Elurikkus luubi all

Marek Strandberg

Liigirikkus vajab kaardistamist, et seda analüüsida. Me teame maailmaruumi kohta oluliselt rohkem kui Maa elu kohta. Ainuüksi kosmoseobjektegi on kirjeldatud-kaardistatud rohkem kui liike Maal. Võib arvata, et liikide omavaheliste suhete ning nende suhete arengu kohta teame praegu vähem kui universumi toimimise kohta. Ometi määrab elurikkus ja selle jaotus Maal meie lähitulevikku märkimisväärses ulatuses. Tõsi, teaduses ei ole põhjust kaaluda, kas kosmoloogia või elementaarossakeste füüsika on olulisem kui ökoloogia. Tõsi on ka see, et täiuslikum teadmine liikide omavaheliste suhete ja arengu kohta võimaldab meil paremini ja arukamalt Maal toime tulla. Peale loodusvaatluste on arvukatesse muuseumidesse kogutud suurel hulgal materjale. Uudsed uurimismeetodid võimaldavad ka sajanditetagustest näidistest tuletada uut teavet – sellist, mis meie ökoloogilist maailmapilti selgemaks muudab.

Sel aastal algas rahvusvaheline liigirikkuse aastakümme. Millal esimest korda üldse osundati liigirikkuse rollile ja tähendusele? Teaduslikult, pean silmas.

IVAR PUURA: Kui kõnelda eluvormide eristamisest ja nimetamisest õhtumaa kultuuriruumis enne bioloogia kui teaduse tekkimist, siis peaaegu kõigi teise aastatuhande natuurfilosoofiliste arutluste niidid viivad tagasi Aristotelese juurde. Aristoteles (384–322 eKr) kirjeldas teoses „Historia animalium” ja teistes töödes umbes 500 loomaliiki ning eristas suuremad loomade rühmad, mis vastavad järgmistele tänapäevastele taksonitele: imetajad, roomajad, linnud, vaalalised, kalad, peajalgsed, vähilised, limused ja putukad. Esimesed viis kuuluvad tänapäeval selgroogsete, viimased neli selgrootute hulka. Samamoodi grupeeris need taksonid ka Aristoteles ise, viidates esimestele kui „loomadele, kellel on veri” ja teistele kui „vereta loomadele”. Aristoteleselt pärineb ka scala naturae, e olesteastmiku idee, mille kohaselt elu arengut vaadeldakse kui treppi või redelit – kulgemist primitiivsematelt vormidelt täiuslikumate suunas. Kui Aristotelese üks olulisemaid töid „Historia animalium” oli pühendatud loomariigile, siis analoogilise töö taimede kohta, „Historia plantarum”, koostas Aristotelese õpilane Theophrastus (371–287 eKr), kes oma teistes teostes kirjutas ka kividest ja fossiilidest.

Aristotelesele tuginedes kirjutas looduse liikide klassifikatsioonist ka Püha Thomas Aquinost (1225–1274). John Ray (1627–1705) tegi algust taimede klassifikatsiooniga morfoloogiliste tunnuste põhjal. Liikide nimetamise ja klassifitseerimise traditsioon sai tänapäevase teadusliku sisu XVIII sajandil, mil ilmus Carl Linné (1707–1778) „Looduse süsteem” („Systema naturae”). Linné viis 1738. aastal lõpule ka oma noorelt surnud sõbra Peter Artedi (1705–1735) töö kalade süstemaatikast „Ichthyologia sive Opera omnia de piscibus”. Tänapäevase looma- ja taimeliikide nomenklatuuri koodeksites (vastavalt ICZN – International Code of Zoological Nomenclature ja ICN – International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants [varem ICBN – International Code of Botanical Nomenclature]) standardiks on võetud „Systema naturae” 10. väljaanne aastast 1758.

Aastail 1800–1805 ilmus Georges Cuvier’ ja kaasautorite viieköiteline teos võrdlevast anatoomiast „Leçons d’anatomie comparée”, mis püüdles loomariigi loomuliku klassifikatsiooni poole. Cuvier eristas neli suurt loomariigi „haru” (embranchements): vertebrata, mollusca, articulata, radiata. Tuleval aastal loodame TÜ loodusmuuseumi ja Eesti Looduseuurijate Seltsi initsiatiivil tähistada mitme avaliku ettevõtmisega ka Cuvier’ 1812. aastal ilmunud teose „Recherches sur les ossements fossiles où l’on rétablit les caractères de plusieurs animaux dont les révolutions du globe ont détruit les espèces” („Mitmete Maa muutuste käigus hävinud loomade ilme taastamisest nende kivistunud luude uurimise kaudu”) aastapäeva, mida peetakse teadusliku paleozooloogia teedrajavaks tekstiks, kus käsitletakse ka Maa ajaloos toimunud katastroofe, mida Cuvier nimetab revolutsioonideks (les révolutions).

Paleobotaanika alusepanijana on tunnustatud Alphonse Broginart, kes 1828. a avaldas töö „Histoire des végétaux fossiles, ou, Recherches botaniques et géologiques sur les végétaux renfermés dans les diverses couches du globe”. („Erinevates Maa kihtides olevate taimede kivististe geolooglise ning botaanilise ajaloo uurimus”).

Kas ja kuidas sobib sellese ritta Baer?

Jah, loomulikult. Aga ka Karl Ernst von Baer (1792–1876) ei arutle Maa, elu või varaseimate loomade vanuse üle. Kuid Baeri loomade võrdlevale embrüoloogiale pühendatud teos „Über Entwickelungsgeschichte der Thiere” („Loomade arenguloost”, 1828) oli pöördelise tähtsusega nii arengubioloogia kui ka loomarühmade põlvnemise mõistmisel. Samuti jõudis Baer ühena esimestest loomariigi fülogeneesipuuni, kindlasti enne joonist, mille avaldas Barry (1837), ja Charles Darwini kuulsat visandit tema märkmikus (1838). Baeri järgi toimub põlvnemise käigus eluvormide arengutrajektooride hargnemine, mis on hästi jälgitav loomade loodete võrdlemisel. Nendele teadmistele toetudes on Baer üks esimesi, võib-olla esimene, kes selgelt ütleb, et Aristotelese „Scala naturae” on lihtsustus, mis looduses ei kehti. Ta toob näite mesilastest, keda ta peab oma arenguliinis võrreldavaks näiteks inimesega oma arenguliinis. Hargnenud arenguliinide eluvormide kohta ei ole võimalik kõrgema-madalama suhet rakendada.

Uus lähenemine liigirikkuse päritolule kujunes XIX sajandi teisel poolel Charles Darwini evolutsiooniideede valgusel. Erinevalt paljudest oma eelkäijatest märkas Darwin eluvormide muutlikkust nii liigisisesel kui ka liikidevahelisel tasemel ning tähtsustas seda muutlikkust mitmekesisuse kujunemise alusena. 2012. aastal üllitab Eesti Looduseuurijate Selts eesti keeles kindlasti ka Mart Nikluse tõlgitud Charles Darwini teose „Liikide tekkimine”, millega mulle teadaolevatel põhjustel on kulunud loodetust kauem aega.

Darwini ideedega sobivad hästi ka statistilised pärilikkusseadused, mille sõnastas hernestega katseid teinud tšehhi munk Gregor Mendel 1865. aastal vähelevinud Brünni (Brno) Looduseuurijate Seltsi toimetistes ning mis taasavastati XX sajandi alguses. Teadusloolaste andmeil Darwin oma eluajal Mendeli ideedest teada ei saanud, küll aga on Darwini aiakatsete vaatluspäevikutes järjestikuste põlvkondade eri tunnustega isendite loendusi, mis kinnitavad Mendeli ennustatud põlvnemissuhteid, kuid ilma üldistavate järeldusteta. Darwini „Liikide tekkimises” esitletud (1859) olelusvõitluse ja loodusliku valiku ideed olid olulised seetõttu, et nende kaudu hakkas esmakordselt selguma individuaalse muutlikkuse ning iga indiviidi unikaalsuse tähendus ning see, miks iseregulatsiooni toimimiseks on vaja mitmekesisust. Selline vaatenurk avardas oluliselt loodusteaduslikku maailmapilti.

Kas liigirikkuse uurimist võib pidada oluliseks ka maailmapildi avardamise seisukohalt?

Kui kõnelda millegi tähendusest inimtunnetuse ja tsivilisatsiooni jaoks, on põhjust meenutada Juri Lotmani artiklit „Kultuur ja informatsioon”, kus on kirjas, et kultuur on kogu mittepäriliku informatsiooni summa.

Populariseerides hüpoteesi kronesteesiast – inimesele omasest võimest oma mälu abil ajas rännata, on Jüri Allik ja Endel Tulving kirjutanud: „… võime ajas rännata on määrav – ja võimalik, et ainus otsustav tegur, mis seisab selle hiiglasliku kultuurilise plahvatuse taga, mille inimkond on läbi teinud paarikümne tuhande aasta jooksul.” Hüpoteesi autor Endel Tulving on tõdenud: „Kui me säilitaksime kõik meie imelised võimed peale ajataju, jääksime me ikkagi unikaalselt erinevateks kõigist teistest loomadest, kuid vaevalt oleksime me inimesed selles tähenduses, kuidas me seda mõistame.”

Teadusliku maailmapildi alustalad – arusaamad nähtuste tekkest ja arenguloost, põhjuslikkusest ja eksperimendi korratavusest sisaldavad endas ajalisi suhteid.

Ka kogudes talletatud loodusobjektide märgiline maailm hõlmab miljoneid lugusid miljardite seoste ja variatsioonidega. Iga elusolend, olles osa suurest tervikust, kannab endas mälestusi miljardeist evolutsiooniaastaist ning kehastab iseenda pikka ja paljus veel avastamata saamislugu, mida aitavad dekodeerida DNA-uuringud.

Miks kaitstakse elurikkust eraldi rahvusvahelise lepinguga?

Eluvormide mitmekesisus meie planeedil on mitme miljardi aasta pikkuse evolutsiooni tulemus. Erinevates keskkonnatingimustes – eri kliimavöötmetes, eri mandritel ja maastikutüüpidel, igas elupaigas on aja jooksul kujunenud iseloomulikud liikide kooslused, mille seisund kajastab otsesemalt või kaudsemalt meie elukeskkonna seisundit.

Olulise rahvusvahelise sammuni elurikkuse kaitsel jõuti 1992. a ÜRO konverentsil Rio de Janeiros, mil avati allkirjastamiseks bioloogilise mitmekesisuse konventsioon, millega Eesti ühines 1994. aastal.

Konventsioonis tähendab bioloogiline mitmekesisus „mis tahes päritoluga elusorganismide rohkust inter alia maismaa-, mere- jt veeökosüsteemides ning neid hõlmavates ökoloogilistes kompleksides; see sisaldab ka liigisisest, liikidevahelist ja ökosüsteemidevahelist mitmekesisust”. Nii bioloogilise mitmekesisuse konventsiooni kui mitmete Euroopa ja Eesti õigusaktide kontekstis on Eestil kohustus oma elurikkust kaitsta. Teadmaks, mida ja kuidas kaitsta, on väga oluline tundma õppida mitmeid küsimusi: kuidas on tänapäeval vaadeldav elurikkus meie planeedil välja kujunenud, millised keskkonnatingimused ja organismidevahelised suhted mõjutavad organismide eksistentsi, hakkamasaamist jne. Samuti on oluline, et oskaksime liike kirjeldada ja ära tunda – mis ei pruugigi nii lihtne olla, kui algul paistab.

Mida kujutab endast ettevõtmine „Balticdiversity”?

Projekti „Balticdiversity – loodusvaatluste piiriülese juurdepääsu poole”, mis vältab septembrist 2011 kuni 2013. aasta lõpuni, võib tinglikult pidada jätkuks varasemal kolmel aastal läbi viidud Eesti elurikkuse andmebaasi arendamise projektile. Projekti juhtpartner on Tartu Ülikooli loodusmuuseum ning Eesti partnerid EMÜ ja TTÜ geoloogia instituut. Välispartneritest on kaasatud Rootsi riiklik loodusmuuseum (naturhistoriska riksmuseet) ning Helsingi ülikooli loodusmuuseum (luonnontiedellinnen keskusmuseo). Projekti eesmärk on arendada Kesk-Läänemere piirkonnas koostööd loodusvaatlustel ja kogudel põhinevate digitaalarhiivide alal, hõlmates peale praegu elavate liikide ka fossiile, samuti Maa ajaloos valitsenud keskkonnatingimusi kajastavaid geoloogilisi kogusid ja geoloogilist informatsiooni. Selle ühitöö väljundiks on andmebaasid ja kaardirakendused. 7.–8. detsembril Tallinnas toimunud projekti avakoosolekul arutati võimalusi, kuidas kaasata Põhjamaade ja Eesti kolleege ühistegevusse, mis toetab nii süstemaatikaalast teaduskoostööd kui ka looduse mitmekesisuse tutvustamist õpilastele, õpetajatele jt sihtgruppidele.

Milline võiks olla hea viis, kuidas liigirikkust paremini märkama ja üles tähendama hakataks?

Teaduse ja kultuuri jaoks hindamatu varamu on loodusteaduslikud kogud. Kui kõrvale jätta geenitehnoloogilised manipulatsioonid, ei ole inimene looduse poolt talletatud molekulaarsete järjestuste kodeerimisel ise osalenud. Kogu infot me veel kogu ulatuses dekodeerida ei oskagi. Peame ootama tulevikutehnoloogiaid, infosüsteemide ja andmebaaside arengut ning nende küllastumist teatud tüüpi infoga, metoodiliste oskuste arengut info ammutamiseks, analüüsimiseks, eelkõige aga teoreetiliste teadmiste arengut, mis võimaldaks küsida seni küsimata suuri ja olulisi teaduslikke küsimusi.

Informaatika kasutamine bioloogilise mitmekesisuse uurimisel on avanud uusi perspektiive muuseumide, kogude ja andmebaaside kasutamiseks rahvusvahelises koostöös.

Paleontoloogina lisan, et ka iga ürgne kivistis on omalaadne „ajakapsel”, mida uurides on saame infot nii tema tekkeloo kui ka tekkeaja kohta. Kunagi kogutud eksemplaride väärtus loodusteaduslikes kogudes võib ajapikku kasvada, kui neid uurida uute meetoditega. Nii juhtus ühe Tallinna Tehnikaülikooli geoloogia instituudi teaduri Elga Mark-Kuriku kogutud Devoni kala eksemplariga. Rootsi kolleegid Per E. Ahlberg ja Catherine A. Boisvert tulid mõttele uurida Lätist Cēsise lähedalt Lode savikarjäärist 1972. aastal välja kaevatud ürgse lihasuimse kala Panderichthys’e eksemplari kompuutertomograafia abil. Enam kui meetri pikkune kivistis sõidutati ettevaatlikult haiglasse, kus elevil personal asus nende jaoks seni vanimat, ligi 400 miljoni aasta vanust patsienti uurima. Tomograaf lubas uuritaval liigil ja perekonnal esmakordselt kindlaks teha savikihis terviklikult säilinud uime siseskeleti täpse kuju. Ajakirjas Nature 2008. aastal ilmunud uurimuses näitasid ülal mainitud kolleegid, et kalal säilinud „sõrmed võimaldasid leida Panderichthys’ele koha põlvnemisliinis, mis kulgeb ürgsetest kaladest neljajalgseteni. Samalt eksemplarilt võeti ka luuproov DNA-uuringuks.

Juhendasin kraadiõppureid Liisa Langi ja Ethel Uibopuud, kellega koostöös tehtud uuring näitas, et Venemaa ja Eesti Kambriumi ja Devoni ladestutest pärit käsijalgsete kodade ristlõikes tugevalt mineraliseerunud kihtide vahel esinevad nõeljad struktuurid koosnevad painduvatest kiududest, mis, vastavalt võrdlusele tänapäevaste liikide struktuuriga, koosnevad tõenäoliselt fosfatiseerunud valkudest (vt ka teadusuudist Eesti Looduse oktoobrinumbris).

Milline teaduskoostöö selle projektiga kaasneb?

Varem mainitud projekt „Balticdiversity” võimaldab lõimida teaduskogudega seotud uuringuid Soomes, Rootsis ja Eestis. Uuenevas TÜ loodusmuuseumis on kavas avalikkusele suunatud andmebaaside väljundid integreerida nii ekspositsiooni kui ka virtuaalsesse õpikeskkonda. Jutuks olnud teemasid kajastatakse alates 2011. aasta maikuust Eesti Looduses, peatselt ilmuvas ajakirja Muuseum teadusele pühendatud erinumbris ning raadiosaadetes. Infot akadeemilisel initsiatiivil loodud digiarhiivide kohta saab eluslooduse osas veebilehelt elurikkus.ut.ee ning geoloogia osas aadressil geokogud.info.