Happea on ja myrkkyjä ei - miksi kalat silti kuolevat helteen jatkuessa pitkään?

Kalojen ruumiinlämpö on sama kuin ympäristön. Tämä tarkoittaa sitä, että Suomen oloissa niiden täytyy pystyä olemaan aktiivisia ruumiinlämmön muuttuessa nollasta yleensä maksimissaan vähän yli kahteenkymmeneen asteeseen tai jos tämä ei ole mahdollista, voitava etsiytyä syvänteisiin, joissa veden lämpötila ei nouse liiaksi. Vaihtolämpöisten kalojen lepohapenkulutus kasvaa lämpötilan noustessa ja voi nousta niin paljon, että vaikka ympäröivä vesi olisi täysin ilmakyllästeistä, kalojen hapenotto ja -kuljetus ei pysty saamaan kudosten käyttöön riittävää määrää happea ja silloin kala kuolee. Itse asiassa kuljetetun hapen maksimimäärä rupeaa vähenemään, kun kalan sietokyvyn rajaa lähestytään. Katja Anttilan johtamat tutkimuksemme ovat osoittaneet, että nimenomaan sydämen toiminnan häiriöt rajoittavat korkeissa lämpötiloissa kuljetetun hapen määrää, ei niinkään hapen diffuusio kiduksissa vedestä vereen.

Lämpötila, jossa minimihapenkulutus kasvaa yli maksimihapenkuljetuksen, riippuu kalalajista. Antarktiksen kalat kuolevat korkean lämpötilan takia jo alle kymmenessä asteessa. Suomessa elävistä kaloista ainakin nieriä kaipaa alhaisia lämpötiloja: kun kasvatuslämpötila on pitkään yli viisitoista astetta, nieriän kasvatus kärsii merkittävästä kuolleisuudesta. Ensin kuolevat suuret emokalat. Suomalaisista sisävesien kaloista myös ainakin made ja kaikki lohikalat muikku mukaan lukien vaativat sangen kylmää vettä. Vastaavalla tavalla trooppisten vesien kalat voivat huonosti ja rupeavat kuolemaan lämpötilan laskiessa alle kahdenkymmenenviiden asteen.

Suurin syy siihen, että kalojen lämpötilansieto sydämen toimintahäiriöiden vuoksi on rajallinen, johtuu siitä, että valkuaisaineiden täytyy toimia kaikissa kalojen kokemissa lämpötiloissa. Jos vertaamme keskimääräisen suomalaisen kalan kahdenkymmenen asteen lämpötilanvaihtelun sietoa itseemme, meidän pitäisi säilyä hengissä vielä, kun ruumiinlämpömme tipahtaa alle kahteenkymmeneen asteeseen. Kun siitäkin huolimatta, että kalojen valkuaisaineiden (ja sen seurauksena toimintojen) lämpötilavaihtelujen sieto on suurta, ne eivät pysty sietämään mitä tahansa muutoksia. Tämän vuoksi kalalajit ja niiden maantieteellisesti erilliset kannat eroavat toisistaan ennen kaikkea siinä, millä lämpötila-alueella ne pystyvät toimimaan. Kun Suomessa alhaisia lämpötiloja kuitenkin joutuu sietämään, kalojen minimiaineenvaihdunta ylittää maksimihapenkuljetuksen suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa - tämä johtunee ennen kaikkea siitä, että verta pumppaavien sydämen valkuaisaineiden tai niiden säätelyproteiinien toiminta rupeaa häiriytymään lämpötilan nousun johdosta. Geneettisesti yhdenmukaisen kannan yksilöiden välisen vaihtelun vuoksi kaikki kalat eivät kuole samassa lämpötilassa.

Ilmaston muutoksen vuoksi tämän kesän kaltaisten helleaaltojen todennäköisyys kasvaa. Tällöin kalakuolemat lisääntyvät. Kun lisäksi uusia paremmin korkeita lämpötiloja sietäviä yksilöitä ei lyhyellä aikavälillä pääse kalakannan lämpötilasietoa parantamaan, kalakannat köyhtyvät tai pahimmillaan häviävät järvistämme, jos ilmastonmuutos pääsee nostamaan veden lämpötilaa vain satojen vuosien aikajänteellä.

Vaikka nyt pahimmat hellejaksot tältä vuodelta alkavat olla takana, tulevina vuosina kalojen elintoimintojen häiriöt veden lämpötilamuutoksien takia todennäköisesti entisestään suurenevat. Niinpä voi sanoa, että Turun yliopiston biologian laitoksella tekemämme työ lämpötilamuutoksien vaikutuksista kalojen elintoimintoihin on maailmanlaajuisesti eturintamassa selvitettäessä, miten ilmastonmuutos voi vaikuttaa kaloihin – minkä kuluva hellekesä on konkreettisesti osoittanut.