Läänemere plankton käitub kaootiliselt


Matemaatilised mudelid ennustavad, et liikide omavahelised seosed, nagu võistlemine ja saagijaht, võivad tekitada kaose. Teadlaste eksperiment näitas, et Läänemere planktoni puhul ongi see nõnda.

Kui metsas elaksid vaid rebased ja jänesed, nagu Ernst Peterson-Särgava muinasjuttudes, siis mida enam on jäneseid, seda enam saab olla rebaseid, ja siit edasi väheneb jäneste arv, ja seega saab olla ka vähem rebaseid, mis lubab jänestel edukamalt paljuneda. Ja nii edasi, muudkui perioodiliselt ja ennustatavalt, lõpmatuseni välja.

Nõnda arvati rööv- ja saakloomade kooslusi edenevat veel mõnikümmend aastat tagasi. Siis aga ilmutas teadlastele ennast kaos. Kaootiline on selline seisund, kus keskkonnatingimuste imepisikesed muudatused võivad nihutada süsteemi tasakaalu hoopis ootamatus suunas ja ootamatult suurelt.

Teadlased on lugematu arvu eri eluskoosluste kohta loonud lugematu arvu mudeleid, et ennustada keeruliste süsteemide käitumist. Asi ei saagi lihtne olla, sest mitmekesise liigilise koostisega süsteemis suhtlevad liigid omavahel ja isendid eri liikide sees seostuvad mitte lihtsalt ja otse, vaid keeruliste võrgustike kaudu, mis kirjeldavad näiteks toitumisahelaid või siis võitlust elupaikade eest.

Sellised matemaatilised mudelid peaksid andma tulemuseks, kuidas muutub eri liikide arvukus ajas ning kuidas mõjutab arvukust üks, teine või kolmas keskkonnaparameeter. Mudelitest on tulnud kindlalt välja, et liikide arvukus koosluses ei käitu mitte lihtsa joone kohaselt, vaid pigem kaootiliselt. Kuid arvutis istuv mudel on üks asi, teadlase oma silm aga teine asi. Nõnda on väga oluline mõõta liikide arvukuse ajalist muutumist kuidagiviisi ka otse looduses. Kuid see on vägagi keeruline. Kui nii, siis otsitakse võimalusi mõõta liikide kooselu vähemasti laboritingimustes.

Samal teemal:

Saab ennustada nagu ilma

Hiljuti avaldati ühe sellise töö tulemused. Ajakirja Nature 14. veebruari numbris on ära trükitud üks Läänemere elustiku

uurimus, mille tegid Hollandi, Saksa ja USA teadlased. Selles on esimest korda katseliselt tõestatud, et Läänemere bakterid, fütoplankton, ja zooplankton moodustavad koosluse, mis käitub kaootiliselt.

Jälgides Läänemerest võetud 90 liitri vee mesokosmost laboris 2300 päeva jooksul kaks korda nädalas, nähti, et eri liikide arvukus fluktueeris mitme suurusjärgu piires. Need fluktuatsioonid olid ka väga erinevate perioodidega. Matemaatiline analüüs näitas, et Läänemere elustiku arvukuse ennustatavus piirneb 15–30 päevaga. See on vaid veidi enam kui kohaliku ilmaennustamise täppiminek. Nõnda tõestati, et liikide vastasmõjud toiduahelas võivad tekitada kaost. Keerulised toiduvõrgustikud ei vaja oma jätkusuutlikkuseks stabiilsust.

“Tulemus on oodatav,” kommenteerib Tallinna tehnikaülikooli küberneetika instituudi teadlane, keerulisi protsesse

uuriv Jaan Kalda, “aga nagu ikka, ega keegi enne teooriat ei usu, kui saab näpuga puutuda.” Kalda sõnul on küsimus pigem selles, kuivõrd hästi kirjeldab sooritatud laboratoorne eksperiment reaalses looduses toimuvat ja kuivõrd õiged on sellest tehtud järeldused.

Oma tulemuste saamiseks nägid teadlased palju vaeva. Võtsid Läänemerest 90 liitrit vett ja jälgisid siis selles kihavat elu veidi enam kui kuue aasta jooksul. “Valitud on hea katseobjekt ja viidud heal tasemel läbi pikk ning põhjalik eksperiment,” kommenteerib Kalda. “Katseobjekt on hea seepärast, et planktoni üksikorganisme on väga palju ja statistika töötab peaaegu sama hästi nagu molekulaarkineetikas. Neil õnnestus luua puhas mudel-ökosüsteem, mida on hea ka teoreetiliselt modelleerida.”

Teoreetiline füüsika tahab ikka katsetelt kinnitust ja siin see on. Aga seetõttu puudub ka põrutav uudis: katse lihtsalt kinnitab teooriat.

Stabiilsus pole vajalik

Kuid üks asi on katse laboris, teine aga elu meres. “Sellist suhteliselt puhta kaose pilti ei maksa oodata Läänemeres eneses, sest planktoni puhul on kindlasti väga tähtis ruumiline mittehomogeensus ja turbulentne segunemine, mis vaid süvendab fluktuatsioone ja seega ka ennustamatust,” ütleb Kalda.

Tõepoolest, kui teadlased said laboris karakteerseks ajaks paarkümmend päeva, siis jõuavad veemassid liikuda selle ajaga mitmesaja kilomeetri kaugusele ja ruumiline mittehomogeensus hakkab domineerima deterministliku kaose üle.

Loe veel

“Meie andmed illustreerivad, et toitumisahelad võivad ülal hoida suuri fluktuatsioone liikide arvukuses sadade põlvkondade vältel, nii et stabiilsus pole keeruliste toitumisahelate esinemiseks vajalik,” järeldavad artikli autorid. See on teada eelnenud uuringutest näiteks kitsede-põtrade-jäneste arvukuse kohta.

Siis väidavad teadlased veel, et 15–30 päeva kestvad fluktuatsioonid, mida eksperimendis jälgiti, pakuvad teavet liikide kooselu ajalise muutuse kohta planktonikooslustes.

“See on kindlasti huvitav väide, mida ma siiski tõestatuks ei loe,” kommenteerib Kalda. “Üldiselt ma ei muretseks väga selliste organismide väljasuremise pärast, millel on aseksuaalse paljunemise faas: piisab vaid üksikust ellujäänud organismist, et see saaks millalgi plahvatuslikult paljuneda. Aga seksuaalse paljunemise puhul oleks sellisel juhul ilmselt vähem põhjust karta liikide väljasuremise pärast, kui fluktuatsioone ei oleks üldse ja iga liik elaks stabiilselt oma ökonisˇis.”

Huvitav tulemus on, et uuritud toitumisvõrgustikus ei saa ennustada liikide arvukust enam kui kaks-kolm nädalat ette, mis tähendab viit kuni viitteist planktonite põlvkonda.

Jaan Kalda peab neid arve üsna mõistuspärasteks ja usutavateks. “Samas ma kalduksin arvama, et summaarne biomass planktonis, mis kalu ja seeläbi ka inimesi eeskätt huvitaks, on natuke paremini ennustatav,” arvab ta. Nii et inimene saab Läänemere kalasaaki siiski ennustada kuust kaugemale.


Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare