Merebioloogia

Merebioloogia on teadusharu, mis uurib ookeanide, merede ja teiste soolaste veekogude elusorganisme (mereelustikku).

Paljude sugukondade ja perekondade liigid on jagunenud erinevate elukeskkondade vahel – osa neist elab meres, teised aga maismaal. Merebioloogia huvitub nii organismide elukeskkonnast ehk merevees elamisest kui ka selle peegeldumisest organismide füsioloogias ja käitumises. Teadusharu erineb mereökoloogiast selle poolest, et uurib organisme individuaalselt, samas kui mereökoloogia keskendub organismide interaktsioonile üksteise ja ümbritseva keskkonnaga. Uurimisobjektide skaala ulatub mikroskoopilistest organismidest maailma suurimate imetajateni. Uuritakse selliseid mikroorganisme nagu fütoplankton ja zooplankton, kelle suurus võib alata vaid 0,02 mikromeetrist, ning vaalalisi, kelle pikkus võib ulatuda kuni 33 meetrini.

Ookeanid katavad umbes 71% Maa pinnast ja moodustavad maailma suurima elukeskkonna, pakkudes maismaaga võrreldes ligi 300 korda rohkem elamiskõlblikku pinda. Merebioloogia uurimisvaldkond ulatub merepinna ülemistest kihtidest, kus mikroskoopilised organismid võivad pindpinevuse tõttu "lõksu" jääda, kuni süvikuteni, mis küündivad enam kui 10 000 meetri sügavusele veepinnast allapoole. Lisaks vaatleb merebioloogia väga erinevaid ja spetsiifilisi elupaiku. Spetsiifiliste elukeskkondade hulka kuuluvad korallrahud, pruunvetikametsad, mererohuniidud, veealuste mägede ümbrused ja hüdrotermilised lõõrid, rannikubasseinid, mudased, liivased ja kivised merepõhjad ja avamere tsoon.

Mitmed vees elavad liigid on inimestele majanduslikult tähtsad. Maailmamere elustik on tohutult mitmekesine ning pakub inimkonnale ressursse toidu, ravimite ja toormaterjali näol, mängides samas olulist rolli rekreatsiooni ja turismi valdkonnas. Lisaks annavad mereorganismid suure panuse hapnikuringesse ja on seotud Maa kliima regulatsiooniga. Meri ja selles elavad organismid mitte ainult ei kujunda, vaid ka kaitsevad rannikuid erosiooni eest ning teatud bioloogilised protsessid, nagu korallrahude kasv, aitavad kaasa isegi uue maapinna tekkele. Kuigi teadlikkus mereelustiku ja bioloogiliste tsüklite – näiteks süsiniku- ja hapnikuringe – vahelistest seostest kasvab kiiresti, on suur osa ookeanisügavustest siiani avastamata.

Ajalugu

Aristotelest nimetatakse sageli merebioloogia kui teaduse isaks. Tema oli esimene, kes fikseeris tähelepankud mereelust, kirjeldades okasnahksete, koorikloomade, limuste ja kalade liike. Samuti oli ta esimene, kes taipas, et vaalalised on imetajad, ning eristas meres elavad selgroogsed sigimistüüpide põhjal, liigitades nad ovipaarseteks (munevateks) ja vivipaarseteks (elussünnitajateks).

Tänapäevane merebioloogia algas kapten James Cooki avastusretkedega. Oma kahe ümbermaailmareisi jooksul kaardistas ta suure osa tol ajal veel tundmata vetest. Samal ajal kirjeldas ta mitmeid taimi ja loomi, mis olid veel inimkonnale teadmata. Pärast Cooki rännakuid alustasid mitmed teadlased mereelustiku lähemat uurimist. Nende hulgas oli ka Charles Darwin, kes enda ekspeditsioonide käigus HMS Beagle'i pardal kogus ja uuris mitmeid mereorganisme, mis ta hiljem Briti Muuseumisse kataloogimiseks saatis.

Okeanograafia sünnihetkeks peetakse HMS Challengeri ekspeditsiooni aastatel 1873–1876. See Briti laev oli oma aja kohta erakordselt hästi varustatud, võimaldades proovide võtmist sügavustest, mis olid varem kättesaamatud. Kolmeaastase reisi jooksul koguti ja kirjeldati tuhandeid uusi vees elavaid liike kõikidest maailma ookeanidest.

Merebioloogia Eestis

Eesti mageveebioloogia ja merebioloogia eestvedajaks võib pidada loodusteadlast Karl Ernst von Baeri.

Eesti Mereinstituut loodi 3. märtsil 1992. Alates 2001. aastast kuulub see Tartu Ülikooli koosseisu. Instituut tegeleb põhiliselt Läänemere ökosüsteemide seisundi ja talitluse uurimise ja selgitamisega. Lisaks tehakse koostööd ka mitme välisorganisatsiooniga.

Eesti Merebioloogia Ühing asutati 2009. aastal. Ühingu eesmärk on edendada merebioloogiaga seotud teadus-, arendus- ja teavitustegevust.

Valdkonnad

Maailmamere ökosüsteemi suuruse tõttu jaguneb merebioloogia mitmeks väiksemaks valdkonnaks. Suur osa neist, näiteks algoloogia, selgrootute zooloogia ja ihtüoloogia, keskendub loomagruppidele.

Teised valdkonnad uurivad merevee ja ookeanide füüsikalisi omadusi, organismide kohandumist soolase keskkonnaga ja ookeanide omaduste muutumise mõju mereelustikule. Lisaks uuritakse ookeanide ja nende elustiku vahelisi suhteid, globaalset soojenemist ja muid keskkonnaprobleeme.

Viimasel ajal on merebiotehnoloogia üks keskseid uurimissuundi merest pärit biomolekulide, eriti proteiinide, uurimine. Neid võidakse kasutada meditsiinis või tehnoloogias. Merekeskkonnast on võimalik leida mitmeid erilisi bioloogilisi materjale, mis võivad kaasa aidata biomimeetiliste materjalide loomisele.

Seotud valdkonnad

Merebioloogia on bioloogia haru, mis on lähedalt seotud okeanograafia, merekeemia ja merefüüsikaga. Kuna teadusharu käsitleb organismide elu veekeskkonnas, hõlmab see paratamatult ka mitmeid ökoloogia põhimõtteid. Lisaks on merebioloogiast osaliselt välja kasvanud kalandusteadus ja merekeskkonna kaitse.

Veeloomad

Linnud

Sukelduvad pingviinid

Mereeluks kohastunud linde, näiteks albatroslasi, pingviinlasi, suulasi ja alklasi, nimetatakse merelindudeks. Kuigi eelmainitud liigid veedavad suurema osa oma elust merel, võib merelinde, näiteks kajakaid, kohata ka kaugel sisemaal.

Kalad

Monodactylus argenteuse grupp ujub surnud korallide kohal Madagaskaril

Tuntud kalaliikide hulka kuuluvad näiteks sardiin, anšoovis ja klounkala, samas kui röövkaladest on tuntuimad haid ja barrakuudad. Uurimisobjektid on näiteks kalade anatoomia, sealhulgas nende kahekambriline süda, ujupõis, kalasoomuseid, uimed ja lima tootvad sekretoorsed rakud. Kalad hingavad lõpustega, omastades sel moel veest hapnikku, ning kasutavad liikumiseks ja tasakaalu hoidmiseks uimi.

Selgrootud

Selgrootud moodustavad suure osa mereelustikust. Selgrootu mereelustiku hulka kuuluvad ainuõõssed (nagu meduusid ja korallid), mereussid (nagu lameussid ja kärssussid), kammloomad, limused (nagu karbid ja kõhtjalgsed), lülijalgsed (nagu lõugtundlased ja vähilaadsed), käsnad, sammalloomad ja okasnahksed.

Imetajad

Hülgekutsikas

Mereimetajad jagunevad viide suuremasse kategooriasse.

Roomajad

Galapagose mereiguaan

Meres elavate või merest sõltuvate roomajate hulka kuuluvad merekilpkonnad, meremaod, mereiguaan ja soolaveekrokodill. Suurem osa mereroomajatest, välja arvatud teatud meremadude liigid, on ovipaarsed ja lähevad maismaale munema. Seetõttu veedavad paljud liigid suure osa elust maismaal või selle läheduses. Paljud meremaod eelistavad madalat vett rannikutel, saarte lähistel ja jõgede suudmetes. Osa väljasurnud mereroomajaid, nagu ihtüosaurus, arenesid vivipaarseks ning ei pidanud enam maale naasma.

Seened

Merekeskkonnas elab üle 1500 liigi seeni. Nende eluviis on mitmekesine: nad võivad tegutseda parasiitidena vetikatel ja mereloomadel või saprotroofidena, lagundades vetikaid, mererohtu, puitu ja muud biomaterjali. Samuti on seeni leitud merevahust. Mitmete liikide eostel on spetsiaalsed väljakasvud, mis aitavad neil kinnituda substraatidele. Samuti toodavad meres elutsevad seened erinevaid ebatavalisi metaboliite.

Taimed ja vetikad

Ookeanide taimestik on laia levikuga ja liigirikas. Mikroskoopilised fotosünteetilised vetikad moodustavad suurema osa maailma fotosünteesilisest toodangust kui kõik maismaa metsad kokku. Mittevetikatest taimi, kes meres elavad, leidub rohkem madalates vetes. Nende hulka kuuluvad mererohud, kes on kohandunud ookeanikeskonna suure soolsusega. Mererohu üks rühmi on meriheinalised, mille esindaja on ka Eesti vetes kasvav pikk merihein. Eulitoraal on samuti hea piirkond, kus leidub rohkesti meretaimestikku. Seal kasvavad näiteks mangroovimetsad ja spetsiifilised kõrrelised. Mikroskoopilised vetikad ja taimed on oluline elukeskkond selgrootutele ja suuremate kalade vastsetele, kes neid peitumiseks ja toitumiseks kasutavad.

Mikroskoopiline elustik

Mikroskoopiline elustik ookeanides on väga mitmekesine, kuid vähe uuritud. Näiteks on alles hakatud uurima viiruste olulisust mere ökosüsteemides.

Fütoplankton

Fütoplanktoni rolli kohta teatakse rohkem, kuna see on üks suurimaid primaarprodutsente Maal. Fütoplanktoni hulka kuuluvad tsüanobakterid, erinevad vetikad (rohelised, punased ja pruunid), ränivetikad, dinoflagellaadid, eugleniidid, krüptofüüdid, koldvetikad ja prasinofüüdid.

Zooplankton

Zooplankton on tavaliselt suurem kui fütoplankton ja osa liike ei ole mikroskoopilised. Paljud ainuraksed, nagu dinoflagellaadid ja zooflagellaadid, kuuluvad zooplanktoni hulka. Osa kuuluvad samal ajal ka fütoplanktonite hulka, kuna eristamine loomade ja taimede vahel on väga väikeste organismide puhul keeruline. Ka osa ainuõõssete, kammloomade, harjaslõugsete, limuste, lülijalgsete ja rõngusside liike kuulub zooplanktoni hulka. Paljud suuremad loomad, näiteks kalavastsed ja meritähed, alustavad oma elu zooplanktonina, enne kui kasvavad piisavalt suureks, et võtta liigile omane kuju.

Elupaigad

Korallrifid Paapua Uus-Guineas

Mere elupaigad jaotatakse rannikulisteks ja avamere elupaikadeks. Rannikulisteks loetakse ala, mis ulatub rannast mandrilava lõpuni. Suurem osa mereelust leidub just rannikualal, kuigi see moodustab ainult seitse protsenti kogu ookeanidega kaetud alast. Avamere elupaigad algavad mandrilava lõpust.

Alternatiivselt võib elupaiku jagada pelagiaalseteks ja bentaalseteks. Pelagiaalsed leiduvad pinna lähedal ja avameres, merepõhjast kaugemal. Bentaalsed hõlmavad merepõhja pinda ja selle vahetut lähedust. Nendes keskkondades elavatele organismidele viidatakse vastavalt nende elukohale kui pelagiaalsetele või bentaalsetele organismidele. Pelagiaalsed elupaigad on püsivalt liikumises, üürikesed ja sõltuvad hoovustest.

Mere elupaiku muudavad nende elanikud. Osa mereorganisme, nagu korallid, pruunvetikad ja meriheinad, on liigid, mis kujundavad merekeskkonda, luues lisaks elupaiku teistele organismidele.

Eulitoraal on ala, mida looded konstantselt avavad ja katavad ning mis on kodu mitmekesisele elustikule. Ranniku elupaigad ulatuvad eulitoraali ülemisest piirist kuni piirkonnani, kus maismaa taimkate üleoleku saavutab. Need alad võivad jääda vee alla nii iga päev kui ka harvemini. Paljud nendel aladel elavad liigid kasutavad oma elutegevuseks ära veega randa uhutud mereelustikku.

Rifid moodustavad ühe tihedaima ja mitmekesiseima elupaiga maailmas. Kõige tuntumad on troopilised korallrahud, kuid riffe leidub ka külma veega piirkondades. Rifid on lubjarikastest korallide lademetest moodustunud pinnavormid. Need asuvad tavaliselt kivistel paljanditel merepõhjas. Rifid võivad kasvada ka teistel pindadel, mis on teinud võimalikuks kunstlike riffide loomise. Korallrifid on väga elurikkad. Seal elavad korallid ja nendega sümbioosis olevad zooksantellid, troopilised kalad ja mitmed muud organismid. Merebioloogias on just korallriffidele ja El Niño kliimanähtusele palju tähelepanu pööratud. 1998. aastal toimus üks tõsisemaid korallriffide katastroofe, kui suur osa riffe hävis ebatavaliselt kõrge vee pinnatemperatuuri tõttu. Osa riffe on taastumas, kuid teadlased arvavad, et jätkuva globaalse soojenemisega on 50–70% maailma korallriffidest väljasuremisohus.

Avameri on suhteliselt väikse produktiivsusega, kuna selles on vähe toitaineid. Sellegipoolest on see suuruse tõttu suurim primaarprodutsent. Suur osa afootse vööndi energiast pärineb avamerest detriidi vormis.

Suurim teadaolev süvik on Mariaani süvik Filipiinide lähedal Vaikses ookeanis ja selle sügavus on 10 924 meetrit. Isegi sellistes sügavustes eksisteerib elu, vaatamata äärmuslikule veerõhule ja puuduvale päikesevalgusele. Aastal 1960 süvikusse sukeldunud batüskaafi Trieste meeskond nägi põhjas valget lestalist, krevetti ja meduusi. Teiste sügavaimate süvikute hulka kuuluvad Tonga süvik (10 882 m), Filippiini süvik (10 540 m) ja Puerto Rico süvik (8 648 m).

Tavaliselt loetakse süvamereks afootset tsooni, kuhu päikesevalgus enam ei ulatu. Sellistes sügavustes loovad mõned eluvormid iseendale valgust, kasutades bioluminestsentsi.

Pimeduses helendav meduus

Ookeaniliste mägede ümber on rikas elustik, kus leidub hulganisti toitu ja kudemispaiku. Hüdrotermilised lõõrid, mis asuvad piki Ookeani keskahelikku, käituvad nagu veealused oaasid. Sellistes paikades on erilised bioomid ja neis elupaikades on avastatud mitmeid uusi mikroobe ning muid eluvorme.

Hüdrotermilised lõõrid

Levik

Üks keskne teema tänapäeva merebioloogias on eri liikide elutsüklite avastamine. Merebioloogid uurivad, kuidas hoovused, looded ja ookeanilised tegurid mõjutavad ookeanide eluvorme, nende kasvu, levikut ja heaolu. Need uurimisvõimalused on tänu tehnoloogia arengule tekkinud alles lähiajal. Suurem osa ookeani elustikust liigub arengu vältel eri piirkondade vahel: sigimine toimub ühes, pesitsemine teises ja täiskasvanuks kasvamine kolmandas paigas. Teadmisi selle kohta, kus liigid oma elutsükli eri etappe veedavad, on siiani vähe. Näiteks on suuresti teadmata, kuhu merekilpkonnad ja osa hailaadseid rändavad. Jälitusseadmete kasutamist piirab asjaolu, et need ei sobi kõikidele eluvormidele ja üldiselt pole ookean tehnoloogiasõbralik. Rände ja leviku uurimine on tähtis nii teadlaste kui ka kalameeste jaoks, kuna on avastatud, et kaubandusliku kalapüügi tõkestamisel ühes väikses piirkonnas võib olla suur mõju kalapopulatsioonide jätkusuutlikkusele mujal asuvatel aladel.

Vaata ka

Viited

  1. ↑ Foley, Jonathan A.; Karl E. Taylor, Steven J. Ghan (1991). "Planktonic dimethylsulfide and cloud albedo: An estimate of the feedback response".
  2. ↑ "7, Disturbance and Patch Dynamics on Rocky Intertidal Shores", The Ecology of Natural Disturbance and Patch Dynamics. eds. Steward T. A. Pickett & P. S. White. Academic Press.
  3. ↑ A History of the Study of Marine Biology.
  4. ↑ TÜ Mereinstituudi ajalugu.
  5. ↑ Eesti Merebioloogia Ühing.
  6. ↑ ISBN 0-448-11856-4,Stidworthy J. 1974. Snakes of the World. Grosset & Dunlap Inc. 160 pp.
  7. ↑ Sea Snakes.
  8. ↑ , Hyde, K.D.; E.B.J. Jones, E. Leaño, S.B. Pointing, A.D. Poonyth, L.L.P. Vrijmoed (1998). "Role of fungi in marine ecosystems". Biodiversity and Conservation 7 (9): 1147–1161.
  9. ↑ , Kirk, P.M., Cannon, P.F., Minter, D.W. and Stalpers, J. "Dictionary of the Fungi". Edn 10. CABI, 2008.
  10. ↑ ,Hyde, K.D.; E.B.J. Jones (1989). "Spore attachment in marine fungi". Botanica Marina 32: 205–218.
  11. ↑ , San-Martín, A.; S. Orejanera, C. Gallardo, M. Silva, J. Becerra, R. Reinoso, M.C. Chamy, K. Vergara, J. Rovirosa (2008). "Steroids from the marine fungus Geotrichum sp.". Journal of the Chilean Chemical Society 53 (1): 1377–1378.
  12. ↑ NOAA (1998) Record-breaking coral bleaching occurred in tropics this year., Press release (October 23, 1998).
  13. ↑ ICRS (1998) Statement on Global Coral Bleaching in 1997–1998. International Coral Reef Society, October 15, 1998.
  14. ↑ Bryant, D., Burke, L., McManus, J., et al. (1998) "Reefs at risk: a map–based indicator of threats to the world's coral reefs". World Resources Institute, Washington, D.C.
  15. ↑ Goreau, T. J. (1992) "Bleaching and Reef Commumity Change in Jamaica: 1951–1991". Amer. Zool. 32: 683–695.
  16. ↑ Sebens, K. P. (1994) "Biodiversity of Coral Reefs: What are We Losing and Why?" Amer Zool, 34: 115–133
  17. ↑ Wilkinson, C. R., and Buddemeier, R. W. (1994) "Global Climate Change and Coral Reefs:Implications for People and Reefs". Report of the UNEP-IOC-ASPEI-IUCN Global Task Team on the Implications of Climate Change on Coral Reefs. IUCN, Gland, Switzerland.

Välislingid