Arvutisimulatsioon vastab Darwini küsimustele saareelustiku levimise kohta ({{commentsTotal}})

Vulkaanilised ookeanisaared pakuvad suurepärast võimalust uurida, kuidas algselt täiesti elutud saared taime- ja loomaliikide poolt asustatakse. Pildil on näha nii männimetsa kui ka taimede poolt alles asustamata laavavälju Tenerifel
Vulkaanilised ookeanisaared pakuvad suurepärast võimalust uurida, kuidas algselt täiesti elutud saared taime- ja loomaliikide poolt asustatakse. Pildil on näha nii männimetsa kui ka taimede poolt alles asustamata laavavälju Tenerifel Autor/allikas: Madli Jõks

Vulkaanilised saared kerkivad ookeanist elututena. Alates Charles Darwini aegsetest uurimisretkedest on teadlased püüdnud kindlaks teha, kuidas toimub selliste saarte asutamine taime- ja loomaliikide poolt – ja miks on saarte elustik mandri omast niivõrd erinev. Tartu Ülikooli botaanikud võtsid mõistatuse lahendamiseks appi arvutisimulatsioonid.

Vulkaanilised ookeanisaared kerkivad merest tühjadena ja pakuvad seega võimalust uurida taime- ja loomaliikide jõudmist mandrilt saartele ja vanematelt saartelt noorematele; lisaks on isoleeritud ookeanisaartel tekkinud palju selliseid taime- ja loomaliike, mida ei leidu kusagil mujal maailmas. Sageli on saarte taimed ja loomad väiksemad või suuremad kui nende mandril elavad sugulased või viimastest erineva käitumisega. Samas vajavad ookeanisaared ka looduskaitselist tähelepanu, kuna eralduses arenenud kooslused on tihtipeale tundlikud nii inimmõju kui ka võõrliikide suhtes.

Saarte iseärasused on loodusteadlaste huvi pälvinud juba sajandeid. 19. sajandi kuulsad loodusuurijad, sh Charles Darwin, olid inspireeritud saarte eripäradest. Ookeanisaartelt pärinevad paljud olulised teadmised evolutsioonist ja liikide levimisest. Paraku on isegi mitmesaja-aastane saarte uurimise kogemus liiga lühike toimuvate protsesside reaalajas jälgimiseks, mistõttu on saarte looduse eripära põhjuseid raske kindlaks teha. Koos arvutusvõimsuse arenguga on appi tulnud uus meetod – arvutisimulatsioonid, mis aitavad tuvastada seoseid elurikkuse ja seda kujundavate protsesside vahel.

Tartu Ülikooli botaanika osakonna teadlased Madli Jõks ja Meelis Pärtel kasutasid Hawaii, Galapagose, Kanaaride, Roheneeme saarte ja Assooride taimekoosluste uurimiseks simulatsiooni, mis jäljendas taimede jõudmist saartele, nende levimist saarestikus, liikidevahelist konkureerimist, evolutsioneerumist ning väljasuremist. Eelkõige uuriti, millistest teguritest sõltub saarte taimede liigirikkus ja liigiline koosseis ning kas oluline on saare suurus, saarel olevate eriilmeliste elupaikade arv ja millist rolli mängib saare asukoht saarestikus.  

Ookeanisaared on maailma elurikkuse tulipunktid, kus leidub palju vaid sellele paigale iseloomulikke liike. Pildil Assooridele iseloomulik mägimets mitmete endeemsete puu-ja põõsaliikidega. Autor: Madli Jõks

Arvutisimulatsioonid pakuvad võimalusi uuringuteks, mida ei ole võimalik looduses teha, näiteks tõsta saari saarestikus ümber. Saarestike virtuaalkaarte muutes jäljendati simulatsioonides nii realistlikke kui ka vähemrealistlikke olusid, milles elurikkus miljonite aastate jooksul võib kujunenud olla; simulatsiooni lõppedes võrreldi tulemusi tegelikkusega. Ilmnes, et tulemused olid realistlikumad, kui virtuaalsetel saartel leidus mitmeid erinevaid elupaiku; stsenaariumid, kus kõiki saari kattis üks ühetaoline elupaik, ei andnud nii täpseid tulemusi. Tulemustest võib järeldada, et elupaikade mitmekesisus on olnud seniarvatust olulisem saarte elurikkuse kujundaja.

Võiks arvata, et paljude naabritega saar on liigirikkam kui üksik saar, samas leidub rohkem isoleeritud saartel ilmselt rohkem ainulaadseid liike. Saarte ruumilise paigutuse olulisuse testimiseks kasutati simulatsioone, kus saared paigutati saarestikus juhuslikult ringi. Leiti, et saarte õige asetus oli küll oluline realistliku liigilise koosseisu saamiseks, aga seda uuritud viiest saarestikust üllatuslikult vaid kolmes: Hawaii, Assoori ja Kanaari saarestikus. Need kolm on võrreldes Galapagose ja Roheneeme saartega, kus saared asuvad kobaras koos, võrdlemisi väljavenitatud kujuga. Kui pikliku kujuga saarestikus saarte asetus juhuslikult muuta, satuvad saared suurema tõenäosusega kaugemale oma tegelikest naabritest ja nende uuteks naabriteks saavad algselt kaugemal asunud saared. Seega mängib saare asukoht saarestikus olulist rolli just piklike saarestike puhul. 

Ookeanisaared asuvad tihti saarestikeks grupeerunult, soodustades liikide levimist saarte vahel. Pildil paistab Tenerifelt naabersaar La Gomera . Autor: Madli Jõks

Kasutatud simulatsioon on omapärane, sest keeruliste matemaatiliste võrrandite asemel kasutati lihtsaid reegleid, mis kehtisid üksikutele taimepopulatsioonidele. Näiteks millise tõenäosusega levida, hävida või muutuda uueks liigiks. Et simulatsioonid käivad tavalisele arvutile üle jõu, kasutati selleks Tartu Ülikooli teadusarvutuste keskuse abi.

Ent milleks uurida ookeanisaari Eestis? Nagu mainitud, on saared, eriti vulkaanilised ookeanisaared, eelkõige suurepärasteks mudelsüsteemideks. Nende baasil on võimalik avastada seaduspärasid, kuidas liigid elupaigalaikude vahel levivad või lahknevad geograafilise takistuse tõttu. Neid teadmisi on võimalik rakendada ka teiste "saareliste" koosluste – näiteks raiesmike vahele jäänud metsatukkade – uurimiseks ja kaitsmiseks.

---

Uuring ilmus ajakirjas Ecography: Jõks M, Pärtel M (2018). Plant diversity in oceanic archipelagos: realistic patterns emulated by an agent‐based computer simulation. Ecography. doi:10.1111/ecog.03985.

Uuringut toetas teaduse tippkeskus EcolChange: Globaalmuutuste ökoloogia looduslikes ja põllumajanduskooslustes.

Toimetaja: Randel Kreitsberg, Tartu Ülikool



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: