Itämeren erityispiirteet saattavat kadota ilmaston muuttuessa

Itämeri on altis muutoksille

Itämeren suolapitoisuus on matala, ja siksi sen eliölajisto koostuu makean, murto- ja meriveden lajeista. Suuri osa lajeista elää sietokykynsä äärirajoilla, minkä vuoksi niiden määrä on vähäinen ja ravintoverkot ovat yksinkertaisia verrattuna valtamerten eliöyhteisöihin. Mataluutensa ja pienen vesitilavuutensa vuoksi Itämeri on herkkä ihmisen toiminnan vaikutuksille. [1] Itämeri on ollut muutoksille altis läpi historiansa ja ilmaston vaihtelu näkyy sen eliöstön ja ympäristön jatkuvina muutoksina [1], [2].

Ilman ja veden lämpeneminen muuttaa Itämeren lajikoostumusta

Itämeren alueella ilman keskilämpötilan arvioidaan nousevan 3–5 °C kuluvan vuosisadan loppuun mennessä. Lämpötila nousee talvella alueen itä- ja pohjoisosissa ja kesällä eteläosissa, minkä seurauksena veden pintalämpötila kohonnee 2–4 °C. [1] Tämä vaikuttaa Itämeren ekosysteemin toimintaan ja lajistoon. Monet veden kemialliset ja fysikaaliset prosessit muuttuvat, ja esimerkiksi viileään veteen sopeutuneet lajit todennäköisesti taantuvat eteläisempien lajien runsastuessa [3].

Lämpeneminen todennäköisesti muuttaa Itämeren lintupopulaatioita. Talvilämpötilojen nousun takia alueella talvehtivia lintuja esiintyy nykyään pohjoisempana kuin aikaisemmin. Tällaisia lajeja ovat kyhmyjoutsen (Cygnus olor) [4], telkkä (Bucephala clangula) [5] (kuva 1) ja isokoskelo (Mergus merganser) [6]. Kevään lämpötilojen nousu puolestaan on jo aikaistanut useiden lintulajien kevätmuuttoa ja pesimistä. [7] Joidenkin lintulajien kannat ovat kuitenkin taantuneet, sillä kaikki eivät ole sopeuttaneet kevätmuuttoaan suhteessa kevään aikaistumiseen [8].

Pintaveden lämpötilan nousu muuttaa keijuston eli planktonin lajistokoostumusta [1]: se esimerkiksi suosii nopeasti lisääntyviä pienikokoisia eläinplanktonlajeja, kuten rataseläimiä ja vesikirppuja [9], [10]. Myös hajottajabakteerien aktiivisuus lisääntyy, mikä kiihdyttää ravinteiden ja hiilen kierrätystä pintavesikerroksessa. [7] Kesäaikainen lämpeneminen puolestaan lisää sinilevien eli syanobakteerien kasvua. Sinilevät tarvitsevat kasvuunsa sekä typpeä että fosforia – ne pystyvät sitomaan itseensä ilmasta veteen liuennutta typpikaasua, joten vain fosforin saanti rajoittaa niiden esiintymistä. [11], [12] Talviaikaan lisääntyvät sateet ja paljas maa lisäävät ravinteiden huuhtoutumista maa-alueilta, mikä lisää ravinteikkaissa vesissä viihtyvien leviä, kuten silmä-, panssarisiima-, tarttuma-, ja nieluleviä [11].

Merijäästä riippuvaisten lajien elinympäristö kutistuu

Itämeren jääpeitteen laajuuden on arvioitu vähenevän huomattavasti tällä vuosisadalla [13]. Vuosisadan lopulla Itämeren jäätalvien pituus lyhenisi keskimäärin 1–3 kuukautta nykyisestä, joten keskimääräisinä talvina jäättöminä olisivat Selkämeri, suurin osa Suomenlahtea ja Riianlahti [7].

Jääpeitteen häviäminen vaikuttaa haitallisesti sekä Itämeren ekosysteemin pienimpiin että suurimpiin eliöihin. Merijään mikroskooppisissa suolavesikäytävissä elävät levät ja bakteerit, menettävät monin paikoin elinympäristönsä [14]. Myös itämerennorpat (Pusa hispida botnica) [15] joutuvat ahdinkoon, koska ne poikivat keväisille ahtojäille. Lämpenemisen voimistumisen katsotaan olevan itämerennorpan suurin uhkatekijä tulevaisuudessa [16], ja sen levinneisyysalue voi tulevaisuudessa rajoittua Perämerelle [17], [18]. Ilmastonmuutoksen vaikutukset harmaahylkeeseen eli halliin (Halichoerus grypus) [19] (kuva 2) ovat lievemmät, koska halli pystyy poikimaan myös maalle ja merijään vähetessä sen talviset ruokailualueet saattavat jopa laajentua [7], [14], [1].

Ilmastonmuutos vähentänee veden sekoittumista

Jääpeitteisen alueen pieneneminen ja veden talvilämpötilan nousu saattavat vaikuttaa meriveden sekoittumiseen Itämeressä. Nykyisin vesi sekoittuu talvella, kun pintavesi jäähtyy lähelle jäätymispistettä ja muuttuu raskaammaksi kuin alla oleva pariasteinen vesi: raskas pintavesi ikään kuin putoaa kevyemmän syvän veden kerroksen läpi ja aiheuttaa tehokkaan sekoittumisen [20]. Jos pintavesi ei ilmaston lämpenemisen takia enää jäähdykään syvää vettä kylmemmäksi, sekoittuminen voi loppua kokonaan, mikä vaikeuttaisi syvän veden hapettumista ja hidastaisi ravinteiden kulkeutumista pintaan, mikä vaikuttaisi kaikkiin vesieliöihin [21].

Jos Itämeren vesi ei enää lämpötilan nousun takia sekoitu entiseen tapaan, se kerrostuu ja ravinteet jäävät syvän veden kerrokseen. Veden voimakas kerrostuminen voi vähentää ravinteista riippuvaisten piilevien eli diatomien kukintoja, jotka ovat merkittävä ravinnon lähde pohjaeliöstölle, ja vastaavasti suosia pienemmillä ravinnemäärillä toimeen tulevia panssarisiimaleviä [1]. Kerrostuneisuuden muutoksilla saattaa olla suurikin vaikutus keväällä kukkivien levien kukintaan Itämerellä [22]. Kevätkukinnan voimakkuus puolestaan vaikuttaa kesän ravinnetilanteeseen: jos keväällä kukkivat levät käyttävät suuren osan ravinteista niitä jää vähemmän kesällä kukkivien sinilevien hyödynnettäväksi. Monien yhtä aikaa vaikuttavien tekijöiden takia ilmastonmuutoksen vaikutuksia kevään ja kesän leväkukintoihin on kuitenkin vaikea ennustaa [21].

Suolapitoisuuden aleneminen muuttaa Itämeren lajistoa

Itämeren keskimääräisen suolaisuuden arvioidaan ilmastonmuutoksen seurauksena laskevan, mikä muuttaa eliöiden maantieteellisen levinneisyyttä [23], [24]. Suolaisuuden väheneminen voi vaikuttaa Itämereen jopa enemmän kuin lämpeneminen, sillä alhainen suolapitoisuus rajoittaa nykyiselläänkin monien merilajien esiintyvyyttä [25]. Itämeren suolapitoisuuteen vaikuttavat joista tulevien vesien määrä, sademäärä sekä suolaisen veden pulssit Pohjanmereltä. Sateisuuden arvioidaan lisääntyvän erityisesti Itämeren valuma-alueen pohjoisosissa, mikä todennäköisesti kasvattaa siellä olevien jokien virtaamia, kun taas virtaamat etelässä pienenevät. [1]

Suolaisuuden väheneminen vaikuttaa ulapan planktoneihin ja sitä kautta koko Itämeren lajistoon. Suurin osa meri- ja murtovesilajeista säilynee eteläisellä Itämerellä, mutta erityisesti Selkämeren ja Perämeren alueelta ne saattavat hävitä, samalla kun makean veden lajiston runsastuu ja leviää etelämmäksi [24]. Esimerkiksi makeassa vedessä viihtyvän särjen levinneisyys todennäköisesti kasvaa [7]. Suolaisissa vesissä kutevien turskien (Gadus morhua) [26] elinolosuhteet entisestään huononevat ja silakan (Clupea harengus membras) [27] ja kilohailin (Sprattus sprattus) [28] tärkeimmät ravintokohteet, merihankajalkaiset vähenevät. [29]

Pintaveden lämpeneminen yhdessä makean veden valuman lisääntymisen kanssa voimistaa pintaveden kerrostumista [22]. Valuman lisääntyessä pitkään, suolaisuuden vaihettumiskerros eli halokliini siirtyy hitaasti syvemmälle [30]. Tällöin osa halokliinin alla olevista keskisyvistä (60–90 m syvistä) hapettomista pohjista muuttuu hapellisiksi, mikä lisää pohjaeläinten määrää erityisesti Suomenlahdella [30]. Toisten arvioiden mukaan kerrostumisen voimistuminen pahentaa happitilannetta halokliinin alaisissa vesissä entisestään [31], millä voi olla arvaamattomia vaikutuksia ekosysteemiin

Viime vuosikymmeninä on havaittu suolavesipulssien vähentymistä [14]. Pulssien todennäköisyyteen ja esiintymiseen vaikuttavat ilmanpaineen, tuulen suunnan ja vedenkorkeuden vaihtelut. Suolapulssien harvinaistumisen syyksi on esitetty ilmastonmuutosta, mutta syy-yhteydet eivät ole täysin selvillä. [32], [33] Osasyy saattaa olla se, että mitä enemmän Itämereen sataa ja valuu, sitä enemmän sitä virtaa Atlantin valtamereen, mikä vaikeuttaa suolaisen veden pääsyä Tanskan salmien kautta Itämereen [34].

Suolaisuuden väheneminen voi uhata niin sanottuja avainlajeja, joiden olemassaolosta useat muut lajit ovat riippuvaisia. Esimerkiksi suhteellisen suolaisessa vedessä viihtyvä meriajokas (Zostera marina) saattaa hävitä Suomen merialueelta kokonaan ja myös rakkolevän (Fucus vesiculosus) (kuva 3) ja sinisimpukan (Mytilus trossulus) levinneisyysalueet todennäköisesti pienenenevät [21]. Meriajokas, rakkolevä ja sinisimpukka muodostavat elinympäristöjä, joissa viihtyvät monet äyriäiset, nilviäiset ja kalat. Siksi niiden väheneminen vaikuttaa laajemminkin Itämeren monimuotoisuuteen.

Ilman hiilidioksidipitoisuuden nousu happamoittaa Itämerta

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu voimistaa hiilen liukenemista meriin, myös Itämereen. Hiilidioksidin liukeneminen on viimeisten 20–30 vuoden aikana happamoittanut Itämeren vettä ja laskenut sen pH-arvoa noin 0,15 pH-yksikköä. Hapan vesi liuottaa kalsiumyhdisteitä ja haittaa kalkkitukirankaisten eliöiden kasvua. Itämeressä kalkkirakenteet ovat alhaisen suolapitoisuuden vuoksi muutenkin heikkoa ja esimerkiksi simpukat ovat valtamerilajeja ohutkuorisempia. [14] Happamoitumisen onkin arvioitu vähentävän eräiden Itämeren simpukkalajien toukkien elinkelpoisuutta [35].

Itämeren ekosysteemien reaktio happamoitumiseen riippuu kuitenkin useista tekijöistä, kuten meren lämpötilasta ja suolapitoisuudesta sekä lajien keskinäisestä vuorovaikutuksesta. Jotkin lajit tulevat sopeutumaan toisia paremmin. [36]

Merenpinnan nousu ja myrskyt muuttavat luontotyyppejä

Ilmastonmuutos aiheuttaa jäätiköiden sulamista ja meriveden lämpölaajenemista, mikä johtaa valtameren pinnannousuun [37]. Myös Itämeren pinta nousee, mutta jonkin verran vähemmän kuin valtamerien keskimäärin [2]. Merenpinnan nousu lisää rantaeroosiota ja vaikuttaa rannikon vedenalaisiin ja maanpäällisiin luontotyyppeihin. Vesi voi eteläisellä Itämerellä peittää alleen esimerkiksi kasvipeitteisiä kivikkorantoja, alavia hiekkarantoja ja rantametsiä. [3] Lisäksi jääpeitteen väheneminen saattaa kasvattaa vedenkorkeuden ääriarvoja, koska jää ei ole pienentämässä vedenpinnan vaihteluita [2].

Pohjoisella Itämerellä, erityisesti Pohjanlahdella maankohoaminen kumoaa vielä useita vuosikymmeninä merenpinnan nousun. Toisaalta Perämerellä meriveden korkeuden nousu hidastaa maankohoamisen aiheuttamaa uuden maarannan paljastumista ja johtaa kevätkesäisten lyhytaikaisten tuulitulvien yleistymiseen [32]. Pohjanlahdella rantaviivan vetäytymisen hidastuminen aiheuttanee muutoksia maankohoamisesta riippuvaisissa luontotyypeissä.

Ilmastonmuutos voimistanee muiden ympäristöongelmien vaikutuksia

Ilmastonmuutos voi voimistaa Itämeren muiden ympäristöongelmien vaikutuksia vesieliöstöön [3]. Ekosysteemiä uhkaavat muun muassa rehevöityminen, haitalliset aineet, öljyonnettomuudet, vieraslajit, liikakalastus ja roskaantuminen [1], [14].

Ilmaston lämpenemisen myötä vieraslajien vakiintuminen Itämereen saattaa helpottua. Uudet eliölajit kilpailevat resursseista Itämeren lajiston kanssa ja saattavat muuttaa ravintoverkkoja. [1], [38] Vilkas laivaliikenne on tuonut mukanaan jo satakunta vieraslajia, joista osa on jo pystynyt vakiintumaan. [3] Esimerkiksi Virosta viime vuosina saapunut, hyvin vähähappisia olosuhteita sietävä kalalaji, hopearuutana (Carassius auratus m. gibelio), on hyötynyt vesien lämpenemisestä ja rehevöitymisestä [39]. Suolaisuuden väheneminen puolestaan voi merkittävästi lisätä esimerkiksi jo nyt Itämeressä esiintyvän vaeltajasimpukan (Dreissena polymorpha) kantoja [1].

Ilmastonmuutos voi voimistaa haitallisten aineiden, kuten raskasmetallien, dioksiinien ja PCB:n, vaikutusta merieliöihin. Veden lämpötilan nousu yhdessä matalamman suolaisuuden kanssa voi aiheuttaa viileämpään ja suolaisempaan veteen sopeutuneille eliöille fysiologista stressiä. Tällöin ne saattavat tulla alttiimmiksi Itämereen kertyneiden myrkyllisten kemikaalien haittavaikutuksille. Lämpötilan nousu nopeuttaa eliöiden aineenvaihduntaa, jolloin haitallisten aineiden kertymisnopeus voi kasvaa. Matalassa suolapitoisuudessa myös metallien on havaittu kertyvän helpommin vesieliöihin. [7]

Ilmastonmuutos voimistanee rehevöitymistä Itämeressä

Itämeren voi rehevöityä entisestään ilmastonmuutoksen myötä. Rehevöitymistä aiheuttavat maaperästä ja pelloilta veteen liukenevat ravinteet, jotka kulkeutuvat jokien kautta mereen. Lisääntyvien sateiden arvioidaan voimistavan ravinnevalumaa tulevaisuudessa, minkä lisäksi rehevöitymistä lisää meriveden lämpötilan nousu, joka kiihdyttää merenpohjan eloperäisen aineksen hajoamista [40]Rehevöityminen on tärkein vedenalaisia elinympäristöjä uhkaava tekijä, jota ilmaston lämpeneminen voi edelleen voimistaa [3].

Itämeressä rehevöityminen aiheuttaa veden samenemista ja pohjakerroksen hapettomuutta sekä lisää muita lajeja syrjäyttävien rihmalevien määrää. Lisäksi rantojen ruovikoituminen todennäköisesti voimistuu, ja nopeakasvuiset rihmalevät kilpailevat entistä enemmän monivuotisten levien, kuten rakkolevän, kanssa. Rihmalevien menestymistä lisää jäätalvien väheneminen, jos jäät eivät enää entiseen tapaan irrota niitä kalliorannoilta. [3] Pidemmät jäättömät kaudet altistavat meren voimakkaille talviaikaisille tuulille, mikä voi johtaa syväveden ravinteiden kumpuamiseen pintaan edistäen kevään kasviplanktontuotantoa [41].

Suomen rannikkoalueilla eniten rehevöitymistä on odotettavissa Suomenlahdella ja Saaristomerellä, mikä johtuu lähialueilla harjoitetuista maanviljelystä sekä järvien vähyydestä osalla jokien valuma-alueita, mistä johtuen ravinteet kulkeutuvat suoraan mereen [42]. Samoilla alueilla myös meriveden kerrostuneisuuteen liittyvät muutokset voivat aikaansaada hapettomuutta ja vapauttaa pohjaan varastoituneita ravinteita. Erityisesti Suomenlahdella ja varsinaisella Itämerellä lämpötilan nousu, kerrostuneisuuden lisääntyminen ja fosforin vapautuminen pohjasta voivat lisää myrkyllisten sinileväkukintojen määrää – ellei ravinnekuormitusta maalta saada hillittyä [40].

Pohjanlahdelle ennusteet ovat epävarmempia, koska siellä leväkukintoja kiihdyttävä lämpötilan nousu tulee olemaan voimakkainta [43]. Toisaalta Pohjanlahdella ei esiinny samassa määrin hapettomuutta kuin eteläisimmillä merialueilla, koska siellä ei juurikaan ole happikadolle altistavaa suolaisuuden harppauskerrosta [44]. Joet myös kuljettavat Pohjanlahteen mukanaan runsaasti liuennutta eloperäistä ainesta. Sen vaikutukset ekosysteemiin voivat olla jopa rehevöitymistä hillitseviä, koska se vähentää valon tunkeutumista veteen ja samalla kiihdyttää bakteerien kasvua. Bakteerit kilpailevat ravinteista perustuottajalevien kanssa, jolloin planktontuotannon kasvu voi Pohjanlahdella pysyä maltillisena. [43]

Itämeren alueen vaikutuksiin voidaan sopeutua suunnittelulla

Sekä ihminen että eliöt joutuvat sopeutumaan ilmastonmuutokseen ja sen vaikutuksiin Itämeressä [25]. Haittoja voidaan pienentää tai ehkäistä erilaisilla suojelu- ja muilla toimilla. Tällaisia ovat esimerkiksi erilaiset strategiat ja säädökset meriluonnon monimuotoisuuden säilyttämiseksi, kalastuksen säännöstelyt sekä rannikoiden maankäytön suunnittelu niin, että erilaiset riskitekijät, kuten merenpinnan nousu ja lisääntyvät sään ääri-ilmiöt, otetaan huomioon [45]. Maatalouden vesistöjä rehevöittäviä ravinnepäästöjä voidaan vähentää varautumalla sadannan ja tulvien aiheuttaman huuhtouman vaikutuksiin esimerkiksi suunnittelemalla peltoalojen käyttöä, rakentamalla niille suojavyöhykkeitä sekä vähentämällä lannoitemääriä [32].

Ekosysteemejä koskevien muutosten arviointi ja mallintaminen on haastavaa, sillä niihin liittyy valtavasti epävarmuustekijöitä, joista tärkeimpiä ovat ihmislähtöiset ekosysteemeihin vaikuttavat asiat ja niiden kehitys tulevaisuudessa. Epävarmuustekijöitä ovat esimerkiksi ilmakehän saasteiden määrä sekä muutokset maankäytössä, metsänhoidossa, maataloudessa ja ihmisten määrässä. Myös markkinat, kansainvälinen kauppa ja teknologian kehitys voivat muuttaa ilmaston ja ekosysteemien välisiä vuorovaikutuksia. [1]