Lue podcastin taustalla oleva Elina Kaarlejärven essee tästä.

Olin suunnitellut kirjoittavani kauniin tarinan luonnon toiminnallisesta monimuotoisuudesta. Se on käsitehirviö, josta olen työkseni kiinnostunut. Mielessäni se näyttää pilvien ryppäältä. Jokaisen pilven keskellä lilluu ötö, jota ympäröi sen osaaminen. Mitä paremmin ötö osaa jotain, sitä paksumpi pilvi on kyseisen osaamisen suunnassa. Jos esimerkiksi minä olisin se ötö, pilvi minun ympärillä neulomisen suunnassa olisi paksu, kun taas piirtämisen suunnassa se olisi aivan ohut hiutula vain. Suunnittelin kirjoittavani ötöpilvien ryppäistä ja siitä, miten ne muotoutuvat ilmojen ja keskinäisten vetovoimien ja kahnausten tuloksena. Ja siitä, miten merkityksellisiä ne ovat.

Tarinasta tuli kuitenkin raskasta ja kankeaa työtekstiä. Se kuulosti tältä: ”Ekologian tutkijoiden keskuudessa ötöpilvien ryppäästä puhutaan eliöyhteisön toiminnallisten ominaisuuksien monimuotoisuutena. Pilven ryppäälle voidaan mitata keskiarvo (community-weighed mean trait) tai sen laajuutta voidaan mitata useilla mittareilla (multi-trait functional diversity).”

Tämä on kaukana kauneudesta, ajattelin. Täytyy olla jokin parempi tapa selittää mitä on toiminnallinen monimuotoisuus. Miksi siitä ollaan niin innoissaan ekologien keskuudessa? Kenellä olisi kokemusta ja näkemystä?

Otin yhteyttä ranskalaiseen tutkjaan, Cyrille Violleen, joka on tutkinut toiminnallista monimuotoisuutta jo parikymmentä vuotta. Uransa alussa hän kirjoitti tieteellisen artikkelin, joka vaati toiminnallisen monimuotoisuuden selkeää määrittelyä. Viime vuosina hän on ollut yksi toiminnallisen ekologian aktiivisimmista eteenpäin viejistä. Violle varmasti tietäisi miten kuvata toiminnallinen monimuotoisuus ja sen merkityksellisyys ymmärrettävästi, tuumin.

”Vastaan sinulle huomenna junassa matkalla kotiin”, Violle kirjoitti minulle Brysselistä, missä hän oli ollut Euroopan tutkimusneuvoston haastattelussa. Tiesin, että Brysselistä hänen kotiinsa Montpellieriin on noin kuuden tunnin junamatka. Junassa saa lämmintä ruokaa ja kahvia tarjoiltuna omalle paikalle. Ruuan jälkeen voi kääriytyä huopaan, katsella kumpuilevia peltoja. Ne ovat erivärisiä tähän aikaan vuodesta. Maissi on korjattu kellastuneilta pelloilta. Nurmi on vihreää, aina. Mustavalkoisia lehmiä. Kivisiä kaupunkeja. Siellä täällä oransseja puita. Taisi uni voittaa junassa, kun vastausta ei kuulunut. En ihmettele, sillä haastattelun jälkeen oli varmasti kaikkensa antanut olo.

Violle oli ollut haastattelussa, koska hän oli anonut tutkimusneuvostolta kovin kilpailtua apurahaa. Minun mielestäni hän kuuluu niihin, jotka rahoituksen ansaitsisivat. Vuonna 2014 hän sai tutkimusneuvostolta lupaavalle nuorelle tutkijalle myönnetyn Starting Grant -rahoituksen. Hän haluaa ymmärtää, miten monimuotoisuuden muutokset vaikuttavat ekosysteemien toimintaan. Vastausta tähän kysymykseen odottavat niin poliitikot, maankäytön suunnittelijat kuin luonnonsuojelijatkin.

Monimuotoisuuden häviämisestä ollaan huolissaan monella taholla. Halutaan tietää mitä siitä seuraa. Tai tietää, mikä määrä monimuotoisuutta on riittävästi, jotta homma toimii. Kysymys on jo vanha, mutta erityisesti riittävän monimuotoisuuden ennustaminen ekosysteemien toiminnan turvaamiseksi on vielä lapsenkengissä. Violle saattaa kuitenkin olla pidemmällä vastauksen löytämisessä kuin moni muu, koska hän katsoo asioita toisin.

Useimmille meille monimuotoisuus tuo mieleen erilaisia lajeja mikrobeista valaisiin, tropiikista navoille. Sitähän se on, elonkirjoa, miljoonia kummallisia lajeja. Monimuotoisuutta on kuitenkin myös lajien sisällä. Esimerkiksi kirsikkatomaatit, luumutomaatit, pihvitomaatit ja siperiantomaatit. Ne ovat kaikki samaa tomaattilajia, mutta perimältään erilaiset lajikkeet suosivat erilaisia kasvuolosuhteita ja tuottavat erinäköisiä hedelmiä. Tämä on perinnöllistä monimuotoisuutta, yhden lajin sisäistä vaihtelua.

Laaja perinnöllinen vaihtelu mahdollistaa yhden lajin menestymisen hyvin erilaisissa ympäristöissä. Samaa koiralajia on vetokoirina Alaskassa, tryffelikoirina Italiassa ja taskukokoisina seurakoirina syleissä.

Tomaattilajikkeet ja koirarodut ovat ihmisen jalostamia. Luonnossa näin suurta lajin sisäistä vaihtelua esiintyy harvoin, koska luonnossa erilaisissa ympäristöissä menestyvät saman lajin populaatiot eriytyvät usein omiksi lajeikseen. Lähisukuiset luonnonvaraiset lajit voivat muistuttaa toisiaan, mutta poikkeavat toisistaan jonkin toimintonsa osalta. Esimerkiksi puolukka, mustikka, juolukka ja karpalo ovat kaikki puuvartisia sukulaislajeja, jotka ovat sopeutuneet erilaisiin ympäristöolosuhteisiin. Karpalo on soiden matala ikivihreä varpu, mustikka puolestaan vaatii ravinteisemman maaperän, jotta voi kasvaa yli polvenkorkuiseksi ja luoda joka kesä uudet lehdet. Tällaisista eroista lajien ominaisuuksissa Violle on kiinnostunut.

“En ole kumisaapasekologi”, hän kirjoitti muutamaan päivää myöhemmin ja tarkoittaa sitä, ettei hän ole kiinnostunut mistään lajiryhmästä tai ekosysteemistä sinänsä. ”Minua motivoivat selitykset ja mekanismit. Etsin lähestymistapaa, joka auttaa selittämään muotojen ja toimintojen ihmeellisen moninaisuuden. Toiminnalliset ominaisuudet ovat oivallinen työkalu siihen.”

Häntä eivät kiinnosta lajien nimet vaan se, millainen rooli kullakin lajilla on ekosysteemin toiminnassa.

”Ensimmäinen tutkimusharjoitteluni professori Eric Garnierin laboratoriossa oli minulle henkilökohtaisesti merkityksellinen läpimurto. Oivalsin, että jos emme huomioi lajien välisiä eroja, vaan pidämme kaikkia lajeja yhtä tärkeinä luonnonjärjestelmien toiminnan kannalta, emme voi saada selville ekologisia mekanismeja, joista ekosysteemien toiminta rakentuu”, hän kertoo.

Violle viittaa mekanismeilla koneistoon, joka pyörittää luontoa. Siihen, miten lajit ovat sopeutuneet omiin toiminnallisiin lokeroihinsa ympäristön ja muiden lajien keskellä. Siihen, miten lajit elävät vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja ovat riippuvaisia toisistaan. Siihen, miten tämän verkoston ansiosta me toisenvaraisetkin voimme elää tällä planeetalla. Se on se juttu, minkä takia minäkin ajattelen niitä ötö-pilvien ryppäitä töissä.

”Lajeihin perustuva monimuotoisuuden mittaaminen johtaa umpikujaan monissa ekologisissa kysymyksissä”, Violle väittää. ”Käytän tästä usein tehdasvertausta: Jos vertaamme kahden tehtaan toimintaa työntekijöiden nimilistojen perusteella, emme tiedä juuri mitään tehtaiden toiminnasta. Tämä on kuitenkin ekologian alalla ollut yleisin tapa kuvata ekosysteemejä.”

Todellakin, noin neljänkymmenen vuoden ajan (1970–2010) monimuotoisuudesta kiinnostuneet ekologit keskittyivät tutkimaan, miten lajiston monimuotoisuus riippuu esimerkiksi elinympäristön pinta-alasta, korkeusvyöhykkeestä tai lämpötilasta. Listattiin lajeja ja vertailtiin lajilistoja. Tulokseksi saatiin esimerkiksi, että lajilistat ovat alemmilla korkeusvyöhykkeillä pidempiä ja koostuivat eri nimistä kuin ylemmillä vyöhykkeillä.

”Toiminnallinen ekologia pyrkii kartoittamaan työntekijöiden eli luonnon eliöiden roolin tehtaissa eli luonnon ekosysteemeissä. Tämä on paljon nimilistoja tehokkaampi tapa ymmärtää ja ennustaa ekosysteemien toimintaa”, Violle kertoo.

Vaikka luonnon ekosysteemit eivät tavoitteellisia tehtaita olekaan, minusta Viollen tehdasvertaus toimii niin hyvin, että jatkan asian kuvittelua hetkisen. Kukin työntekijä on siis eräänlainen osaamiskimppu, jonka erilaiset taidot parhaimmillaan täydentävät muiden työntekijöiden osaamista. Jokaisella työntekijällä on myös hieman toisistaan poikkeavat tarpeet ja toiveet siitä, mitä he vaativat pysyäkseen työpaikalla ja toimiakseen parhaimmillaan. Tehdas voi toimia loistavasti vähälläkin työntekijämäärällä, jos kukin työntekijä on oman työnsä tehokas erityisosaaja, ja jokaisen perustarpeet ja erityistoiveet on täytetty. Tällaisen vähäväkisen ja osaamisensa optimoineen tehtaan tuotos voi olla suurempi kuin tehtaan, jossa on moninkertainen määrä työntekijöitä, joiden osaaminen on päällekkäistä tai jotka toimivat aliteholla esimerkiksi surkean lounaan tai kovan kilpailun vuoksi. Työntekijöiden nimilistat eivät siis kerro mitään tuotannosta – osaamislistat olisivat parempi mittari.

Mitä näille tehtaille tapahtuu, jos tuotanto-olosuhteet muuttuvat rajusti? Jos vaikkapa ylikansallinen suuryhtiö ostaa molemmat tehtaat, niin kuin käy päivittäin siellä täällä. Uusi toimitusjohtaja päättää, että molemmista tehtaista irrotetaan katot, jotta uudet ideat pääsevät tuulemalla sisään. Kylmänarkoja työntekijöitä irtisanoutuu molemmista tehtaista. Erityisen moni vähempiväkisen tehtaan erityisosaaja on herkkä vedolle ja lähtee etsimään suojaisampaa työpaikkaa. Kun toimitusjohtaja muutaman myrskyn jälkeen vertaa tehtaidensa tuotosta, vähäväkinen tehdas on joutunut vähentämään tuotevalikoimaansa eksperttien lähdettyä. Siellä myös yleisimpien tuotteiden tuotanto on kärsinyt huomattavasti, koska jäljelle jääneet ekspertit eivät ole tehokkaita yleistuotannossa. Toinen tehdas sen sijaan tuottaa nyt paremmin. Jotkut sen työntekijöistä viihtyvät tuulessa ja ovat innostuneet uusista ideoista, mikä on lisännyt heidän työpanostaan. Eikä muutamien työntekijöiden lähtö ole vähentänyt tuotantoa, koska jäljelle jääneiden joukosta löytyi edelleen saman tehtävän osaajia.

Violle ja me muut toiminnalliset ekologit kuvaamme lajeja nimien sijaan niiden osaamisen ja vaatimusten kirjolla. Puhumme lajien toiminnallisista ominaisuuksista (engl. functional traits). Esimerkiksi voikukka on toki voikukka, mutta toiminnallinen ekologi näkee sen yksikkönä, joka on hyönteispölytteinen, tuulilevitteinen, pienisiemeninen, keräsienijuuren vaativa, lehtiruusukkeellinen, valoa vaativa, hyvin nopeakasvuinen ja monivuotinen. Näiden ominaisuuksien perusteella pystymme ennustamaan, että voikukka viihtyisi valoisissa ”luonnon tehtaissa” ja pystyisi hankkimaan riittävästi vettä ja ravinteita, vaikka syvältä asfaltin alta. Varjoisassa tehtaassa se ei selviytyisi. Voikukka osallistuisi luonnon tehtaan eli ekosysteemin perustuotantoon huomattavalla panoksella nopean kasvukykynsä ansiosta ja tuottaisi hajottajille helposti hajoavaa kariketta sekä ohikäveleville ihmisille silmäniloa keltaisilla kukillaan.

Toiminnalliset ominaisuudet siis vaikuttavat lajin menestymiseen erilaisissa ympäristöissä ja ennakoivat lajin toimintaa ja osallistumista erilaisiin ekosysteemin toimintoihin. Yksi laji osallistuu usean ekosysteemitoiminnan tuotantoon yhtäaikaisesti. Lajien ominaisuudet määrittelevät millaisissa olosuhteissa laji menestyy, millaisia resursseja se vaatii, miten se niitä hankkii, millaisin asein se niistä kilpailee, miten se levittäytyy ja miten puolustautuu.

Se, millaisia tuotteita mikin luonnon ”tehdas” eli ekosysteemi tai paikallinen eliöyhteisö tuottaa, riippuu sen työntekijöiden osaamisen kirjosta. Joihinkin haasteellisiin olosuhteisiin tarvitaan erikoisominaisuuksia.

Joskus uuden erikoisosaajan saapuminen tehtaaseen voi lisätä tehtaan tuotantoa, vaikka sen luultiin jo olevan maksimissa. Esimerkiksi typpibakteerien kanssa liittoutuneet hernekasvit voivat tehtaaseen tullessaan lisätä vanhojen työntekijöiden tuotantotehokkuutta jakamalla heille suhteilla hankkimiaan resursseja. Hernekasvit ovat hankintaeksperttejä, jotka ylläpitävät hyödyllisiä suhteita typpibakteereihin, jotka toimittavat elintärkeää typpeä kasveille. Jos tällaiset hankintaekspertit häviävät tehtaasta, tehdas menettää tietysti heidän osuutensa perustuotannosta, mutta myös jäljelle jääneiden tehokkuus vähenee, koska typpeä ei enää saadakaan ilmaiseksi, vaan sitä pitää etsiä maasta kalliimmilla menetelmillä. Kaikilla lajeilla on itseisarvonsa, mutta ekosysteemin toiminnan kannalta jotkut lajit voivat olla tärkeämpiä kuin toiset.

Viollen mielestä on lähes filosofista kysyä, mitä meidän pitäisi suojella luonnossa.

”Ehkä evoluutiopotentiaalia? Ehkä lajeja niiden itseisarvon vuoksi? Ehkä toiminnallista potentiaalia? Tunnen monia ihmisiä, jotka paheksuvat käytännöllistä ja taloudellista lähestymistapaa luontoa kohtaan. Ymmärrän tämän. Kuitenkin käytännöllinen ja taloudellinenkin lähestymistapa on mielestäni mielenkiintoinen lisäkriteeri, joka voidaan ottaa huomioon, jos halutaan ymmärtää esimerkiksi ravinnekiertoja ja muita biokemiallisia kiertoja maailmanlaajuisesti. Niiden ymmärtämiseksi meidän täytyy pystyä mallintamaan ja ennustamaan toiminnallisten ominaisuuksien lokerot. Myös toiminnallinen harvinaisuus voi olla yksi suojelukriteeri.”

Toiminnallinen monimuotoisuus on tae siitä, että luonnon koneisto pysyy toimintakunnossa myös olosuhteiden muuttuessa, esimerkiksi ilmaston lämmetessä. Ekosysteemin toiminnot voivat jatkua niin kauan, kun kutakin toimintoa hoitamassa on siihen sopiva laji. Pahan päivän varalta olisi hyvä, että jokaisen tehtävän suorittajia löytyisi useita, sillä jos joku esimerkiksi ilmaston lämmetessä häviäisi, joku toinen voisi jatkaa tehtävää. Ehkä lajien nimiä tärkeämpää olisikin siis tuntea kunkin lajin tapa toimia, jotta voisimme varmistaa ekosysteemien toiminnan muuttuvissa olosuhteissa.

Lajeja on miljoonia, mutta niiden ominaisuuksia on rajallinen määrä. Viollen mielestä monimuotoisuuden mittaaminen toiminnallisten ominaisuuksien eroina voi auttaa paljastamaan mekanismeja, jotka pyörittävät luonnon koneistoa. Näitä ovat esimerkiksi lajien sopeutuminen ympäristöolosuhteisiin ja vuorovaikutukset, jotka säätelevät sitä, mitkä lajit esiintyvät yhdessä.

“Maailmanlaajuisesti toiminnallisten ominaisuuksien tutkimuksen toivotaan yksinkertaistavan monimuotoisuutta”, hän kertoo. ”Erityisenä toiveena on, että lajien väliset vuorovaikutukset voitaisiin paremmin huomioida globaaleissa ekosysteemien toimintaa kuvaavissa malleissa.”

Toiveet ovat suuret, ja toiminnallisten ominaisuuksien mittaamisesta onkin tullut eräänlainen muotisuuntaus ekologian sisällä. Useisiin tutkimuksiin on lisätty mittauksia muutamasta toiminnallisesta ominaisuudesta sen kummemmin miettimättä mihin ne voisivat liittyä.

”Käynnissä oleva toiminnallisten ominaisuuksien muotivirtaus ei tule säästymään pettymyksiltä”, Violle ennustaa.

Viollen on aika jatkaa töitä Montpellierissä. Rahoituspäätökset Brysselistä tulevat joulukuussa. Sitä ennen ja sen jälkeenkin hänen työpäiviinsä kuuluu muun muassa kasvihuonekokeita, opiskelijoiden ohjausta, käsikirjoitusten kommentointia ja kirjoittamista sekä laboratoriokokeita bakteeriyhteisöillä.

”Olen sitä mieltä, että meidän on kiireesti palattava mekanismien äärelle”, hän toteaa.

Tehtaassa se tarkoittaisi esimerkiksi työntekijöiden välisiä suhteita, hankinnan sujuvuutta ja tiedonkulkua. Vasta silloin tehtaan salaisuudet paljastuvat meille ja pystymme ennustamaan mikä määrä ja millaisia työntekijöitä tarvitaan toiminnan takaamiseksi muuttuvissakin olosuhteissa. Sitä kohti Violle aikoo mennä.

Cyrille Violleekosysteemievoluutiopodcastpuhetta monimuotoisuudestatoiminnallinen monimuotoisuus

Tunne luontosi

Lähde retkelle metsään, suolle, merelle, kauas ja lähelle.
Tutustu, opi, ihastu ja voimaannu. Koe Suomen Luonto!