Merebioloogia

Ajalugu

Aristotelest nimetatakse sageli merebioloogia kui teaduse isaks. Tema tegi esimesi viiteid mereelule, kirjeldades erinevaid okasnahksete, koorikloomade, limuste ja kalade liike. Samuti oli ta esimene, kes tundis ära, et vaalalised on imetajad, ning meres elavad selgroogsed on kas ovipaarsed või vivipaarsed. 
Tänapäevane merebioloogia algas kapten James Cooki avastusretkedega. Oma kahe ümbermaailmareisi jooksul kaardistas ta suure osa tol ajal veel tundmata vetest. Samal ajal kirjeldas mitmeteid taimi ja loomi, mis olid veel inimkonnale teadmata. 
Pärast Cooki rännakuid alustasid mitmed teadlased mereelustiku lähemat uurimist. Nende hulgas oli ka Charles Darwin, kes enda ekspeditsioonide jooksul HMS Beagle pardal kogus ja uuris mitmeid mereorganisme, mis ta hiljem Briti Muuseumisse kataloogimiseks saatis. 
Aastatel 1873–1876 toimus Briti laeva HMS Challengeri ekspeditsioon kõikidele maailma ookeanidele, mille jooksul koguti ja uuriti tuhandeid mereliike. Seetõttu viidatakse sellele merereisile, kui okeanograafia sünnile. Laev oli väga hästi varustatud ning sellega sai uurida merd sügavamalt kui kunagi varem.

Merebioloogia Eestis

Eestis võib esimeseks mageveebioloogia ja merebioloogia eestvedajaks arvata Karl Ernst von Baeri.
Eesti Mereinstituut loodi 3. märtsil 1992. Alates 2001. aastast on see Tartu Ülikooli koosseisus. Instituut tegeleb põhiliselt Läänemere ökosüsteemide ja funktsioneerimise uurimise ja selgitamisega. Koostööd tehakse ka mitmete välisorganisatsioonidega.
Eesti Merebioloogia Ühing asutati 2009. aastal. Ühingu eesmärgiks on edendada merebioloogiaga ja -teadusega seotud teadus-, arendus- ja teavitustegevust.

Valdkonnad

Mere ökosüsteemi suuruse tõttu jaguneb merebioloogia mitmeteks väiksemateks valdkondadeks. Suurem osa uurib erinevaid loomagruppe, nagu algoloogia, selgrootute zooloogia ja ihtüoloogia. 
Teised valdkonnad uurivad füüsikalisi merevee ja ookeanide omadusi, kohandumist soolasele keskkonnale ja erinevate ookeanide omaduste muutmise mõju mere-elustikule. Lisaks uuritakse suhet ookeanide ja nende elustiku vahel, globaalset soojenemist ja erinevaid keskkonnaprobleeme.
Viimasel ajal on merebiotehnoloogia üheks kesksemaks uurimissuunaks merest pärit biomolekulide, eriti proteiinide, uurimine. Nendel proteiinidel võib leida kasutust meditsiinis või tehnoloogias. Merekeskkonnast on võimalik leida mitmeid erilisi bioloogilisi materjale, mis võivad kaasa aidata biomimeetiliste materjalide loomisele.

Seotud valdkonnad

Merebioloogia on bioloogia haru ning on lähedalt seotud okeanograafia, merekeemia ja merefüüsikaga. See hõlmab ka mõnd ökoloogia ideed. Kalandusteadus ja merekeskkonna kaitse on osaliselt merebioloogiast välja kasvanud.

Linnud

Linde, kes on kohandunud mereeluks nimetatakse merelindudeks. Näiteks võib tuua albatroslased, pingviinlased, suulad ja alklased. Kuigi eelmainitud liigid veedavad suurema osa oma elust merel, võib merelinde, näiteks kajakaid, kohata ka kaugel sisemaal.

Kalad

Hästi tuntud kalade hulka kuuluvad sardiin, anšoovis ja klounkala. Röövkaladest on tuntud liigid hai ja barrakuuda. Uurimisobjektiks on näiteks kalade anatoomia, uuritakse kahekambrilist süda, ujupõit, kalasoomuseid, uimi ja sekretoorseid rakke, mis toodavad lima. Kalad hingavad lõpustega, omastades sel moel veest hapnikku. Uimed aitavad kaladel liikuda ning olla ujudes tasakaalus.

Selgrootud

Selgrootud moodustavad suure osa elust meres. Selgrootu mereelustiku hulka kuuluvad ainuõõssed (nagu meduusid ja korallid), mereussid (nagu lameussid ja kärssussid), kammloomad, limused (nagu karbid ja kõhtjalgsed), lülijalgsed (nagu lõugtundlased ja vähilaadsed), käsnad, sammalloomad ja okasnahksed.

Roomajad

Roomajate alla, kes elavad või sõltuvad merest, kuuluvad merekilpkonnad, meremaod, mereiguaan ja soolaveekrokodill. Suurem osa mereroomajatest, välja arvatud osad meremadude liigid, on ovipaarsed ja lähevad maismaale munema. Niisiis veedavad paljud liigid suure osa elust maismaal või selle läheduses. Paljud meremaod eelistavad madalat vett rannikutel, saarte lähistel ja jõgede suudmetes. Osa väljasurnud mereroomajaid, nagu ihtüosaurus, arenesid vivipaarseks ning ei pidanud enam maale naasma.

Seened

Merekeskkonnas elab üle 1500 liigi seeni. Nad võivad olla parasiidid vetikatel ja mereloomadel või saprotroofid vetikatel, mererohul, puidul, muudel biomaterjalidel, ning neid võib leiduda ka merevahus. Mitmete liikide eostel on spetsiaalsed väljakasvud, mis aitavad neil kinnituda substraatidele. Samuti toodavad meres elutsevad seened erinevaid ebatavalisi metaboliite.

Taimed ja vetikad

Taimestik on ookeanides laia levikuga ja liigirikas. Mikroskoopilised fotosünteetilised vetikad moodustavad suurema osa maailma fotosünteesilisest toodangust kui kõik maismaa metsad kokku. Mittevetikatest taimi, mis meres elavad, leitakse rohkem madalatest vetest. Mererohud on kohandunud ookeanikeskonna suure soolsusega, ning nende hulka kuuluvad meriheinalised, mille heaks näiteks on ka Eesti vetes kasvav pikk merihein. Eulitoraal on samuti hea piirkond, kust leiab rohkesti meretaimestikku. Seal kasvavad näiteks mangroovimetsad ja spetsiifilised kõrrelised. Mikroskoopilised vetikad ja taimed on oluliseks elukeskkonnaks selgrootutele ja suuremate kalade vastsetele, kes kasutavad neid peitumiseks ja toitumiseks.

Mikroskoopiline elustik

Mikroskoopiline elustik ookeanides on väga mitmekesine, kuid vähe uuritud. Näiteks on alles hakatud uurima viiruste olulisust mere ökosüsteemides.

Fütoplankton

Fütoplanktoni rolli kohta teatakse rohkem, kuna see on üks suurimaid primaarproduktsiooni tootjaid Maal. Fütoplanktoni hulka kuuluvad tsüanobakterid, erinevad vetikad (rohelised, punased ja pruunid), ränivetikad, dinoflagellaadid, eugleniidid, krüptofüüdid, koldvetikad ja prasinofüüdid.

Zooplankton

Zooplankton on tavaliselt suurem kui fütoplankton ja osad liigid ei ole mikroskoopilised. Paljud ainuraksed kuuluvad zooplanktoni alla, nagu dinoflagellaadid ja zooflagellaadid. Osad kuuluvad samal ajal ka fütoplanktonite hulka, kuna eristamine loomade ja taimede vahel ei toimi hästi väga väikeste organismide puhul. 
Ka osad ainuõõssed, kammloomad, harjaslõugsed, limused, lülijalgsed ja rõngussid kuuluvad zooplanktoni alla. Paljud suuremad loomad alustavad oma elu zooplanktonina, enne kui kasvavad piisavalt suureks, et võtta endile tuttav kuju, näiteks on kalavastsed ja meritähed.

Elupaigad

Mere elupaigad jaotatakse rannikulisteks ja avamere elupaikadeks. Rannikulisteks loetakse ala, mis ulatub rannast mandrilava lõpuni. Suuremat osa mereelust leidub just rannikualal, kuigi see moodustab ainult seitse protsenti kogu ookeanidega kaetud alast. Avamere elupaigad algavad mandrilava lõpust. 
Alternatiivselt võib elupaiku jagada pelagiaalseteks ja bentaalseteks. Pelagiaalsed leiduvad pinna lähedal ja avameres, merepõhjast kaugemal. Bentaalsed hõlmavad põhjapinda ja selle vahetut lähedust. Organismidele, mis nendes elavad, viitatakse vastavalt ehk on olemas pelagiaalsed organismid ja bentaalsed organismid. Pelagiaalsed elupaigad on püsivalt liikumises, üürikesed ja sõltuvad hoovustest.
Mere elupaiku muudavad nende elanikud. Osad mereorganismid (nagu korallid, pruunvetikad ja meriheinad) on liigid, mis kujundavad merekeskkonda, luues lisaks elupaiku teistele organismidele. 
Eulitoraal on konstantselt loodete poolt avatud ja kaetud ning on koduks mitmekesisele elustikule. Ranniku elupaigad ulatuvad eulitoraali ülemisest piirist kuni piirkonnani, kus saavutab üleoleku maismaa taimkate. Need alad võivad jääda vee alla nii iga päev kui ka harvemini. Paljud liigid nendel aladel kasutavad oma elutegevuseks ära veega randa uhutud mereelustikku.
Rifid moodustavad ühe tihedaima ja mitmekesiseima elupaiga maailmas. Kõige tuntumateks on troopilised korallrahud, kuigi riffe leidub ka külma veega piirkondades. Rifid on lubjarikastest korallide lademetest moodustunud pinnavorm. Need asuvad tavaliselt kivistel paljanditel merepõhjas. Rifid võivad kasvada ka teistel pindadel, mis on teinud võimalikuks kunstlike riffide loomise. Korallrifid on väga elurikkad. Seal elavad korallid ja nendega sümbioosis olevad zooksantellid, troopilised kalad ja mitmed muud organismid. Merebioloogias on just korallriffidele ja El Niño kliimanähtusele palju tähelepanu pööratud. 1998. aastal toimus üks tõsisemaid korallriffide katastroofe, kui suur ala riffe hävis, kuna vee pinnatemperatuur tõusis üle normaalse taseme. Osa riffe on taastumas, kuid teadlased arvavad, et jätkuva globaalse soojenemisega on 50–70% maailma korallriffidest väljasuremisohus.
Avameri on suhteliselt väiekse produktiivsusega, kuna selles on vähe toitaineid. Sellegipoolest on see suuruse tõttu suurim primaarproduktsiooni tootja. Suur osa afootse vööndi energiast annab avameri detriidi vormil. 
Suurimaks süvikuks on praegu Mariaani süvik, Filipiinide lähedal, Vaikses ookeanis ja selle sügavus on 10 924 meetrit. Sellistel sügavustel eksisteerib siiski elu, vaatamata äärmuslikule veerõhule ja puuduvale päiksevalgusele. Aastal 1960 süvikusse sukeldunud batüskaafi Trieste meeskond nägi põhjas valget lestalist, krevetti ja meduusi.
Teiste sügavaimate süvikute hulka kuuluvad Tonga süvik (10 882 m), Filippiini süvik (10 540 m) ja Puerto Rico süvik (8 648 m).

Tavaliselt loetakse süvamereks afootset tsooni, kus päiksevalgus ei suuda enam vees edasi liikuda. Sellistel sügavustel loovad osad eluvormid iseendale valgust, kasutades bioluminestsentsi.  

Ookeaniliste mägede ümber on rikas elustik, kus leidub hulganisti toitu ja kudemispaiku. Hüdrotermilised lõõrid, mis asuvad piki Ookeani keskahelikku, käituvad nagu veealused oaasid. Sellistes paikades on erilised bioomid ja neis elupaikades on avastatud mitmeid uusi mikroobe ning muid eluvorme.

Levik

Aktiivne temaatika merebioloogias on erinevate liikide elutsüklite avastamine. Merebioloogid uurivad, kuidas hoovused, looded ja mitmed erinevad okeaanilised faktorid mõjutavad ookeanide eluvorme, nende kasvu, levikut ja heaolu. Need võimalused on tänu tehnoloogia arengule tekkinud alles lähiajal. Suurem osa ookeani elustikust sigib kindlates paikades, pesitseb juba teistes ja kasvab täiskasvanuks jällegi kolmandates paikades. Teadlased teavad veel vähe, kus erinevad liigid veedavad erinevaid osi oma elutsüklist. Näiteks on siiani suuresti teadmata, kuhu merekilpkonnad ja osa hailaadseid rändavad. Jälitusseadmed ei tööta kõikide eluvormidega ja üleüldiselt pole ookean tehnoloogiasõbralik. Rändamise ja leviku uurimine on tähtis teadlastele ja kalameestele, kuna on avastatud, et kaubandusliku kalapüügi tõkestamisel ühes väikses piirkonnas võib olla suur mõju mujal asuva suure ala kalapopulatsiooni jätkusuutlikkusele.