Trichodesmium (merisahanpuru): trooppinen syanobakteeri ja typpisitoja
Trichodesmium (merisahanpuru) — trooppinen syanobakteeri ja valtava typpisitoja, joka elää ravinnepuutteisissa merissä ja tukee globaalisti merien ravinnekiertoa.
Trichodesmium eli "merisahanpuru" on säikeisten syanobakteerien suku. Niitä esiintyy ravinnepuutteisissa trooppisissa ja subtrooppisissa merivesissä.
Ne ovat yleisimpiä Australiassa ja Punaisella merellä, jossa kapteeni Cook kuvasi ne ensimmäisen kerran.
Trichodesmium on diatsotrofinen eli se sitoo ilmakehän typpeä ammoniumiksi, joka on muiden organismien käyttämä ravinne. Trichodesmiumin uskotaan sitovan typpeä siinä määrin, että sen osuus on lähes puolet merijärjestelmien typen sidonnasta maailmanlaajuisesti.
Ulkonäkö ja rakenne
Trichodesmium muodostaa pitkiä, kuitumaisia soluletkuja (trikomereita), jotka voivat aggregoitua näkyviksi kolonioiksi. Tyypillisiä koloniamuotoja ovat pyöreät, tyynyn kaltaiset "puffit" ja harjamaiset "tuftit". Filamentit koostuvat fotosynteettisistä soluista, eikä näillä sinibakteereilla ole heterosysteemejä kuten joillain muilla typensitojilla, mutta ne pystyvät erikoistumaan typensidontaan päivän aikana.
Typensidonta ja fysiologia
Typensidonta tapahtuu ilmanomasta typestä (N2) ammoniumiksi, jota Trichodesmium voi vapauttaa ympäristöön joko suoraan tai orgaanisina typpiyhdisteinä. Koska laji on non-heterocystous (ei heterosysteemejä), se käyttää eri fysiologisia strategioita estääkseen hapen haitallisen vaikutuksen nitrogenaasientsyymille: aikatauluttaa typensidonnan ja fotosynteesin joko eri ajankohtiin tai muodostaa paikallisia mikro-alueita, joissa hapen määrä on alhaisempi. Joillakin lajeilla on kuvattu erikoistuneita tyypin soluja, joita kutsutaan diazosyyteiksi (typensidontasoluiksi).
Trichodesmiumilla on myös rakenteita, kuten kaasuvakuoleja, joiden avulla se voi säätää nostettaan ja sijoittua vedenpinnan läheisyyteen valon ja ravinteiden optimaaliseksi hyödyntämiseksi.
Ekologinen merkitys
Trichodesmium lisää biologista typpeä typpirajoitetuissa trooppisissa merissä, ja siten se toimii "uuden typen" lähteenä meriekosysteemille. Typen sidonta voi nostaa paikallista tuottavuutta ja tukea eläinplanktonin sekä muiden kasviplanktonin kasvua. Suuret kukinnot voivat olla niin tiheitä, että ne näkyvät jopa satelliittikuvissa.
Lisäksi Trichodesmium ylläpitää tiiviitä vuorovaikutuksia muiden mikrobien kanssa: kolonioihin liittyy erilaisia bakteereja ja arkeoneja, jotka vaikuttavat ravinteiden kiertoon ja yhdisteiden muuntumiseen kolonian sisällä.
Levinneisyys ja ympäristötekijät
Trichodesmium esiintyy pääosin trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla, mutta esiintymisalue voi laajentua lämpenemisen myötä. Sen kasvua rajoittavat usein fosforin ja raudan saatavuus; esimerkiksi ilmasta tai maalta peräisin oleva pöly (raudan lähde) voi edistää kukintojen syntyä. Myös valon saatavuus, veden lämpötila ja veden pystysuora sekoittuminen vaikuttavat voimakkaasti esiintymiin.
Kukinnot ja vaikutukset
Trichodesmium-kukinnot voivat muodostaa laajoja pintaskumeja, jotka muuttavat valon läpäisyä ja voivat paikallisesti muuttaa happitilannetta ja ravinnetilaa. Ne eivät yleisesti aiheuta samankaltaisia massiivisia myrkyllisyyksiä kuin jotkin muut sinilevät, mutta kuten monilla meriplanktonilla, myös Trichodesmiumilla voi olla biologisesti aktiivisia yhdisteitä, joiden vaikutuksia ympäristöön ja rannikkoekosysteemeihin tutkitaan edelleen.
Tutkimus ja seuranta
Trichodesmiumia tutkitaan monipuolisesti: laboratoriokulttuureissa, kenttänäytteissä ja satelliittiseurannalla. Typensidontaa ja sen vaikutuksia meribiogeokemiaan mallinnetaan aktiivisesti, koska lajin panos vaikuttaa ilmaston kautta myös globaaleihin ainekiertoihin. Tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää, miten ilmastonmuutos, muuttuvat tuuli- ja pölykuormitukset sekä meriveden stratifikaatio vaikuttavat Trichodesmiumin esiintymiseen ja typensidontaan.
Käytännön merkitys
Trichodesmiumilla on merkitystä luonnonvesien ravintoketjuille ja meriekosysteemien tuotantokyvyille. Sen typensidonta voi hyödyttää kalatuotantoa paikallisesti, mutta laajat kukinnot voivat myös muuttaa veden laatua ja vaikuttaa rannikkoalueiden ekologiaan. Ymmärrys tästä syanobakteeriryhmästä on tärkeä, kun arvioidaan merien terveyttä ja globaalien ainekiertojen muutoksia.
Etsiä