Eukaryoottinen plankton on olennainen ja monimuotoinen osa meriekosysteemejä. Pariisin École Normale Supérieure -yliopiston, Turun yliopiston ja Napolin Anton Dohrnin eläintieteellisen aseman yhteinen tutkimusryhmä selvitti eukaryoottisen planktonin globaalia levinneisyyttä. Tutkimuksessa eri planktonryhmien esiintyvyydessä havaittiin suuria maantieteellisiä eroja, riippuen lajiston monimuotoisuudesta, koosta ja ekologisesta asemasta. Erot selittyivät osittain ryhmien sopeutuvuudella paikallisiin ympäristöolosuhteisiin.
Eukaryoottinen plankton tuottaa 50 prosenttia hengittämästämme hapesta, muodostaa valtamerten ravintoketjujen perustan ja on avainasemassa biogeokemiallisissa virtauksissa, kuten ilmakehän hiilidioksidin sitomisessa merisedimentteihin. Niiden maantieteellinen levinneisyys (biogeografia) tunnetaan kuitenkin huonosti suuren monimuotoisuuden takia ja koska niiden elinympäristö on hankalasti tutkittavissa. Eukaryoottinen plankton onkin huomattavan monimuotoinen sekä taksonomisesti, fylogeneettisesti, että ekologisesti. Planktonin biogeografian ja siihen vaikuttavien tekijöiden tutkimista vaikeuttaa myös se, että plankton on jatkuvasti liikkeessä merivirtojen mukana.
Tutkijaryhmä selvitti eukaryoottisen planktonin biogeografiaa globaalissa mittakaavassa käyttäen Tara-meritutkimusaluksen vuosina 2009-2013 keräämää DNA-aineistoa. Näytteistä voitiin erottaa noin 250 000 eukaryoottista planktonlajia, tarkemmin sanottuna molekyylitaksonia, evolutiivista etäisyyttä kuvastavan lyhyen DNA-sekvenssin perusteella. Kun näiden taksonien globaalia esiintyvyyttä analysoitiin probabilistisen mallin avulla, paljastui planktoniyhteisön koostumuksessa suuria eroja yli 45° pohjoisen ja eteläisen leveyspiirien jakamien merialueiden välillä. Näiden kolmen suuralueen sisällä havaittiin lisäeroja hienojakoisemmalla asteikolla leveyspiirien ja valtamerialtaiden mukaan.
Eukarioottisen planktonin monimuotoisuuden syiden selvittämiseksi tutkijat tarkastelivat planktonryhmien välisiä biogeografisia eroja niiden ekologian mukaan. Vertailemalla 70 suurimman planktonryhmän biografiaa he havaitsivat huomattavaa, kahta pääakselia noudattavaa vaihtelua. Ensimmäisellä akselilla ryhmät, joissa lajistollinen monimuotoisuus on suurempi ovat avaruudellisesti jäsennellympiä globaalissa mittakaavassa. Toisella akselilla suuremmista eliöistä (enintään muutama millimetri) koostuvat ja ravintoketjussa ylempänä olevat ryhmät jäsentyvät valtamerialtaan mukaan ja suuremmassa alueellisessa mittakaavassa. Pienemmistä eliöistä (enintään muutama mikrometri) koostuvat ja ravintoketjussa alempana olevat ryhmät puolestaan jäsentyvät leveyspiirien mukaan ja pienemmässä alueellisessa mittakaavassa.
Tutkijat selvittivät näiden vaihteluiden taustalla olevia mekanismeja vertaamalla planktonryhmien biogeografiaa ympäristön mittaustietoihin ja valtameren kiertomalliin. Vertailun tulokset viittaavat siihen, että merivirtaukset vaikuttavat voimakkaasti eukaryoottisen planktonin biogeografiaan. Toisen akselin varrella tapahtuva vaihtelu eri ruumiinkokoluokan ryhmien välillä voidaan selittää vaihtelevalla sopeutuvuudella paikallisiin ympäristöolosuhteisiin, pienten primäärituottajien ollessa suuria eläinplanktonryhmiä herkempiä.
Tutkimus "Global drivers of eukaryotic plankton biogeography in the sunlit ocean" on julkaistu Science-lehdessä 29.10.2021: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb3717
