Moni laji hirvistä lokkeihin on nykyisin pienikasvuisempi kuin ennen. Tutkijat kiistelevät syistä.

Teksti: Jani Kaaro

Jack Arnoldin 1950-luvun elokuvaklassikossa Mies joka kutistui päähenkilö Scott Carey joutuu hyönteismyrkkypilven sisään ja alkaa pienetä. Hän kutistuu ja kutistuu, kunnes on vain muutaman sentin pituinen ja joutuu taistelemaan hengestään perheen kissaa vastaan. Hiljattain on havaittu, että jotakin samantapaista on tapahtumassa monille eri lajeille. Pikkulinnut Israelissa ja Englannissa, varpushaukat Tanskassa, naalit Islannissa ja lukuisat kalalajit eri puolella maapalloa – kaikki ovat kutistuneet kolmenkymmenen viime vuoden aikana.

Kun raportit eläinten kutistumisesta lisääntyivät, useat tutkijat viittasivat niin sanottuun Bergmanin sääntöön. Sen mukaan eläinten ruumiinkoko kasvaa siirryttäessä etelästä pohjoiseen. Koska pohjoinen ei ole enää yhtä kylmä kuin ennen, eläimet ovat ehkä alkaneet sopeutua ilmaston lämpenemiseen kutistumalla. Tämän puolesta puhuu se, että kutistuminen on nopeampaa pohjoisilla kuin lauhkean vyöhykkeen lajeilla.

Helsingin yliopiston populaatiogenetiikan professori Juha Merilä suhtautuu näihin väitteisiin varovaisesti. Hän kertoo, että lajien kutistuminen on jakanut tutkijat kahteen toraisaan leiriin. Osa uskoo, että kutistumisessa on kyse evolutiivisesta muutoksesta. Toinen puoli taas sanoo, että vaihtoehtoisiakin selityksiä on ja ne kannattaisi ottaa huomioon.

– Oman näkemykseni mukaan maailmassa on meneillään monenlaisia muutoksia ja osa niistä kutistaa lajeja, kun taas jotkin lajit näyttävät pikemminkin kasvavan, sanoo Merilä.

Miten suuri kannattaa olla?

Se, miten suuriksi eläimet kasvavat, on mo­nien kompromissien summa. Kullakin eläimellä on käytettävissään tietty elintila, tietty ekologinen lokero, tietty määrä ravintoa ja tietty määrä kilpailijoita ja vihollisia. Osa näistä tekijöistä suosii kookkautta, esimerkiksi siten, että suurikokoiset yksilöt ja lajit kykenevät hyödyntämään ympäristön ravinnonlähteitä tehokkaammin. Osa tekijöistä taas kutistaa eläintä, esimerkiksi saaliseläinten kannattaa pysyä niin pieninä, että ne säilyttävät ketteryytensä ja pääsevät pujahtamaan maakoloihin piiloon.

– Kyse on pohjimmiltaan siitä, minkä kokoinen eläimen kannattaa tietyssä ympäristössä olla, sanoo paleontologi Mikael Fortelius Helsingin yliopistosta.

Kokoa säätelevät tekijät kuitenkin muuttuvat ajan myötä, ja silloin myös eläimet voivat kasvaa tai kutistua varsin nopeasti. Hyvä osoitus tästä on nisäkkäiden koon valtava kasvu sen jälkeen, kun dinosaurukset kuolivat ja nisäkkäille avautui lukuisia vapaita ekologisia lokeroita. Hiiren kokoiset nisäkkäät kasvoivat paleontologisen mittapuun mukaan hujauksessa jopa nykyisiä norsuja suuremmiksi jättiläisiksi.

Toinen esimerkki on niin sanottu saarisääntö. Kun eläimet ajautuvat eristyksiin valtamerten saarille, jänistä pienemmät eläimet kasvavat, mutta suuremmat alkavat kutistua. llmiö selittynee – ainakin osittain – pienten lajien kohdalla kilpailijoiden ja suurten lajien kohdalla elintilan puutteesta.

Kylmässä iso jäähtyy hitaasti

Lämpötilan ja eläinten koon välillä vallitsee salaperäinen suhde, jota ei kunnolla ymmärretä. Forteliuksen mukaan paleontologisessa aineistossa nähdään selvästi, että suuri osa eläimistä käyttäytyy Bergmanin säännön mukaisesti – lämpiminä aikoina eläinten koko pienenee ja kylmempinä kausina se suurenee. Vastaavasti saman lajiryhmän, esimerkiksi karhujen, koko kasvaa siirryttäessä tropiikista pohjoiseen. Säännöstä on toki poikkeuksia, kuten hevonen, joka käyttäytyy päinvastoin kuin muut eläimet.

Bergmanin sääntöä on perinteisesti selitetty sillä, että samalla tavalla kuin suuri astia jäähtyy hitaammin kuin pieni myös suuret yksilöt kykenevät säilyttämään ruumiinlämpönsä tehokkaammin kuin pienet. Näin suuret yksilöt pärjäisivät paremmin kylmässä, ja siksi evoluutio suosisi viileinä kausina kookkaampia yksilöitä.

Lähemmin tarkasteltuna asia on kuitenkin monimutkaisempi. Eläinfysiologien mukaan lämmönhukan ehkäisemisessä paljon kokoa merkittävämpiä tekijöitä ovat turkki ja nahanalainen rasvakerros. Miksi eläin siis investoisi kokonsa kasvattamiseen, kun sen käytössä on paljon tehokkaampiakin menetelmiä?

Leudossa pienikin jää henkiin

Osa tutkijoista on esittänyt, että Bergmanin sääntö ei selittyisikään lämpötilan suorilla fysiologisilla vaikutuksilla vaan sillä, millaisia ekologisia seurauksia lämpötilan vaihtelulla on. Tästä on hyvä osoitus Sciencessa julkaistu tutkimus Skotlannin rannikon saarilla elävistä soaynlampaista.

Imperial Collegen tutkijoilla oli lampaiden koonvaihteluista aineisto, joka osoitti, että lampaat ovat kutistuneet 1980-luvulta lähtien.

Tutkijat yhdistivät lampaiden kutistumisen leudompiin talviin. Aikaisemmin kun talvet olivat ankaria, sairaudet ja ravinnonpuute karsivat rankalla kädellä erityisesti pienikasvuisia lampaita. Talvien muututtua leudommiksi yhä suurempi osa pienikasvuisista lampaista selvisi seuraavaan lisääntymiskauteen. Koska pienikasvuisten lampaiden jälkeläisetkin jäävät yleensä pieniksi, populaation keskikoko on tullut alaspäin.

Iso houkuttaa tähtääjää

Toinen eläinten kutistusmistrendiä ajava tekijä on metsästys ja kalastus. Ilmiö on todettu jo kauan sitten eri maiden metsästys- ja kalastustilastoissa, mutta nyttemmin se on todistettu myös tieteellisissä tutkimuksissa.

Viime vuonna Pnas-lehti julkaisi tutkimuksen, jossa vertailtiin kolmenlaisia eläimiä. Ensimmäisessä ryhmässä oli 20 riista- ja saaliskalalajia, toisessa eläimiä, joita ei metsästetä mutta joiden populaatioihin ihminen muutoin vaikuttaa, ja kolmannessa eläimiä, joiden populaatioihin vaikuttavat vain luonnolliset tekijät, kuten ilmasto ja pedot.

Ensimmäisen ryhmän lajit olivat paitsi kutistuneet eniten myös alkaneet lisääntyä entistä varhaisemmin. Tyypillinen esimerkki tällaisesta lajista on vuosikymmenien ajan ryöstökalastettu turska, joka on sekä kutistunut että alkanut lisääntyä keskimäärin vuoden nuorempana kuin aikaisemmin.

Mielenkiintoisesti ilmiö näyttää pätevän myös kasvimaailmaan. Himalajalla kasvava uhattu lootuslaji, Saussurea laniceps, jota kerätään kiinalaisen lääketieteen tarpeisiin, kukki aikaisemmin vasta saavutettuaan pituutta noin 20 senttiä, mutta nykyään se kukkii jo noin 12-senttisenä.

Evoluution osuudesta kiistellään

Tutkijat ovat yksimielisiä siitä, että saaliseläinten kutistuminen johtuu valikoivasta metsästyksestä. Sen sijaan kysymys, onko muutos evolutiivista vai johtuuko se saalistuksen suorista vaikutuksista, on saanut tutkijat lähes toistensa kurkkuun.

– Tällä hetkellä on hyvin epämuodikasta tarjota muita kuin evolutiivisia selityksiä, sanoo Merilä.

Ensimmäisen näkemyksen mukaan metsästys ja kalastus toimivat eräänlaisena käänteisenä jalostuksena. Toisin kuin eläinten jalostajat, jotka valitsevat lisääntymisyksilöiksi vain parhaimmat ja kookkaimmat eläimet, metsästäjät ja kalastajat poistavat nämä yksilöt populaatiosta. Näin kookkaiden yksilöiden geenit poistuvat geenipoolista, ja seurauksena populaation yksilöiden keskikoko pienenee.

Kilpailevaa näkemystä edustavat myöntävät, että tämä on valikoivan pyytämisen pitkän aikavälin seuraus, mutta heidän mukaansa ei ole mitään todisteita siitä, että nyt nähtävä kutistuminen johtuisi tällaisesta evolutiivisesta muutoksesta.

– Kaikki ei ole evoluutiota, mikä siltä näyttää, sanoo Merilä.

– Kutistuminen voi olla seurausta myös siitä, etteivät eläimet ehdi kasvaa suureksi, koska saalistuspaine on niin kova.

Vasojen nälkä pienentää hirvet

Mitä lisävalaistusta tähän tuo erittäin kovan saalistuspaineen alla elävä hirvemme?

Hirvitutkija Kaarlo Nygren Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitoksesta kertoo, että hirvet todella ovat pienempiä kuin ennen, mutta pikemmin kuin muutoksiin geenipoolissa tutkijat ovat yhdistäneet kutistumisen muutoksiin hirven populaatiorakenteessa. Normaalisti hirvisonneja ja -lehmiä on suunnilleen yhtä paljon, mutta metsästyksen tuloksena sonneja on huomattavasti vähemmän kuin lehmiä. Tämä on johtanut siihen, että sonnit ja lehmät eivät kohtaa toisiaan silloin kuin pitäisi, jolloin lisääntymisaika ja siten myös vasan syntymäaika venähtää pitkäksi.

– Aikaisemmin vasat syntyivät samoihin aikoihin noin kahden viikon sisällä, mutta nyt ero varhais- ja myöhäsyntyisten välillä voi olla kolme kuukautta, sanoo Nygren.

Tämä tarkoittaa, että merkittävä osa vasoista syntyy aikana, jolloin lehtien ravintoarvo on romahtanut. Ne eivät saa riittävästi ravintoa ja jäävät pienikasvuisiksi, ja aikanaan ne saavat pienikasvuisia vasoja.

– Se on noidankehä, jota on vaikea katkaista, hän sanoo.

Nygren ei sulje pois sitä, että geeneillä voisi olla vaikutusta kutistumiseen, mutta asiaa ei ole tutkittu. Geeneihin kuitenkin viittaa toinen havainto. Tutkija Tuire Nygrenin tuoreen väitöskirjan mukaan lapiosarviset hirvisonnit ovat muuttuneet harvinaisiksi ja hankosarvisista hirvistä on tullut vallitseva muoto. Tämä yhdistetään siihen, että metsästäjät ovat himoinneet nimenomaisesti lapiosarvia ja siten poistaneet tätä geenimuotoa kantavia sonneja populaatiosta.

Roskaruoka kutistaa lokit

Tutkijoiden kiistan voi olettaa jatkuvan vielä jonkin aikaa, sillä evoluutioleirin kannattajilla on vaikeuksia todistaa teoriaansa – ainakin siten, että kaikki hyväksyisivät sen. Tämä vaatisi yhtenäisen jatkumon näytteitä pitkältä aikaväliltä, ja tällaiset aineistot ovat hyvin harvassa. Merilä kuitenkin huomauttaa, että mikään tutkimus, jossa tällainen aineisto on ollut käytettävissä, ei ole löytänyt todisteita evolutiivisista muutoksista.

Merilä on itse ollut mukana yhdessä näistä tutkimuksista. Hänen ryhmänsä keskittyi Uudessa-Seelannissa eläviin hopealokkeihin, joista saatiin rakennettua puolen vuosisadan mittainen vertailusarja. Tulokset osoittivat, että hopealokki on pienentynyt koko ajan mutta muutos ei ole geneettinen.

Merilän mukaan moni laji kutistuu yksinkertaisesti siksi, että ympäristö on huonontunut. Eläimet eivät ehkä löydä riittävästi ravintoa tai ravinto, jota ne löytävät, ei ole ravitsevaa.

Seuraavaksi tutkijoiden kannattaisikin selvittää, onko pyy pienentynyt. Suomalaisen sananlaskun mukaan pyy pienenee maailmanlopun edellä ja maailmanloppu tulee, kun se mahtuu lentämään sormuksen läpi.

– Ei taida vielä olla sellaista vaaraa, sanoo Merilä.

Ihminenkin kutistuu

Tilastojen mukaan ihmisten keskipituus on kasvanut vuodesta vuoteen 1700-luvulta lähtien – mutta ei kasva enää. Tuoreimpien tulosten mukaan etenkin yhdysvaltalaisten keskipituus on kääntynyt laskuun.

Ilmiötä on selitetty ravitsemustottumusten muutoksella. Koska amerikkalaiset syövät nykyisin niin paljon roskaruokaa, he eivät ehkä saa riittävästi ravinteita ja jäävät siksi hieman lyhyemmiksi kuin ennen. 

Julkaistu Tiede-lehdessä 11/2011

Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.