Eksperimendid pole võimalikud

Üheks minu uurimisteemaks on, milliste protsesside tulemusel ning kuidas on kujunenud taimede elurikkus kaugetel ookeanisaartel.

Loodusteadlased on ookeanisaarte vastu erilist huvi tundnud juba sajandeid, kuna oma tekkel on ookeanisaared täiesti eluta – see tähendab, et elurikkuse kujunemise jälgimiseks on olemas enam-vähem hoomatav algpunkt. Samal ajal on selliste süsteemide uurimine aga üpris keeruline, kuna selle kohta, mis on toimunud miljonite aastate jooksul, saame aimu vaid selle põhjal, mida näeme praegu väga pisikesest ajaaknast piiludes. Evolutsioonilisel ajaskaalal on võimatu oma hüpoteeside kontrollimiseks eksperimente korraldada.

Seetõttu on valitsevaks meetodiks elurikkuse kujunemise uurimises seoste leidmine liigirikkuse ja biogeograafiliste parameetrite vahel. Aga isegi kui me leiame mingis saarestikus tugeva korrelatsiooni liigirikkuse ja saare pindala vahel, ei pruugi see tähendada, et just saare nii- ja naasugune pindala on tinginud sellise liigirikkuse. Põhjus võib olla hoopis selles, et suuremal saarel on palju erinevaid elupaiku, mis soodustab suurema liigirikkuse teket.

Simulatsioonid annavad võimaluse mängida jumalat

Siin tulevadki appi arvutisimulatsioonid, mis võimaldavad läbi mängida nii palju ja nii erinevaid minevikustsenaariumeid kui aga soovime. Seejuures on oluline ja põnev see, et simulatsiooni ei pea korraga kaasama kõiki tegureid, mis meie arvates võivad mingit süsteemi mõjutanud olla, vaid me võime neid lisada tasapisi ja uurida, kuidas käitub süsteem näiteks siis, kui saared on kõik ühesuurused või ühesuguse keskkonnaga või kui oleme välja lülitanud kas evolutsiooni või liikide sisserändamise. Ühesõnaga, simulatsioonid annavad võimaluse mängida omamoodi jumalat, kes teab süsteemist kõike ja saab seda oma tahtmist mööda kontrollida.

Erinevate simulatsioonide tulemusi saab siis võrrelda tegelike andmetega ja vaadata, milline stsenaarium viib lõpuks tegelikkusega kõige sarnasemate tulemusteni. Selle järgi võime aga juba oletada, et ehk siis on sarnane stsenaarium aset leidnud ka looduses.

Nii näeb arvutisimulatsioonis välja Galapagose saarestik. Värvilised punktid tähistavad erinevaid taimeliike. 
(Joonis on loodud programmeerimiskeskkonnas R.)

Suur potentsiaal kasutamiseks looduskaitses

Aga miks see kõik oluline on? Miks küll uurida ookeanisaari Eestis arvuti taga?

Ookeanisaari peetakse evolutsiooni laboratooriumiteks, seda nii selles mõttes, et evolutsioon on seal katsetanud oma kõige veidramaid fantaasiaid kui ka selles mõttes, et nad on teadlastele suurepäraseks mudelsüsteemiks, kus uurida evolutsiooni toimimise fundamentaalseid seaduspärasid, mis suure tõenäosusega peavad paika ka muudes süsteemides. Seepärast on ookeanisaared saanud populaarseks teoreetiliseks uurimissüsteemiks paljude teadlaste seas, kes sugugi Darwini kombel ümber maailma ei seila.

Head teadmised selle kohta, kuidas evolutsioon toimib ja millest sõltub elurikkuse ruumiline jaotumine, on aga äärmiselt olulised looduskaitse mõistlikuks korraldamiseks ning nii raha kui ka aja optimaalseks kasutamiseks.

Ka arvutisimulatsioonide arendamine on eriti oluline just looduskaitse seisukohast. Nad pakuvad mitmekülgseid võimalusi nii mineviku uurimiseks kui ka tuleviku ennustamiseks ning võimaldavad näiteks uurida, mis juhtub, kui kliima muutub, kui inimmõju suureneb või kui rakendame üht või teist looduskaitsevõtet.

Lüngad teadmistes

Alati võib ja tulebki kõhelda arvutisimulatsioonide ökoloogilises realistlikkuses. Ent seejuures peaks meeles pidama, et ühegi mudeli eesmärk ei olegi täielikult kopeerida tegelikkust – vastupidi, mudeli võlu seisneb just selles, et see on lihtne ja kontrolitav. Ning, mis veel väga oluline: kui me leiame, et meie loodud simulatsioon ei tööta ega anna ühtegi mõistlikku tulemust, on see vihje sellele, et meie teadmised uuritava süsteemi kohta ei ole täielikud. Seega võib öelda, et arvutisimulatsioonide üheks vooruseks on nende omadus viidata lünkadele meie teadmistes.

Tartu ülikooli doktorant Madli Jõks osales edukalt Tartu ülikooli populaarteadusliku artikli konkursil.