Merelumi: ookeani peidetud lumesadu

Kujutage ette pidevat, õrna lumesadu sügaval ookeanis. See ei ole külmunud vesi, vaid orgaanilise aine sadu, mis langeb päikesevalguses kümblevatest pinnaveekihtidest pimedasse sügavikku. See nähtus, mida tuntakse "merelumena", on mereökosüsteemi kriitiline komponent ja mängib olulist rolli globaalses süsinikuringes.

Mis on merelumi?

Merelumi ei ole üksik ühik, vaid pigem keeruline agregaat erinevatest orgaanilistest ja anorgaanilistest materjalidest. Mõelge sellest kui pidevalt arenevast, vajuvast ookeaniprahist koosnevast supist. Selle koostis võib oluliselt erineda sõltuvalt asukohast, aastaajast ja ümbritsevate vete bioloogilisest aktiivsusest. Peamised komponendid on järgmised:

• Surnud ja lagunev plankton: Fütoplankton (mikroskoopilised vetikad) ja zooplankton (pisikesed loomad) moodustavad merelise toiduahela aluse. Kui nad surevad, annavad nende jäänused olulise panuse merelumesse.
• Fekaalgraanulid: Zooplankton ja teised mereorganismid toodavad jäätmeid fekaalgraanulite kujul. Need graanulid on rikkad orgaanilise aine poolest ja vajuvad suhteliselt kiiresti, kiirendades süsiniku transporti süvamerre.
• Lima ja muud orgaanilised polümeerid: Mereorganismid eritavad lima ja muid kleepuvaid aineid, mis võivad siduda väiksemaid osakesi, moodustades suuremaid merelume agregaate.
• Liiva- ja mineraaliterad: Maismaalt pärit tolm ja jõgede äravool võivad tuua ookeani anorgaanilisi osakesi, mis võivad merelumme sattuda.
• Bakterid ja viirused: Mikroobid mängivad olulist rolli orgaanilise aine lagundamisel merelumes, vabastades toitaineid tagasi veesambasse.

Moodustumine ja dünaamika

Merelume moodustumine on keeruline protsess, mida mõjutavad mitmesugused füüsikalised, keemilised ja bioloogilised tegurid. Turbulentne segunemine ookeani ülemises kihis aitab osakestel kokku põrgata, samas kui kleepuvad ained soodustavad nende agregatsiooni. Merelume vajumiskiirus sõltub selle suurusest, tihedusest ja kujust. Suuremad ja tihedamad agregaadid vajuvad kiiremini, samas kui väiksemad ja hapramad osakesed võivad jääda veesambasse pikemaks ajaks hõljuma.

Merelume vajumiskiirus on kriitiline tegur, mis mõjutab "bioloogilise pumba" tõhusust – protsessi, mille käigus süsinik transporditakse ookeani pinnakihist süvamerre. Kiirem vajumiskiirus tähendab, et ülemises veesambas tarbitakse või lagundatakse vähem orgaanilist ainet, mis võimaldab suuremal hulgal süsinikul jõuda merepõhja, kus see saab pikkadeks perioodideks ladestuda.

Läbipaistvate eksopolümeersete osakeste (TEP) roll

Läbipaistvad eksopolümeersed osakesed (TEP) on kleepuvad, süsivesikuterikkad ained, mida toodab fütoplankton. Neil on oluline roll merelume moodustumisel, sidudes väiksemaid osakesi ja luues suuremaid agregaate, mis vajuvad kiiremini. TEP-osakesi on eriti ohtralt fütoplanktoni õitsengute ajal, mil ookeani pinnakihis toodetakse suuri koguseid orgaanilist ainet.

Ökoloogiline tähtsus

Merelumi on oluline toiduallikas paljudele süvamere organismidele. See on peamine energia- ja toitainete allikas paljudele bentilistele (merepõhja) kogukondadele, mis asuvad sageli kaugel päikesevalgusega pinnaveekihtidest. Merelumest toituvad loomad on näiteks:

• Filtreerijad: Organismid nagu käsnad, merituped ja madutähed filtreerivad merelume otse veesambast.
• Setetes toitujad: Organismid nagu merikurgid ja ussid neelavad alla merepõhja settinud merelume.
• Raipesööjad: Organismid nagu kirpvähilised ja kakandilised toituvad suurematest laguneva orgaanilise aine tükkidest, mis on merepõhja langenud.

Merelume arvukus ja kvaliteet võivad oluliselt mõjutada süvamere ökosüsteemide elurikkust ja produktiivsust. Piirkondades, kus merelume settimine on suur, on bentilised kogukonnad tavaliselt mitmekesisemad ja arvukamad. Vastupidi, piirkondades, kus merelume settimine on väike, võivad bentilised kogukonnad olla hõredad ja vähem produktiivsed.

Mõju süvamere ökosüsteemidele

Süvamere ökosüsteeme iseloomustavad sageli äärmuslikud tingimused, sealhulgas kõrge rõhk, madal temperatuur ja igavene pimedus. Merelumi on nende ökosüsteemide päästerõngas, tuues kohale energia ja toitained, mis on vajalikud elu säilitamiseks päikesevalguse puudumisel. Ilma merelumeta ei suudaks paljud süvamere organismid ellu jääda.

Bioloogiline pump ja süsiniku sidumine

Merelumi mängib kriitilist rolli "bioloogilises pumbas" – protsessis, mille käigus süsinikdioksiid (CO2) eemaldatakse atmosfäärist ja transporditakse süvaookeani. Ookeani pinnakihis olev fütoplankton neelab fotosünteesi käigus CO2. Kui see fütoplankton sureb või zooplankton selle ära sööb, vajub nende orgaaniline aine merelumena süvamerre. Osa sellest orgaanilisest ainest lagundavad bakterid, vabastades CO2 tagasi veesambasse. Kuid märkimisväärne osa orgaanilisest ainest jõuab merepõhja, kus see võib mattuda setetesse ja olla seotud pikkadeks perioodideks, eemaldades selle tõhusalt atmosfäärist.

Bioloogilise pumba tõhusust mõjutavad mitmesugused tegurid, sealhulgas fütoplanktoni arvukus ja tüüp, merelume vajumiskiirus ning lagunemise kiirus süvameres. Nende tegurite mõistmine on ülioluline, et ennustada, kuidas ookean reageerib tulevastele kliimamuutustele.

Merelume roll kliimaregulatsioonis

Bioloogiline pump mängib Maa kliima reguleerimisel olulist rolli, eemaldades atmosfäärist CO2. Merelumi on selle protsessi võtmekomponent, mis hõlbustab süsiniku transporti süvaookeani, kus see võib olla seotud sajandeid või isegi aastatuhandeid. Muutused merelume arvukuses või koostises võivad avaldada olulist mõju globaalsele süsinikuringele ja kliimamuutustele.

Inimtegevuse mõju merelumele

Inimtegevus mõjutab üha enam ookeanikeskkonda ja need mõjud võivad avaldada kaskaadefekte merelumele ja bioloogilisele pumbale. Mõned peamised inimtekkelised mõjud on järgmised:

• Ookeani hapestumine: CO2 neeldumine atmosfäärist muudab ookeani happelisemaks. See võib mõjutada mõnede organismide, näiteks kokkolitoforiidide (teatud tüüpi fütoplankton), võimet moodustada kaltsiumkarbonaadist kodasid, mis võib vähendada merelumena süvamerre transporditava süsiniku hulka.
• Ookeani soojenemine: Tõusvad ookeanitemperatuurid võivad muuta fütoplanktoni levikut ja arvukust, mis omakorda mõjutab merelume moodustamiseks saadaoleva orgaanilise aine kogust ja tüüpi.
• Reostus: Maismaalt pärit reostus, näiteks põllumajanduslik äravool ja tööstusjäätmed, võib tuua ookeani toitaineid ja toksiine, mis võivad häirida merelist toiduahelat ning mõjutada merelume moodustumist ja lagunemist.
• Ülepüük: Ülepüük võib eemaldada mereökosüsteemist võtmetähtsusega kiskjaid, mis võib muuta toiduahela struktuuri ning mõjutada merelume arvukust ja koostist.

Inimtegevuse mõju mõistmine merelumele on oluline tõhusate strateegiate väljatöötamiseks ookeanikeskkonna kaitsmiseks ja kliimamuutuste leevendamiseks.

Plastireostus ja merelumi

Mikroplast, pisikesed alla 5 millimeetri suurused plastosakesed, muutuvad ookeanis üha levinumaks. Need mikroplastiosakesed võivad merelumega mitmel viisil vastastikmõjusse astuda. Nad võivad sattuda merelume agregaatidesse, muutes potentsiaalselt nende vajumiskiirust ja koostist. Lisaks võivad mereorganismid mikroplasti alla neelata, mis võib häirida toiduahelat ja mõjutada mereökosüsteemide tervist. Plastireostuse ja merelume vastastikmõjud on mere-teadlaste jaoks kasvav murekoht.

Uurimine ja avastamine

Merelumi on keeruline ja põnev nähtus, mida ei ole veel täielikult mõistetud. Teadlased kasutavad merelume uurimiseks mitmesuguseid tehnikaid, sealhulgas:

• Settimispüünised: Ookeani paigutatakse settimispüüniseid, et koguda vajuvaid osakesi, sealhulgas merelund. Kogutud materjali saab seejärel laboris analüüsida, et määrata selle koostis ja vajumiskiirus.
• Veealused kaamerad ja videosalvestid: Veealuseid kaameraid ja videosalvesteid saab kasutada merelume vaatlemiseks selle loomulikus keskkonnas, pakkudes väärtuslikku teavet selle moodustumise ja dünaamika kohta.
• Kaugseire: Satelliitpõhiseid kaugseire tehnikaid saab kasutada fütoplanktoni arvukuse ja leviku hindamiseks ookeanis, mis annab teavet merelume moodustumise potentsiaali kohta.
• Matemaatilised mudelid: Matemaatilisi mudeleid saab kasutada merelume moodustumise ja transpordi simuleerimiseks, mis võimaldab teadlastel hüpoteese testida ja ennustada, kuidas merelumi reageerib tulevastele muutustele ookeanikeskkonnas.

Käimasolevad uurimispüüdlused on suunatud meie arusaamise parandamisele merelumest ja selle rollist mereökosüsteemis ning globaalses süsinikuringes. See uurimistöö on oluline tõhusate strateegiate väljatöötamiseks ookeanikeskkonna kaitsmiseks ja kliimamuutuste leevendamiseks.

Globaalsed teadusalgatused

Mitmed rahvusvahelised teadusalgatused on pühendunud merelume ja selle rolli uurimisele ookeanis. Need algatused hõlmavad sageli koostööd eri riikide ja institutsioonide teadlaste vahel. Näideteks on osalemine globaalsetes ookeaniseiresüsteemides, uurimisreiside läbiviimine erinevatesse ookeanipiirkondadesse ja arenenud tehnoloogiate väljatöötamine merelume uurimiseks.

Kokkuvõte

Merelumi on mereökosüsteemi elutähtis komponent ja mängib olulist rolli globaalses süsinikuringes. See pealtnäha tähtsusetu orgaanilise aine sadu toidab süvamere elu, reguleerib Maa kliimat ja ühendab ookeani pinda pimeda sügavikuga. Merelume dünaamika mõistmine on oluline, et ennustada, kuidas ookean reageerib tulevastele kliimamuutustele, ja töötada välja tõhusaid strateegiaid selle väärtusliku ressursi kaitsmiseks. Vaja on täiendavaid uuringuid, et täielikult lahti harutada merelume saladused ja selle keerulised vastastikmõjud merekeskkonnaga.

Merelume uurimine nõuab rahvusvahelist koostööd. Ookeaniuuringute väljakutsed on märkimisväärsed. Kaaluge uurimispüüdluste toetamist, et paremini mõista neid olulisi ookeaniprotsesse.

Lisalugemist

• Alldredge, A. L., & Silver, M. W. (1988). Characteristics, dynamics and significance of marine snow. Progress in Oceanography, 20(1-4), 41-82.
• Turner, J. T. (2015). Zooplankton fecal pellets, marine snow, phytodetritus and sinking carbon. Marine Biology, 162(3), 449-474.