Merielämä
Merielämä käsittää kaikki kasvit, eläimet ja muut eliöt, jotka elävät merien suolaisessa merivedessä. Merielämä perustuu sinne kohdistuvaan auringonvaloon ja vedessä oleviin ravinteisiin ja kemiallisiin yhdisteisiin, jotka mahdollistavat biologisen perustuotannon. Maapallon elämän katsotaan syntyneen meressä lähes neljä miljardia vuotta sitten.
Merissä on monia erityyppisiä elinympäristöjä: koralliriuttoja, jokisuiden murtovesialueita, vuorovesirannikkoa, mangrovemetsiä, levämetsiä, hiekka- ja kivikkorantoja, meriruohoniittyjä, vedenalaisia vuoria ja syvän veden sienieläinyhteisöjä.
Koralliriuttoja voi muodostua vain alueilla, joissa merivesi ei ole pitkiä aikoja kylmempää kuin 18 astetta. Useiden korallien kanssa elää symbioosissa leviä, jotka voivat yhteyttää vain lähellä pintaa, missä valoa on tarpeeksi. Tämän takia useimmat riuttoja muodostavat korallilajit pärjäävät vain alle 70 metrin syvyydessä. Koralliriutoilla elää korallien lisäksi miljoonia muita eläinlajeja.
Mangrovemetsissä elää erityisiä nousevaan ja laskevaan vedenpintaan sopeutuneita puita ja niiden joukossa omia lajejaan. Sen lisäksi ne suojaavat rannikoita eroosiolta ja esimerkiksi tsunameilta.
Eräät suurikokoiset "Laminariales"-lahkon ruskolevät muodostavat ”metsiä”, jotka kuuluvat maapallon tuottavimpiin ekosysteemeihin. Niitä on ennen kaikkea lauhkeissa ja viileissä vesissä, mutta vuonna 2007 myös Ecuadorin trooppisilta vesiltä löytyi ruskolevämetsä.
Meriruohoniityt näyttävät etäältä hyvin samoilta kuin merilevämetsät, mutta meriruohot eivät ole leviä vaan putkilokasveja. Ne ovat taustaltaan kuivalla maalla kehittyneitä kasveja, jotka ovat sopeutuneet vedenalaiseen elämään pölytystä myöten. Meriruohoniityt tarjoavat tärkeän suojapaikan kalojen ja muiden merieläinten poikasille. Ruohojen juuret sitovat sedimenttiä paikalleen. Meriruohoniityt sitovat noin 15% maailman hiilivarastoista.
Sienieläimet muodostavat koralliriuttojen kaltaisia yhteisöjä syvempään veteen, tyypillisesti yli 20 metrin syvyyteen. Niissä elää sienieläinten lisäksi monia muita selkärangattomia.
Valtamerten ekologiset ympäristöt voidaan luokitella vyöhykkeisiin. Meren vesirunko on pelaginen alue. Se jaetaan rannikkovyöhykkeeseen, joka kattaa mannerjalustan matalat vedet, sekä ulkomerelliseen osaan. Vesirungon vyöhykkeet ylimmästä alimpaan ovat:Merenpohjan elinympäristöjä kutsutaan bentisiksi alueiksi. Ne jaetaan vyöhykkeisiin pohjan syvyyteen perustuen:Valaistusolojen puolesta merelliset elinympäristöt luokitellaan lisäksi kahteen pääluokkaan. Foottinen kerros on Auringon valaisema kerros ja ulottuu syvimmillään trooppisissa vesissä 200 metriin. Sen ylemmässä kerroksessa, eufoottisessa kerroksessa, on fotosynteesi mahdollista. Dysfoottisessa kerroksessa eläimet voivat vielä käyttää valoa ympäristön havainnoimiseen. Foottisen kerroksen alapuolella on afoottinen kerros, jossa on ikuinen pimeys.
Tavallisen systemaattisen eliöiden luokttelun lisäksi meribiologiassa eliöt jaetaan niiden elintapojen mukaisesti:Kuollutta ainesta meressä kutsutaan triptoniksi. Siihen kuuluu muun muassa saviaines ja eläinten hajotessa syntävä orgaaninen kiintoaines eli detritus.
Meren eliöyhteisöt voidaan ryhmitellä kolmeen ekologiseen tasoon:
Meren eliöyhteisötasot muodostavat ravintoverkon. Sen alapäässä olevat kasvit ja kasvien kaltaiset organismit muuttavat epäorgaanista ainesta orgaaniseksi yhteyttämällä matalassa vedessä, jonne auringonvalo pääsee. Näin tuotettu biomassa on perustuotantoa, jonka taso koko maailman meriekosysteemeissä vuosittain on 35–50×10 g(C), mikä on puolet maaekosysteemien perustuotannosta. Ravintoketjua ylös mentäessä seuraava taso käyttää noin kymmenkertaisen määrän alemman tason biomassaa.
Merten pieneliöt tuottavat puolet maapallon hapesta.
Rannikkovyöhykkeelle tulee jokien ja valumavesien mukana runsaasti ravinteita, mikä vuoksi rannikkoalueella, ettenkin jokisuistoissa, biologinen tuotanto on voimakasta. Merten syvyyksiin ravinteita vajoaa kuolleen aineksen mukana. Perustuotanto on syyvyydessä voimakasta siellä, missä pystysuorat veden liikkeet tuovat syvempää vettä pintakerroksiin. Biologisesti erittäin tuottoisia ovat napamerten merijäävyöhykkeitä reunustavat merialueet, missä talvella konvektio huolehtii ravinteiden tuomisesta pintakerrokseen ja kesällä biologinen perustuotanto on voimakasta.
Meren elämän tarvitsemat tärkeimmät epäorgaaniset ravinteet ovat typpi nitraattimuodossa ja fosfori sitoutuneena fosfaattiin. Näiden lisäksi puutetta on usein kalsiumista ja piistä, joita tarvitaan kuorten ja muiden kovien aineiden rakentamiseen.
Meren ekologian reunaehdot määräytyvät meren fysiikan mukaan. Yhteyttävän kerroksen syvyys riippuu valaistusoloista. Veden kiertoliike kuljettaa ravinteita ja muita tärkeitä yhdisteitä. Hyvin tärkeitä ravinteiden kierrossa ovat pystysuorat nousevat virtaukset, joita esiintyy erityisesti niin sanotuilla kumpuamisalueilla sekä kylmillä konvektioalueilla. Kumpuamisen yhteydessä pintaan nouseva ravinteikas vesi lisää kasviplanktonin tuotantoa. Kumpuamiset vaikuttavat myös veden kulkeutumiseen, mikä voi olla haitallista kalojen mätimunien kannalta.
Vesieliöiden aineenvaihdunta on nopeinta lämpimissä merissä ja hitainta kylmissä. Eliöiden soluissa elämää ylläpitävien ja rakentavien kemiallisten reaktioiden nopeus kaksinkertaistuu aina 10 asteen lämpötilan nousua kohden. Suurin osa meren eliöistä on kylmäverisiä. Lämminverisiä ovat ainoastaan merinisäkkäät, merilinnut ja eräät suuret kalat. Lämminverisyytensä vuoksi esimerkiksi valaat voivat liikkua niin trooppisilla kuin polaarisillakin merillä.
Meriveden suolaisuus vaikuttaa esimerkiksi merieliöiden solukalvojen toimintaan ja eliöiden nosteeseen. Syvän meren korkeassa paineessa elävien eläinten täytyy huolehtia kaasutasapainostaan liikkuessaan vesipatsaassa pystysuorassa suunnassa. Niiden sisällä oleva paine on sama kuin niiden ulkopuolella.
Koska meriveden tiheys on lähellä elollisten organismien tiheyttä, merieläinten luustolta ei vaadita samanlaista kantavuutta kuin maalla liikkuvien eläinten luustolta.
Suurten uivien eläinten keho on kyynelmuotoinen, jotta veden hydrodynaaminen vastus olisi mahdollisimman pieni.
Tuottavan kerroksen alapuolisessa vedessä eliöt kuluttavat happea enemmän kuin sitä on saatavilla. Matalissa lahdissa happipitoisuus saattaa laskea liian pieneksi ekosysteemin toiminnan kannalta. Suolaisuudeltaan kerrostuneissa merialtaissa, kuten Itämeressä, saattaa muodostua hapettomia pohja-alueita. Yhteyttäminen kuluttaa vedestä hiilidioksidia ja näin nostaa meriveden pH-tasoa. Merten pienet pH:n muutokset voivat olla eliöstölle merkityksellisiä. Esimerkiksi koralliriuttoja ei yleensä muodostu kylmissä vesissä, koska niiden vesi on hapanta ja estää kalsiumkarbonaatin kerrostumisen.
Ihminen hyödyntää meren runsasta ravinnontarjontaa. Ihminen saa meristä vuosittain noin 90 miljoonaa tonnia ruokaa, noin 13 kilogrammaa henkeä kohti. Tärkeitä saaliseläimiä ovat kalat, nilviäiset ja äyriäiset. Entisaikoina myös valaanpyynti ja hylkeenpyynti ovat kukoistaneet, mutta niihin on tullut huomattavia rajoituksia. Myös planktonia, mukaan lukien meduusoita, käytetään ihmisravinnoksi, kuten myös leviä, vesikasveja ja sieniä.
Merien monipuolinen elämä on tärkeä resurssi myös taloudelle ja etenkin lääketeollisuudelle. Merilevät ovat monikäyttöisiä, ja lukuisia eläinlajeja käytetään erilaisten lääkkeiden valmistuksessa.
Merien elämää uhkaavat esimerkiksi liikakalastus, muoviromu, maalta tulevat saasteet ja merenpinnan lämpeneminen.