöityminen kasvattaa myös veden pohjalle pintakerroksesta satavan orgaanisen aineen määrää eli sedimentaatiota. Syvemmällä tämä estää rakkolevän lisääntymistä, koska rakkolevän alkiot eivät pysty kiinnittymään sedimentin peittämille alustoille.

Rehevöityminen kasvattaa suodattajien, kuten sinisimpukan ja merirokon yksilömääriä. Molemmat lajit kiinnittyvät mielellään rakkolevään. Mikäli yksilömäärät kasvavat suuriksi, ne alkavat painaa rakkolevää alaspäin kohti pohjaa, jossa valoa on vähemmän.

Lähes kaikkien ilmastomallien ennusteet Itämerelle ovat synkkiä rehevöitymistä ajatellen. Lisääntynyt sadanta kasvattaa jokien virtaamaa ja samalla maalta mereen huuhtoutuvien ravinteiden määrää. Samaan aikaan lämpeneminen pidentää kasvukautta ja kasvattaa perustuotantoa. Rehevöityminen kiihtyy ja huonontaa merenpohjan happitilannetta.

Rakkolevä kiinnittyy koviin pintoihin tyvilevyn avulla. Avoimilla rannoilla aallokon liike auttaa rakkolevää torjumaan rihmaleviä. Kuva: Pekka Tuuri

Voittajat ja häviäjät

Tällä hetkellä Itämeren pohjien happitilanne on heikoimmillaan 1500 vuoteen, ja pohjassa on kaksi kertaa Tanskan kokoinen kuollut alue. Hapeton pohjalieju ei kykene sitomaan ravinteita, vaan niitä päinvastoin vapautuu takaisin vesipatsaaseen. Tämä kiihdyttää rehevöitymistä ja huonontaa happitilannetta entisestään. Noidankehä on keskeinen syy sille, miksi Itämeren tila ei ole parantunut huolimatta siitä, että ulkoista ravinnekuormitusta on pystytty vähentämään viime vuosikymmeninä huomattavasti.

Viimeinen mittaus valmistuu. Lähdemme sukellusparini Hanna Halosen kanssa takaisin kohti venettä.

Alapuolellamme punahelmilevän huiskamaiset rihmat heiluvat hiljalleen takertuen rakkolevän varsiin. Pohjalla niiden seassa kasvaa muita punaleviä. Niiden väliin kallioon on kiinnittynyt merirokkoja ja vihreänä hehkuvaa ahdinpartaa. Merirokot kurkottelevat sulkaa muistuttavilla siimajaloillaan kuorestaan saaliin toivossa. Sinisimpukat roikkuvat rakkolevän juurakoissa merirokkojen lomassa.

Ilmastonmuutos ja sen eri ulottuvuudet eivät vaikuta Itämereen eristyksissä, vaan yhdessä muiden ihmisen aiheuttamien ongelmien, kuten rehevöitymisen kanssa. Useiden samanaikaisten tekijöiden vaikutusten tutkiminen on kuitenkin hankalaa. Niiden selvittäminen olisi kuitenkin äärimmäisen tärkeää, sillä yhteisvaikutukset voivat olla arvaamattomia.

Itämeren pohjassa on kaksi kertaa Tanskan kokoinen kuollut alue.

Mitkä lajit hyötyvät suolapitoisuuden laskusta? Entä lämpenemisestä? Miten samaan aikaan tapahtuva rehevöityminen vaikuttaa ekosysteemiin? Entä happamoituminen?

Tällaisiin kysymyksiin on vaikea antaa vastausta. Tutkimuskirjallisuuden perusteella voidaan kuitenkin tehdä suuntaa-antavia arvioita. Vaikuttaa siltä, että rihmamaiset viherlevät kestävät hyvin suolapitoisuuden laskua, toisin kuin punalevät ja ruskolevät, joihin rakkoleväkin kuuluu.

Rehevöityminen suosii viherleviä, ja monet viherlevät muodostavat eri puolilla maailmaa ravinnepäästöjen saastuttamilla alueilla massiivisia kukintoja. Itämerelläkin rihmalevien massaesiintymät ovat yleistyneet rehevöitymisen myötä. Rakkolevälle muutokset eivät ole positiivisia.

Myös professori Jormalainen näkee rakkolevän tulevaisuuden synkkänä. ”Jos suolapitoisuus laskee nopeasti, rakkolevä luultavasti häviää pohjoiselta Itämereltä. Paljon ei ole tehtävissä hiilidioksidipäästöjen vähentämistä lukuun ottamatta.”

Pientä toivoa kuitenkin on.

”Kokeissamme havaitsimme huomattavaa vaihtelua leväyksilöiden selviytymisessä sekä populaatioiden sisällä että niiden välillä. Tämä on myönteistä, koska se tarkoittaa, että luonnonvalinnalle on materiaalia valita vastustuskykyisiä genotyyppejä”, Jormalainen toteaa.

Rakkolevän seassa viihtyvät monet selkärangattomat, tässä tapauksessa tulokaslaji sirokatkarapu (Palaemon elegans). Kuva: Pekka Tuuri

Pohjoisten rannikoiden ainutlaatuisuus

Suomen ja Ruotsin rannikkoalueet ovat geologisesti ainutlaatuisia, ja kivikkoiset, polveilevat rannat tarjoavat tärkeän elinympäristön rakkolevälle ja muille sen seuralaislajeille, jotka kiinnittyvät koville kalliopohjille. Vaikka rakkolevää voisi meriveden suolaisuuden puolesta esiintyä etelämpänä, esimerkiksi Puolan rannikolla, ei lajia sieltä juuri löydy, koska siellä on lähinnä hiekkapohjaa. Siksi vedenalaisen luonnon monimuotoisuuden suojelu on tärkeää juuri täällä, pohjoisissa polveilevissa saaristoissa.

Aurinko tanssahtelee pohjan hiekkaisilla osilla. Kallion päällä rakkolevä muodostaa laakean, vehreän niityn, joka valuu aallokossa huojuen alas kohti vihertävää hämärää.

Pinnan yläpuolella ilma on äänistä sakeana. Naurulokit rääkyvät, avomereltä puhaltava tuuli suhisee korvissa. Päästyäni veneeseen riisun sukellushanskat. Sormenpäistä on kadonnut tunto, mutta mieli on kevyt. Dataa saatiin paljon.

Tulevaisuus on jo täällä

Elokuussa 2018 palasin Tvärminneen työskenneltyäni jonkin aikaa Helsingissä. Väitöskirjahankkeeni lähestyi loppuaan ja tulin keräämään sukellusvarusteitani. Helle oli jatkunut useita viikkoja yhtäjaksoisesti. Katselin merelle aseman laiturilta. Tällaista tämä nyt on, tulevaisuus, mietin.

Eläintieteellisen aseman edustalla on poiju, jonka alle upotettu lämpötila-anturi kirjaa meriveden lämpötilat jatkuvasti 15 minuutin välein. Uteliaisuudesta pyysin kesän 2018 lämpötiladatan aseman amanuenssi Joanna Norkolta.

Päästyäni takaisin kaupunkiin luin näytöltä lohduttomat lukemat. Neljän metrin syvyydessä, virtaavassa salmessa lämpötila oli ollut 13 päivää yli 23 astetta, ja huippulämpötila oli kivunnut 25 asteeseen.

Meriveden lämpötila kipusi kesällä 2018 Tvärminnen eläintieteellisen aseman edustalla 25 asteeseen. Kuva: Antti Takolander, data: Tvärminnen eläintieteellinen asema

Hioessani tätä tekstiä loppuun lokakuussa 2018, IPCC on juuri julkaissut raporttinsa 1,5 asteen lämpenemisestä. Lämpimässä syksyssä raportti on kylmäävää luettavaa. Jotta lämpeneminen jäisi alle 1,5 asteen, päästövähennysten on oltava massiivisia. On mahdollista että maailma ei pääse tavoitteeseen. Siksi rantavaltioiden täytyy varautua ilmastonmuutoksen vaikutuksiin Itämeren ekosysteemissä.

Keskeinen sopeutumiskeino on ravinnekuormituksen vähentäminen. Terveillä ja toimivilla eliöyhteisöillä on paremmat mahdollisuudet selvitä muista ilmastonmuutoksen mukanaan tuomista vaikutuksista, kuten äärilämpötiloista ja suolapitoisuuden laskusta.

Ilmakehä on kaikkien yhteinen. Niin on myös Itämeri sen rantavaltioiden asukkaille.

Vedenalainen maailma kätkee kasvonsa pinnan yläpuoliselta katsojalta. Kun rakkolevämetsikköä tarkastelee pinnalta käsin, rakkolevä, kolmipiikit, katkat ja siirat ovat kaikki tummanvihreää, sameana huojuvaa massaa. Haluan tuoda ne näkyväksi, muuttaa tekstiksi. Toivottavasti sen kautta joku muukin voi nähdä pinnan alle, ulkosaaristoon toukokuussa. Sillä sitä mistä ei tiedä ei halua suojella.

Rakkolevä saattaa kasvaa joissakin paikoissa myös irtonaisena pehmeillä pohjilla. Irronnut yksilö jatkaa kasvuaan, mutta on alttiina aallokolle. Kuva: Pekka Tuuri