Merilevä kykenee puolustautumaan äyriäisiä vastaan (Väitös: FM Fiia Haavisto, 10.6.2016, biologia)

​Turun yliopiston tiedote 27.5.2016

Rakkolevä puolustautuu kasvinsyöjiä vastaan käyttämällä apunaan florotanniineja, jotka ovat ruskoleville tunnusomainen fenolisten yhdisteiden ryhmä. Fenoliset yhdisteet toimivat kasveissa muun muassa väripigmentteinä ja soluseinän rakenneyhdisteinä sekä suojaavat kasvia liialliselta UV-säteilyltä, viruksilta, bakteereilta ja sieniltä.

– Florotanniinien korkea määrä vähensi rakkolevään kohdistuvaa kasvinsyöntiä niin luonnonolosuhteissa kuin laboratoriokokeissa. Havaitsin myös, että rakkoleväyksilöiden välinen vaihtelu puolustuskyvyssä ja puolustusyhdisteissä oli suurta, Haavisto sanoo.

Tutkimuksessaan Haavisto osoitti ensimmäistä kertaa luonnonolosuhteissa, että merilevän kyky puolustautua kasvinsyöjä-äyriäisiä vastaan voi levitä vesivälitteisten yhdisteiden avulla leväyksilöstä toiseen.

Rakkolevien puolustustaso kohosi, kun niihin kulkeutui veden välityksellä yhdisteitä syödystä lajikumppanista. Kasvinsyöjä-äyriäiset ovat laiduntajia, joten ne syövät vain osan ravintokohteestaan.

– Kasvinsyönnin aiheuttama puolustuksen kohoaminen muutti leväyksilöt syömäkelvottomiksi ja vaikutti negatiivisesti kasvinsyöjien lisääntymiseen. Havaitsin myös, että rakkolevän puolustustason nousu oli heikompaa silloin, kun kalat saalistivat äyriäisiä, Haavisto kertoo.

Rakkolevä on ruskoleviin kuuluva merilevä. Pohjoisella Itämerellä se on erityisen tärkeä, sillä se on sisarlajinsa pikkuhaurun lisäksi ainoa monivuotinen isokokoinen levälaji. Rakkolevän muodostamat vyöhykkeet ovat tärkeitä muille lajeille, esimerkiksi selkärangattomat käyttävät sitä ravintonaan ja kalat suojapaikkana ja ruokailualueena.

Yli puolet rakkolevästä päätyy äyriäisten ravinnoksi

Väitöstutkimus osoitti myös, että rakkolevää ravintonaan käyttävät kasvinsyöjä-äyriäiset voivat saada aikaan huomattavaa tuhoa merileväpopulaatioissa.

– Havaitsin, että pohjoisella Itämerellä vuodenajalla on suuri vaikutus lajien väliseen vuorovaikutukseen. Kasvinsyöjä-äyriäisten määrät olivat pieniä keväällä, ja kalojen aiheuttama saalistus pienensi määrää entisestään, mikä vaikutti positiivisesti rakkolevän kasvuun, Haavisto sanoo.

Kasvinsyöjät lisääntyvät kesällä, mikä näkyi rakkolevän voimakkaana kulutuksena syksyllä. Vaikka kalat saalistivat kasvinsyöjiä syksyllä, ne eivät kyenneet merkittävästi vähentämään äyriäisten suurta määrää, ja 60 prosenttia rakkoleväyksilöiden biomassasta päätyi kasvinsyöjien ravinnoksi.

Rakkolevät ovat mahdollisesti sopeutuneet vuodenaikaisvaihteluun

Tutkimustulosten mukaan rakkolevän puolustustason kohoaminen on tärkeä ja tehokas puolustusmekanismi kasvinsyöjiä vastaan. Levät ovat mahdollisesti sopeutuneet vuodenaikaisesti vaihtelevaan kasvinsyöntiin pohjoisella Itämerellä.

– Tulosteni mukaan runsas kalapopulaatio voi vaikuttaa positiivisesti rakkolevään vähentämällä kasvinsyöjien määrää ja niiden kuluttamaa biomassaa, mutta mahdollisesti myös vähentämällä rakkolevän puolustautumiseen käyttämiä resursseja. Merilevien puolustuskyky kasvinsyöjiä vastaan voi levitä vesivälitteisin yhdistein myös luonnonolosuhteissa, mikä voi edesauttaa niitä selviämään merenpohjan leväyhteisöille tunnusomaisesta voimakkaasta kasvinsyönnistä, Haavisto toteaa.

Rakkoleväyhteisöt ovat merkittävä muita eliöyhteisöjä ylläpitävä linkki meriekosysteemeissä, minkä vuoksi on tärkeää ymmärtää, mitkä tekijät säätelevät niiden runsautta.

– Väitöskirjatyöni tulokset korostavat, että biologisilla, lajien välisillä vuorovaikutussuhteilla ja niiden vuodenaikaisella vaihtelulla on suuri merkitys pohjoisen Itämeren rakkoleväyhteisöjä muokkaavana tekijänä, Haavisto sanoo.

***

Filosofian maisteri Fiia Haavisto esittää väitöskirjansa Macroalgal defenses against herbivory: causes and consequences of intraspecific variation (Makrolevän resistenssi kasvinsyöjiä vastaan: lajin sisäisen vaihtelun syyt ja seuraukset) julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 10.6.2016 klo 12.00 (Turun yliopisto, päärakennus, Tauno Nurmela -sali, Turku).

Vastaväittäjänä toimii dosentti Gunilla Toth (Göteborgin yliopiston, Ruotsi) ja kustoksena professori Veijo Jormalainen. Tilaisuus on englanninkielinen.

FM Fiia Haavisto on syntynyt vuonna 1979 ja kirjoittanut ylioppilaaksi 1998 Vetelin lukiossa. Korkeakoulututkintonsa (FM) Haavisto suoritti Turun yliopistossa 2007. Väitöksen alana on biologia.

Väittelijän yhteystiedot: p. 040 739 7081, fisoha@utu.fi

Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: https://www.doria.fi/handle/10024/123676