Karanmeren ravintoverkot – hajanaista tietoa ja valikoituja veikkauksia

Venäjän arktisella alueella Barentsinmeren ja Laptevinmeren välissä sijaitseva Karanmeri on viime vuosina saanut osakseen kasvavaa kansainvälistä kiinnostusta johtuen alueen mahdollisesti valtavista öljy- ja kaasuvarannoista sekä alueen sijoittumisesta Koillisväylälle. Lisääntyvä laivaliikenne ja luonnonvarojen hyödyntäminen kasvattavat öljyonnettomuuden riskiä. Tämä on huolestuttavaa, koska öljyonnettomuuksia pidetään yleisesti pahimpana uhkana arktiselle ympäristölle (Arctic Council, 2009). On entistä tärkeämpää tuntea arktisten merialueiden lajisto ja ymmärtää ekosysteemien lainalaisuudet, koska kattava biologinen taustatieto toimii pohjana onnistuneelle ympäristöriskianalyysille öjyonnettomuustilanteissa.

Väitöskirjatutkimukseni keskittyy arktisen alueen öljyonnettomuuksiin liittyviin ekologisiin riskeihin, ja on osa holistista CEARCTIC-projektia, joka pyrkii parantamaan arktisen merenkulun turvallisuutta. Tässä kirjoituksessa keskityn Karanmeren alueeseen, joka toimii tutkimuksessamme öljyriskianalyysien esimerkkialueena.

Toistaiseksi Karanmeren alue on kansainvälisessä tutkimuksessa heikosti tunnettu. Kuten arktiselle alueelle yleensäkin, Karanmereen pätee hyvin nyrkkisääntö ”mitä kurjemmat sääolosuhteet, sitä vähemmän raportoitua kenttätutkimusta”. Kattavimman ja tarkimman englanninkielisen kuvauksen Karanmerestä on kirjoittanut Zenkevitch (1963), ja vaikka teoksen julkaisusta on kulunut jo yli 50 vuotta, ei kilpailijaa ole löytynyt. Venäjänkielisen tutkimuksen määrä ja laatu on kansainvälisellä tasolla huonosti tunnettu. Karanmereen ei ole myöskään liittynyt suuria rahallisia intressejä, jotka olisivat motivoineet alueen tarkempaan kartoitukseen, sillä esimerkiksi kaupallinen kalastus on alueella hyvin vähäistä. Ilmastonmuutoksen myötä olosuhteet kuitenkin muuttuvat: alueen meriliikenteen odotetaan lisääntyvän jääpeitteen vähenemisen vuoksi ja kalastusalukset seurannevat Barentsinmereltä Karanmerelle lämpimämmän veden mukana leviäviä lajeja, jolloin myös Karanmeren taloudellinen merkitys kasvaa.

Karanmeri on kokonaan jään peittämä keskimäärin marraskuusta kesäkuuhun, eikä se ole täysin jäätön keskikesälläkään. Karanmeri on suhteellisen matala meri (keskisyvyys 111 metriä) ja sen suolapitoisuus vaihtelee huomattavasti alueen sisällä: rannikolla vesi on lähes makeaa (3–5 ‰), kun taas pohjoisessa suolapitoisuus vastaa valtamerien suolaisuutta (34–35 ‰). Suolapitoisuuden vaihtelua selittää osaltaan se, että mereen laskee useita suuria jokia, tärkeimpinä Ob ja Jenisei. Karanmeren erityispiirre onkin se, että alueelle tulee suuria vesimassoja hyvin erilaisista lähteistä: makeaa vettä valuma-alueen suurista joista, kylmää vettä Pohjoiselta jäämereltä sekä lämpimämpää vettä Atlantilta ja Barentsinmereltä (Marchenko, 2012). Vesimassojen väliset suuret erot mahdollistavat alueen jakamisen erilaisiin luonnonmaantieteellisiin yksiköihin, joiden lajisto poikkeaa toisistaan merkittävästi (Zenkevitch, 1963).

Planktonlajiston perusteella Karanmeri voidaan jakaa neljään alueeseen: (1) makean veden lajien, (2) murtovesilajien, (3) Pohjois-Atlantin ja Arktiksen lajien sekä (4) eteläisempien Barentsinmeren lajien dominoimiin alueisiin (Zenkevitch, 1963). Koko Karanmeren mittakaavassa suurin osa eläinplanktonista kuuluu hankajalkaisiin, mutta paikoitellen myös monisukasmatojen toukat saattavat olla hyvin runsaita. Kaikkein eteläisimmällä Karanmerellä rataseläimet ja vesikirput saattavat paikoitellen olla hankajalkaisia tärkeämpi ryhmä.

Pohjaeläinten alueellisiin lajisuhteisiin vaikuttavat vesimassojen alkuperän lisäksi erilaiset pohjatyypit, ja tärkeimmät lajit vaihtelevat muun muassa alueen syvyyden mukaan. Karanmeri on pohjaeläimistön perusteella jaettavissa karkeasti neljään alueeseen: (1) simpukoiden dominoimiin mataliin rannikkoalueisiin, (2) piikkinahkaisten, erityisesti käärmetähtien dominoimiin mataliin alueisiin, (3) syvänvedenlajien alueisiin sekä (4) Barentsinmeren lajien alueisiin (Zenkevitch, 1963). Koko Karanmerellä pohjaeläimistä yleisimpiä ovat simpukat (esimerkiksi suvut Portlandia ja Astarte), äyriäiset (esimerkiksi suvut Acanthostepheia ja Arrhis), monisukasmatojen toukat (esimerkiksi suvut Apomatus ja Nereis), merilukit (suku Nymphon) ja piikkinahkaiset (esimerkiksi suvut Myriotrochus ja Trochostoma). Matalilla alueilla pohjaeliöiden määrä on suhteellisen korkea.

Keskellä Karanmerta sijaitsee syvempi mutapohjainen alue. Matala lämpötila, suolaisuus ja ravinnepitoisuus, veden vähäinen sekoittuminen sekä mutapohjan useiden lajien kannalta epäsuosiolliset ominaisuudet johtavat siihen, että alueen eliöstö on selvästi ympäröiviä alueita köyhempi sekä yksilö- että lajimäärältään. Parhaiten alueella viihtyvät suuret piikkinahkaiset. Myös huokoseläinten määrä lisääntyy kohti Karanmeren keskialuetta siirryttäessä ja muun pohjaeläimistön biomassan pienentyessä. Koska keskialueen selkärangattomat eivät ole käytännössä minkään lajien suosimaa ravintoa, on alue myös pitkälti kalaton (Zenkevitch, 1963). Kun alueelta puuttuvat simpukat, äyriäiset ja kalat, puuttuvat sieltä myös hylkeet ja muut nisäkkäät.

Rajut sääolosuhteet vähentävät myös kalojen määrää Karanmerellä verrattuna esimerkiksi sen länsinaapuriin Barentsinmereen, joka on yksi maailman tuottavimmista meristä. Jäämerenseiti (Boreogadus saida) on kiistatta Karanmeren runsain ja laajimmalle levinnein laji. Navaga (Eleginus nawaga) ja punakampela (Pleuronectes platessa) viihtyvät jokisuistojen murtovesissä (Dolgov, 2013), ja etenkin jokisuiden läheisyydessä kalaa voi esiintyä hyvinkin runsaasti. Näillä alueilla tapahtuu Karanmeren teollinen kalastus, avovesialueilla ei toistaiseksi kalasteta lainkaan. Karanmeren linnusto tunnetaan alempia trofiatasoja heikommin, mutta mitä ilmeisimmin alueelle saapuu kesäisin runsaasti muuttolintuja. Näihin sisältyy ainakin runsaasti hanhia, sorsia, kuikkia ja lokkeja. Pohjankiisla (Uria lomvia) on tiettävästi Karanmeren yleisin lintulaji, ja se pesii alueella keskikesällä useiden miljoonien yksilöiden voimin (Miquel, 2001). Nisäkkäistä alueella tavataan ainakin jääkarhuja (Ursus maritimus), mursuja (Odobenus rosmarus) ja maitovalaita (Delphinapterus leucas) sekä hylkeistä muun muassa norppia (Pusa hispida), grönlanninhylkeitä (Pagophilus groenlandicus) ja partahylkeitä (Erignathus barbatus). Nisäkkäätkään eivät ole jakautuneet tasaisesti koko Karanmerelle vaan havainnot painottuvat Karanmeren etelä- ja länsiosiin (Matishov, 2007).

Eniten biologista tietoa on saatavilla Karanmeren matalista rannikkoalueista. Yleistäen voidaan myös todeta, että mitä idemmäksi ja pohjoisemmaksi Karanmerellä liikutaan, sitä vähemmän kerättyä aineistoa on saatavilla. Nykytiedon valossa näyttää kuitenkin siltä, että myös lajien määrä vähenee itään ja pohjoiseen liikuttaessa. Oma tutkimukseni keskittyy rannikkojen läheisyyteen, koska näillä alueilla sekä eliöitä että liikennettä on eniten, eli öljyonnettomuuden riskit ovat suurimmillaan.

Lajilevinneisyystieto on kuitenkin Karanmerellä parhaimmillaankin puutteellista. Venäjänkielisestä kirjallisuudesta on mahdollista löytää koordinaatteja joillekin lajihavainnoille, joita on tehty tutkimuspurjehdusten aikana, mutta aineisto on kaukana kattavasta. Tästä syystä lajien levinneisyyksien arvioinnissa on käytettävä todennäköisyyspohjaisia malleja, jotka mahdollistavat haasteellisten aineistojen analysoinnin sekä ympäristömuuttujien käytön levinneisyyden ennustamisessa. Tutkimusryhmässämme tällaista mallinnusta tehdään parhaillaan Karanmeren jääkarhuille, mursuille ja norpille. Karkeatkin arviot eliöiden levinneisyydestä tuovat lisäarvoa arvioitaessa öljykuljetusten riskejä alueen ekosysteemille, koska tällöin alueelliset erot voidaan ottaa huomioon onnettomuusskenaarioiden laatimisessa.

Arktiset ravintoketjut ovat lyhyitä verrattuna lämpimämpiin alueisiin ja ravintoverkot ovat suhteellisen yksinkertaisia. Tästä syystä avainlajien merkitys on erityisen korostunut ja muutokset yhdenkin lajin populaatiossa voivat heijastua läpi ravintoverkon (Bundy et al., 2009). Ympäristöriskiä arvioitaessa tulisikin huomioida sekä lajien haavoittuvaisuutta että merkitystä ekosysteemilleen. Riskianalyysin kannalta ravintoverkkolähestymistapa on kätevä, koska esimerkiksi öljyonnettomuudella voidaan olettaa olevan suorien vaikutusten lisäksi epäsuoria akuutteja vaikutuksia johtuen muutoksista saalissuhteissa ja pidemmällä aikavälillä kroonisia vaikutuksia johtuen saastuneesta ravinnosta.

Ravintoverkot Karanmeren eri alueiden välillä vaihtelevat lajiston vaihtelun mukaan. Voimakas kausiluonteisuus on tyypillistä Karanmerelle kuten arktiselle alueelle yleensäkin. Siksi myös ravintoverkot muuttuvat vuodenaikojen mukaan kun monet etenkin ylempien trofiatasojen lajit viettävät alueella vain avovesiajan. Perustuotanto onkin Karanmerellä lähes keskeytynyt jopa yhdeksän kuukautta vuodessa, mikä heijastuu läpi ravintoverkon. Tällä hetkellä Karanmeren ravintoverkkokäsitys perustuu pitkälti yleisarktiseen tietoon eikä kattavaan kerättyyn aineistoon.

Väitöskirjatutkimuksessani vähäisen tai jopa kokonaan puuttuvan lajidatan ongelma on pyritty ratkaisemaan rakentamalla ravintoverkkokuvaus funktionaalisia ryhmiä hyödyntäen (Kuva 2). Ryhmät on muodostettu öljynäkökulmaa ajatellen, eli eri lajien arvioitu altistuminen öljylle ja todennäköinen öljyyntymisen aiheuttama reaktio määrittävät pitkälti ravintoverkon ryhmät. Monet arktiset lajit sopisivat useampaan ryhmään mallissamme, jos huomioisimme vain niiden roolin ekosysteemissä. Me kuitenkin sisällytämme funktionaalisten ryhmien määritelmiin perustellut oletukset niiden reaktioista öljyvuotoon. Täten esimerkiksi partahylje kuuluu määritellyssämme pohjaruokaileviin nisäkkäisiin eikä hylkeisiin, koska johtuen erityisesti ruokailutavoistaan sen oletetaan kohtaavan öljyä tai öljyyntynyttä ravintoa eri todennäköisyydellä kuin muiden hylkeiden.

Kuva 2. Funktionaalinen ravintoverkko Karanmeren rannikkoalueelle. Grafiikka Eemeli Nieminen.

Kuva 2. Funktionaalinen ravintoverkko Karanmeren rannikkoalueelle. Grafiikka Eemeli Nieminen.

Ravintoverkko ei ole tarkoitettu täydelliseksi kuvaukseksi Karanmeren ekosysteemistä, ja siinä huomioidaan vain tärkeimmät ryhmien väliset saalissuhteet. Arktisella alueella kaikkien saalissuhteiden huomioiminen olisi turhaa, koska arktiset lajit ovat ruokailunsa suhteen usein hyvinkin opportunistisia. Esimerkiksi mursujen tiedetään pakon sanelemina vaihtavan simpukat hylkeisiin ja jääkarhujen tiedetään turvautuvan ajoittain jopa kannibalismiin. Funktionaalisiin ryhmiin perustuva ravintoverkko on yleisarktisempi, ja monet saalissuhteet ravintoverkossa perustuvat tietoon Karanmeren ulkopuolelta. Ravintoverkko ei kuitenkaan ole sellaisenaan sovellettavissa koko arktiselle alueelle, vaan voi vaatia päivitystä Karanmereltä poistuttaessa. Huomionarvoista on esimerkiksi se, ettei ravintoverkossa esiinny hetulavalaita. Tämä ei päde koko arktiselle alueelle, mutta ainakin Karanmereltä hetulavalaat todella näyttävät puuttuvan. Todellisuudessa Karanmeri tarvitsisi useamman ravintoverkon johtuen alueen sisäisestä vaihtelusta niin ympäristöolosuhteiden kuin lajiston perusteella, mutta (riski)analyysin mahdollistamiseksi on tehtävä yleistyksiä.

Tutkimus Karanmerellä lisääntynee tulevina vuosina johtuen alueeseen kohdistuvista käyttöpaineista. Mitä laajemmin aluetta hyödynnetään, sitä suurempi on tarve ymmärtää merenkulkuun liittyviä riskejä. Tilanne on sama koko arktisella alueella. Vaikka toistaiseksi ravintoverkkotutkimus Karanmerellä on käytännössä mahdollista vain funktionaalisia ryhmiä hyödyntäen, tutkimustiedon lisääntyminen mahdollistanee tulevaisuudessa myös ekosysteemimallien käyttämisen. Ravintoverkkoa voidaan myös päivittää pala palalta, laji lajilta, jolloin siitä tulee tarkempi ja alueellisempi. Ilmastonmuutoksen myötä ravintoverkko saattaa tosin vaatia täydellistä päivitystä jo lähivuosikymmenien aikana, jos alueen lajisto muuttuu voimakkaasti lämpenemisen seurauksena.

Teksti Maisa Nevalainen, Helsingin yliopisto, ympäristötieteen laitos, FEM-tutkimusryhmä

Artikkeli on julkaistu Naturan numerossa 2/2016

Viitteet:

Arctic Council (2009). Arctic Marine Shipping Assessment 2009 Report. http://www.pame.is/index.php/projects/arctic-marine-shipping/amsa/amsa-2009-report. Luettu 27.3.2016.

Bundy, A., Heymans, J. J., Morissette, L., Savenkoff, C. (2009). Seals, cod and forage fish: A comparative exploration of variations in the theme of stock collapse and ecosystem change in four Northwest Atlantic ecosystems. Progress in Oceanography, 81, 188–206.

Dolgov, A. V. (2013). Annotated List of Fish-Like Vertebrates and Fish of the Kara Sea. Journal of Ichthyology, 53, 914–922.

Marchenko, N. (2012). Russian Arctic Seas. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Matishov, G. G. (2007). (toim.) Biology and Oceanography of the Northern Sea Route. Barents and Kara Seas. Moskova: Nauka Press.

Miquel, J. C. (2001). Environment and biology of the Kara Sea: a general view for contamination studies. Marine Pollution Bulletin, 43, 19–27.

North Atlantic Marine Mammal Commission, ”Status of Marine Mammals in the North Atlantic The Atlantic Walrus,” Tromso, Norway2003.

Zenkevitch, L. (1963). The Kara Sea. 220–254. Teoksessa: Biology of the Seas of the USSR. Lontoo: George Allen & Unwin Ltd.