Eesti Looduse fotovõistlus
2006/4



   Eesti Looduse
   viktoriin


   Eesti Looduse
   fotovõistlus 2012




   AIANDUS.EE

Eesti Loodus
Intervjuu EL 2006/4
Mereplankton: pisike, kuid oluline

Kalle Olli on sündinud 12. veebruaril 1967 Tallinnas. Lõpetas 1992 Tartu ülikooli bioloogina, 1997 kaitses samas filosoofiadoktori töö. Oli 1993–1996 Helsingi ülikooli ökoloogia ja süstemaatika instituudi hüdrobioloogia osakonna külalisüliõpilane. Aastast 1998 Tartu ülikooli botaanika ja ökoloogia instituudi erakorraline teadur, teadur ja vanemteadur, 1998 Tromsø ülikooli külalisteadur ja 1998–2000 Woods Hole Oceanographic Institution’i (USA) järeldoktor. Uurinud maailmamere planktonikooslusi. Tänavu saanud Eesti riikliku teaduspreemia (geo- ja bioteadused).

Mis uurimistöödest teaduspreemia saanud tsükkel õieti koosneb?



See hõlmab teadusajakirjades ilmunud artikleid, ei olnud mingit monograafiat ega eriväljaannet. Seega rutiinne igapäevane teadustegevus, mille põhiteemasid on kaks. Esimene teema on seotud planktonikooslustes orgaanilise aine settimisega. Juhuse tahtel on see teema maailmas aktuaalne. Teine valdkond käsitleb planktiliste organismide elutsükleid.


Miks on maailmameres orgaanilise aine settimise temaatika tänapäeval nii aktuaalne?

Orgaanilise aine settimine eemaldab süsiniku aktiivsest bioloogilisest ringest. Seda nimetatakse ka ookeani bioloogiliseks süsinikupumbaks. Tõhusalt töötav pump annab negatiivset tagasisidet inimtekkelisele süsihappegaasi hulga tõusule Maa atmosfääris.
Ühest küljest oleneb settimine alati produktsioonist, antud kontekstis siis fütoplanktoni esmasest produktsioonist. Kui orgaanilist ainet ei toodeta või on tekkivad kogused kaduvväiksed, siis ei ole ka midagi settida. Produktsiooni suurenedes tekib settimise ja orgaanilise aine ringest eemaldamise võimalus. Paraku ei ole settimine tootlikkusega lineaarselt seotud, vaid oleneb üsna keerulisel viisil kogu planktonikoosluse struktuurist.
Mida mitmetahulisem, keerukam, suheterikkam on planktonikooslus, seda väiksemad on settimiskaod. Koosluse jaoks tähendab settimine nimelt kadu: oluliste, sageli kasvu piiravate ressursside väljaviimist ringest.
Hästi struktureeritud kooslus vähendab kadusid: kõik hoitakse kinni, ressursse ei “raisata”. Süsteem toimib hästi. Aga termodünaamika kehtib ka planktonikoosluses ning seetõttu ei toimi kooslus päris kadudeta. Üldjuhul on settimine väga tagasihoidlik oligotroofsetes (vähetoitelistes) veekogudes. Kui on vähe, siis hoitakse sellest kümne küünega kinni. Näiteks on oligotroofsed ka troopiliste ookeanide keskosad, mis hõlmavad suurema osa maailmamere pindalast. Seal on settimine väga tagasihoidlik ja valdav osa primaarproduktsioonis moodustunud orgaanilisest ainest respireeritakse mitme toiduahela lüli kaudu taas süsihappegaasiks.
Vastandiks on eutroofsed (rohketoitelised) veekogud, kus ressursse on suhteliselt rohkem ja ka kadusid on rohkem. Siia hulka kuulub ka Läänemeri, eutroofne sisemeri, kus orgaanika settimine on sedavõrd intensiivne, et jätab põhjalähedased kihid hapnikuvaegusesse.
Settimise puhul on väga oluline aspekt fütoplanktoni produktsiooni ja herbivooria tasakaal. Produktsioon võib olla väga suur, kuid kui see kanaliseerub zooplanktonisse, jääb fütoplanktoni biomass üsna väikeseks ja settimine küllalt efektiivseks. Tavaliselt on selline fütoplanktoni kevadõitseng sügavates meredes, näiteks Norra meres. Zooplankton talvitub umbes 400–500 meetri sügavusel ja tõuseb veepinnale toituma just kevadõitsengu alguses. Silmapaistvalt suurest primaarproduktsioonist läheb valdav osa zooplanktoni toiduks, millest omakorda suur osa hingatakse süsihappegaasina välja.
Madalamates meredes, näiteks Läänemeres, zooplankterid ei talvitu. Settesse kogunevad aerjalaliste munad, kust kevadel kooruvad vastsed; need arenevad noorjärkudeks ja viimased valmikuteks. Kogu areng võtab aga tublisti aega ja selleks ajaks on Läänemere kevadõitseng juba läbi. Ehk siis sel ajal, kui herbivooria potentsiaal saavutab maksimumi, on toidulaud juba tühi.

Miks Läänemeres zooplankton ei talvitu – sügavuse poolest on meri ju Norra merega vähemasti kohati võrreldav?

Läänemeri on üsna madal, okeanograafilises mõttes mandrilava, mis kuulub mandri, mitte ookeani juurde. Aerjalalised talvituvad umbes 400–600 meetri sügavusel. Norra ja Grööni meri on olulised aerjalaliste talvituspiirkonnad. Barentsi meri, mis on väga kalarikas, on taas liiga madal ja sealne kalastik sõltub Norra merest advektsiooniga transporditud talvitunud zooplanktonist. Läänemere sügavamad kihid kipuvad olema viletsa hapnikurežiimiga, mis ei sobi zooplanktonile.

Mismoodi näevad välja planktiliste organismide elutsüklid?

Veidi ehk kummaline, aga suur osa planktoni organismiliike asustab planktonit vaid väga piiratud ajal ehk kuu kuni kahe jooksul. Ülejäänud aasta veedetakse suikeseisundis põhjasetete pindmises kihis. See kohastumus aitab üle elada vegetatiivseks kasvuks ebasobivaid keskkonnatingimusi.
Puhkespooride moodustumise intensiivsus, ajastatus ning seda mõjutavad keskkonnategurid, samuti spooride idanemine või pikemaajaline säilimine setetes – kõik see mõjutab veeõitsengu bioloogiat. Kui tegemist on toksilise või mõnel muul viisil probleeme põhjustava liigiga, võib puhkespooride moodustamise strateegiast olla palju abi mõistmaks õitsengu dünaamikat.
Erinevalt settimise teemast saab siin teha nii välitöid merel kui ka laborikatseid puhaskultuuridega. Paljud toksilised liigid ei kasva aga laborioludes. Õigem oleks küll öelda, et neid ei ole veel õpitud kasvatama, hoolimata aastakümnetepikkustest ponnistustest. Sellisel puhul võib kasulikku teavet saada laboris hästi kasvavate mudelorganismidega katsetades.
Paljude küllalt tavaliste fütoplanktoni liikide elutsüklit pole piisavalt uuritud. Puhkespoorid on teada vaid võrdlemisi vähesel hulgal liikidest, kui võrrelda kirjeldatud liikide arvuga. Ilmselt ei olegi paljudel liikidel selgelt eristatavaid puhkestaadiume. Parasvöötme ja polaaralade plankteritel võiks eeldada puhkevormi kohustuslikkust. Teatud aastaaeg siin lihtsalt ei sobi aktiivseks kasvuks. Aga olulisem põhjus on ehk puhkestaadiumide suhtelises harulduses või varjatuses. Selles valdkonnas saab teha veel palju avastusi.

Kas oled ka ise planktoni elutsükleid laboris puhaskultuurides uurinud?

Ikka. Elutsüklite puhul on nähtusi, mida on mugav uurida kultuuris, aga on asju, mida peab uurima looduses. Laborikultuur on siiski väga kunstlik keskkond.

Millised näevad välja planktoniuurija välitööd ja kus kohas sa ise välitöid tegemas käid?

Välitööd on mul laias laastus jagunenud kaheks: suuremad ekspeditsioonid suurte laevadega ookeanidel ning eksperimendid rannikumeres. Viimased võivad olla päris laialdased, kuid ööbitakse ikka maismaal, mitte laevas ja kusagil läheduses on kindlasti hästi varustatud labor.
Minu meelispaik on Soomes Hanko neemel asuv Tvärminne zooloogiajaam, mis kuulub Helsingi ülikoolile. Uurimislaevad on merel nädalaid ja kuid, ent laeva rent on väga kallis ja alla nädala ei ole mõtet sadamast välja minnagi. Aeg on alati väga täpselt planeeritud: kes millal midagi laeval teeb. Rütm on tavaliselt ööpaevaringne. Olen paaril korral käinud Norra laevaga Barentsi merel, korra Briti laevaga Hispaania rannikul, Rootsi jäälõhkujaga Põhja-Jäämerel. Peale selle teinud pisemaid ja spetsiifilisemaid reise USA idarannikul.

Maailmamere planktonikoosluse uurimine meenutab kõrvalt vaadates lugu india tarkadest, kes katsusid elevanti eri kohtadest ja sedamööda ka looma kirjeldasid. Kuidas saadakse andmeid pealtnäha hoomamatu ookeani planktonikoosluse kohta?

Selles on paljuski tõtt. Maailmas on raskesti ligipääsetavaid kohti, mille planktonist me väga palju ei tea ja kus esmane kirjeldav faas on veel täiesti asjakohane. Peale selle ajamõõde: kevadel ja sügisel nähtu võib erineda sedavõrd, et midagi ühist on üldse raske leida. Samas, üldjoontes me ikkagi teame, kus mida ja kui palju elab ning uurimise fookus on pigem protsessidel (produktsioon, respiratsioon, herbivooria jt.) ja hüpoteesidel.
Aga tõsi ta on, et pisut hoomamatu see tundub, eriti kõrvalseisjale. Põhjus on väga lihtne: organismid on nii väikesed, et me palja silmaga neid ei näe. Ja see tekitab kohe tohutu tunnetusliku barjääri. Vesi tundub tühja ja ühtlasena. Raske on ennast mõelda teisele poole suuruse barjääri ja aduda mikroobses maailmas toimuvat. Oluline on meeles pidada, et kuigi organism on väike, ei tähenda see, et teda poleks olemas.
Õnneks on meil aukartustäratav ja pidevalt täienev aparatuuri ja seadmete arsenal, mille abil saab ka väga väikeste organismide kohta kas või reaalajas informatsiooni hankida.

Kui hästi on orgaanilise aine settimine planktonikoosluses teada kvantitatiivselt? Mis suurusjärkudest saab kõnelda näiteks ookeani keskosa või Läänemere puhul?

Suurusjärgud on ikka teada. Settimist otse planktonikooslusest nimetatakse ka eksportproduktsiooniks. See on primaarproduktsiooni osa, mis viiakse tootvast kihist välja. Seda tuleb mõõta otse produktiivse kihi all. Läänemeres, kevadõitsengu lõppedes räägime suurusjärgust üks gramm orgaanilist süsinikku ruutmeetri kohta ööpäevas. Ookeani keskosas võiks see olla umbes 30 mg süsinikku ruutmeetri kohta päevas.
Settimist mõõdetakse sageli ka teistes ühikutes. Vahel huvitab orgaaniline lämmastik või fosfor (nende numbrid tuleksid tublisti väiksemad kui süsinikul). Ühikuteks võivad olla ka üldorgaaniline aine või siis kogu tahke osis, viimaste numbrid on taas süsinikust suuremad. Orgaaniline süsinik on siiski ehk kõige laiemalt rakendatav näitaja. Ookeanis on olulised ka karbonaadid (lubi), mis definitsiooni järgi ei ole orgaaniline, kuid biogeense tekkega.
Kogu sellest eksportproduktsioonist jõuab mere põhja ehk 1–10 protsenti, ülejäänu lagundatakse teel allapoole. Sette pinnal lagundamine jätkub ja geoloogiliseks ajaks mattub settesse vaid üsna väike osa.

Kas ja kuidas ookeani planktonikoosluse dünaamika kajastab globaalseid protsesse, näiteks kliima soojenemist?

Ühest küljest kajastab, teisest küljest mõjutab. Vesi on temperatuuri mõttes väga stabiilne keskkond. Laias laastus on vee temperatuur troopikas 30 ºC ja ookeani vee külmumistemperatuur on –1,7 ºC. See vahemik on märksa väiksem kui maismaa temperatuurikõikumistel. Arktikas tähendab soojenemine vegetatsiooniperioodi pikenemist. Jääkatte ulatus väheneb ja vette pääseb rohkem valgust, seega suureneb produktsioon. Valdaval osal Põhja-Jäämerest piirab suvist tootlikkust just jääkattest tingitud valguse vähesus. Madal temperatuur fütoplanktonit tervikuna eriti ei kammitse.
Kliima soojenemisel leviksid parasvöötme plankterid kaugemale pooluste poole. See ei ole just eriti innovaatiline arusaam. Teisalt, globaalses skaalas mõjutavad planktoniprotsesse valdavalt tuuled, hoovused, apvellingud, El Niño ja muud kliimavõnkumised. Kuidas need nähtused kliima muutudes ümber kujunevad, on juba planktoloogiaväline probleem. Planktoni jaoks on olulised valgus ja toitained. Need olenevad otseselt turbulentsist ja vee segunemisest, mida omakorda vormivad tuuled ja hoovused.

Põhja-Jäämere üha ulatuslikum suvine jäävaba olek peaks siis planktoni arengule soodsalt mõjuma, seega seob plankton ka rohkem süsinikku ja võiks tasakaalustada kasvuhoonegaaside mõju?

Võiks küll loota, et selline negatiivne tagasiside tekib. Suvise jää vähenemine tähendab kindlasti produktsiooni suurenemist. Settimine kindlasti suureneb mõnevõrra, aga efektiivne tasakaalustamine eeldaks küllalt tugevat veeõitsengut, mille orgaaniline aine settiks pinnakihis oluliselt lagunemata. Praegu ei ole see stsenaarium siiski kõige tõenäolisem.
Põhja-Jäämere keskosas on küllalt arvukas zoopanktoni populatsioon, mis on arvatavasti sattunud sinna produktiivsematelt mandrilava aladelt. Need loomad on seal pidevas näljaseisundis ja nende herbivoorne surve tõenäoliselt ületab produktsiooni potentsiaali ka jäävaba pinna mõõduka suurenemise oludes. Ehk siis settimine jääb suhteliselt tagasihoidlikuks. Kalanduse seisukohalt võiks see ju hea uudis olla.

Kuidas mõjutab planktonikooslust mere reostumine?

Tuleks eristada toksilisi aineid, mis levivad kaunis globaalselt, ja reostust biogeensete ainetega (peamiselt N- ja P-ühendid). Biogeenide reostus on tavaliselt rannikulähedane probleem – maailmamere keskossa see mõju eriti ei ulatu. Paraku puudutab just rannikualade eutrofeerumine ühiskonda kõige rohkem.
Toksilistest ainetest on olulisemad inimese sünteesitud, looduses mittelagunevad ehk väga aeglaselt lagunevad orgaanilised ühendid. Pahatihti akumuleeruvad nad organismides ja kuhjuvad toiduahela kõrgemates lülides. Planktoni protsesse need ained suurel määral ei mõjuta, plankton on nende edasikandja, ehk ka akumuleerija. Probleemid tekivad toiduahelas kõrgemal.

Kui liigirikas on mere plankton ning kui hästi on teada selle liigiline koosseis ja liikide sagedussuhted?

Liigirikkus, ehk siis liikide arv planktonis on üks pikantne küsimus. See ei ole uurimise fookuses olnud. Põhjus võib ilmselt olla selles, et rutiinses teadustöös oleneb liigirikkus paljuski uurija pädevusest ja ajast, mida ta ühe proovi läbiuurimisele ohverdab. Põhjalik uurimine on aga rutiintöös haruldane: see võtab väga palju aega ning enamasti on ökoloogiliselt tähtsad just dominandid.
Mis viibki küsimuse teise pooleni: kui hästi on teada planktoni liikide sagedussuhted. Võrreldes liigirikkusega üsna hästi. Tavaliselt on väike hulk domineerivaid liike, mis määravad suures osas planktonikoosluse ilme. Nende populatsioonidünaamika on tähtis ja seda seiratakse. Siin toimuvad nihked annavad märku olulistest keskkonnamuutustest.
Oluline on muidugi märkida, et igale aastaajale on omane erisugune kooslus. Kevad on fütoplanktonile tavaliselt olulisim hulgikasvamise aeg. Herbivoore on veel vähe, kuid toitaineid palju. Läänemere kevadine kooslus asendub suvise kooslusega kusagil mai lõpus või juuni alguses.

Kas ja kuidas on uuritud planktonikoosluste produktiivsuse ja settimise muutusi pikemas ajaskaalas, näiteks tuhat või kümme tuhat aastat?

On ilmne, et ühed või teised organismirühmad on geoloogilises ajas olnud kord olulisemad, kord vähem tähtsad. Sellest on meil säilinud näiteks kriidi ja diatomiidi lademed, mis siis tunnistavad vastavalt kokolitoforiidide ja ränivetikate hulgivohamise aegu.
Viimased tuhat või kümme tuhat aastat on Läänemere ajaskaala. Siin on setetes näha näiteks anaeroobsete ajajärkude vaheldumine aeroobsetega. Anaeroobsed setted on varmad tekkima produktiivsetel perioodidel. Lähemast ajast: näiteks Liivi lahe setetes suureneb biogeense räni osakaal umbes 10 cm sügavusel algselt kolmelt protsendilt kuuele. Ajaliselt vastab see ligikaudu kuuekümnendate aastate algusele ja annab meile signaali tugeva eutrofeerumise alguse kohta.
Suurenenud talvised lämmastikukogused, mis suures osas tulid põllumajandusest, tingisid tugevamad kevadõitsengud. Ränivetikad on aga kevadõitsengute olulisim rühm, mis õitsengu lõppedes (mai-juuni vahetus) settib hulgaliselt põhja. Tugeva eutrofeerumise signaaliga kaasnes ka ränivetikate liigilise koosseisu muutus.

Kuivõrd on mereplanktoni uurimine teadusharuna Eestis arenenud ja kuidas see paistab teiste riikidega võrreldes?

Midagi väga tugevat meil välja panna ei ole. Kindlasti ei ole see nn. riiklike prioriteetide seas, mis näitab lobitöö nõrkust. Killustatud on ka ala hariduslik alus. Hüdrobioloogia/merebioloogia/planktoloogia eriala õpetamine on minu meelest ebaefektiivselt pillutatud eri kõrgkoolide eri õppekavade vahel. (Õppe)jõud koondades oleks võimalik päris korralikku haridust anda, aga selleks puudub haldussuutlikus ja vist ka tahe; viimased aastad on pigem näidanud vähikäiku kui olukorra paranemist.
Tore, kui suudame jälgida, mis meid ümbritsevas meres toimub, ehk siis seirata rannikumerd. Seegi nõuab ressurse, mille eest tuleb võidelda kui emalõvi, et riigi rahvusvaheliste kohustustega mitte hätta jääda. Koostöös teiste maadega on võimalik ka protsesside uuringud. Ja mis olekski loomulikum, kui uurida riike ühendavat merd ühiselt. Üldiselt tuleks seda positiivsena tunduvat nooti võtta aga kui tilka mett tõrvapotis.

Kas sul jääb teadusetegemise ja pereelu kõrvalt aega ka muudeks harrastusteks?

Peab jääma, valikut ei ole ju. Olen praegu lapsehoolduspuhkusel, mis on lõpmata tore. Elu ei ole ju ainult eksperimendid ja numbrite väänamine. Samas ei päästa peatatud tööleping veel töökohustustest. Töö iseloom on lihtsalt selline: keegi ei küsi, kas sa käid tööl või mitte, küsitakse ainult tulemust. Kuidas, kuna ja kus tulemus tekib, on ainult minu, mitte kellegi teise mure. Tähtajad ei tea midagi töö- ja puhkeaja seadusest, või mis see oligi.
Harrastustega on lugu pisut keerulisem. Need on nagu unistus või paleus, mille poole püüdled – aga alati lipsavad nad kuidagi osavalt käest. Mulle meeldib kohutavalt suvekodu lähedal metsas kolada. See on Võrtsjärve ääres, järvel käin kanuutamas. Tahaks osta süsta, sellega pääseb kaugemale. Talvel on seal hea ja rahulik suusatada ning kui lund jääl ei ole, siis uisutada Rootsi rahvussportlike matkauiskudega. Kunagi olin ma peaaegu et kirglik kalastaja. See kirg ootab ülessoojendamist. Piinlik, aga ilmselt saaks pikema nimekirja nendest harrastustest, millest ma midagi ei pea.



Teaduspreemia laureaati Kalle Ollit küsitlenud Toomas Kukk
28/11/2012
26/11/2012
05/10/2012
09/07/2012
26/06/2012
26/06/2012
22/05/2012

Loe Uudistajat
E-posti aadress:
Liitun:Lahkun: 
Serverit teenindab EENet