Meillä on luomakunnan mutkikkaimmat aivot. Valailla on mutkikkaammat.
Me osaamme keksiä uusia kaluja. Niin osaa variskin.
Ainakin meillä on yksinoikeus kieleen. Noinkohan?


Me osaamme keksiä uusia kaluja. Niin osaa variskin.
Ainakin meillä on yksinoikeus kieleen. Noinkohan?


Julkaistu Tiede -lehdessä 3/2010

Vanha, tiedemaailmassakin vallinnut uskomus oli, että ihmistä ohjaa järki ja eläimiä vaisto. Parin viime vuosikymmenen aikana käsityksen pohja on murentunut kiihtyvää vauhtia, ja tätä nykyä on ilmeistä, että oppiminen, traditiot, äly ja niiden alla vaistot ja mieli ohjaavat niin ihmisen kuin muittenkin lajien käyttäytymistä.

Nyt jopa kysytään, onko ihmisellä varmasti luomakunnan parhaat aivot. Yksiselitteistä vastausta ei ole, mutta se, että kysymys ylipäätään esitetään, merkitsee asenteiden vallankumousta. Asenteiden vallankumous taas merkitsee usein astumista uudelle tiedon tasolle. On hyvä hetki katsoa, miten eräät keskeiset kykymme tällä tietoa sijoittuvat lajien välisessä vertailussa.


Tietoisia on muitakin

Tietoisuutta on pidetty tekijänä, joka selvimmin erottaa ihmisen muista lajeista. Toisaalta, mitä tietoisuus lopulta on?

Behavioristit väittivät aikoinaan, että se on vain tapahtuneista asioista jälkikäteen rakennettu muistikuva, jolla ei ole mitään tekemistä käyttäytymisen motivaation kanssa. Muistikuva voi ollakin tietoisuuden hyvä kuvaus.
Joka tapauksessa tietoisuutta on käsitys itsestä erillisenä yksilönä. Ihmisellä tämä kypsyy kahden-kolmen vuoden iässä, jolloin lapsi alkaa tunnistaa itsensä peilikuvasta. Tällä perusteella peilitestiä on käytetty tietoisuuden osoittajana myös muilla lajeilla.

Peilistä ovat itsensä tunnistaneet kaikki isot ihmisapinat. Tunnettu englantilainen etologi, simpanssitutkija Jane Goodall väittää, että lähimmän sukulaisemme tunne-elämä on yksi yhteen samanlainen kuin meidän.

Ihmisapinoiden lisäksi peilitesti on tehty vain muutamille lajeille. Sen ovat tähän mennessä läpäisseet ainakin pullokuonodelfiini, norsu, harakka ja viimeisimpänä sika.

Peilitestin läpäisyä on pidetty myös empatian ja avunannon perustana. Harakka tässä joukossa ei ole kovin suuri ihme, sillä älyllisissä suorituksissaan ja sosiaalisuudessaan monet varislinnut yltävät isojen ihmisapinoiden tasolle. Tietoisuudesta ei ole erottamaan ihmistä muista eläimistä.


Näppäryys otteen varassa

Kädentaidoissakaan emme ole ainutkertaisia. Kyse on määrällisestä, ei laadullisesta erosta. Monet nisäkäslajit tekevät työkaluja, ja isot ihmisapinat jopa suunnittelevat ennakkoon tekemisiään ja valmistavat työkaluja myös tulevaa tarvetta varten.

Lintumaailman Pelle Peloton on suuriaivoinen uudenkaledonianvaris. Luonnossa se tekee oksista ja kairapalmun hammaslaitaisista lehdistä tikkuja ja koukkuja, joilla se onkii koloista toukkia ruoakseen. Eri osissa Uuden-Kaledonian saaristoa linnut suosivat erilaisia työkaluja, ja laboratoriossa muuan lintu osasi ennakkoon harjoittelematta vääntää rautalangasta koukun, jolla se poimi läpinäkyvästä pleksiputkesta ruoka-astian.

Vaikkei olekaan ainoa työkalujen käyttäjä, ihminen on vienyt työkalujen valmistuksen ja käytön pidemmälle kuin yksikään muu laji. Tämä johtuu siitä, että yhdelläkään muulla älykkäällä eläimellä ei ole käytössään ihmiskäden veroista työvälinettä. Kellosepän tai aivokirurgin taidot ovat mahdollisia vain lajille, jolla on ihmisen peukalon ja etusormen mahdollistama tarkkuusote.


Eläinmaailma kieliä täynnä
Kielen ajatellaan joka tapauksessa erottavan ihmisen kaikista muista lajeista! Noinkohan?

1960-luvun lopulla Allen ja Beatrice Gardner kohauttivat tiedemaailmaa raportoimalla Washoe-simpanssista, joka oppi yli 150 viittomakielen viittomaa ja keskusteli niiden avulla hoitajiensa kanssa. Myöhemmin selvisi, että kaikki isot ihmisapinat pystyvät samaan.

Yhtä lailla meidät yllätti papukaijan puhekyky, jonka paljasti Massachusettin teknisen yliopiston MIT:n  Irene Pepperbergin nyt jo edesmennyt Alex. Se oppi yli 150 englannin sanaa, ymmärsi kouluttajiensa kysymykset ja vastasi niihin oikein. Se tunsi käsitteet erilainen ja samanlainen ja osasi erottaa esineitä jopa kolmen ominaisuuden, kuten värin, materiaalin ja muodon, mukaan.

Eläinten omia kieliä on tutkittu vähemmän. Jane Goodall on tunnistanut simpanssilta noin 30 kulttuurisesti periytyvää ääntä. Marakateilta on löydetty myös ääniä, jotka sisältävät symbolifunktion eli välittävät lajitovereille aivan tietyn viestin. Esimerkiksi vervettiapinalla on kymmenkunta ääntä, joilla se tiedottaa, millainen vaara näköpiiriin milloinkin on ilmaantunut. Campbellinmarakatti taas muuttaa sanomansa tarkoitusta kolmella erilaisella päätteellä. Vaikka eri merkityksiä kertyy silläkin vain kymmenkunta, tutkijat ovat sen äänissä kuulevinaan jopa kieliopin siemenen.

Apinoiden äänikuningas on kapusiiniapina, jonka sanavarastoon kuuluu yli sata erilaista signaalia. Lintumaailmassa lähimmäksi tätä yltää korppi. Sveitsiläiset eläintieteilijät Peter Enggist-Düblin ja Ueli Pfister ovat äänittäneet Bernin ympäristön korpeilta noin 80 erilaista ääntä, jotka vielä jakautuvat kolmeen murteeseen.

Lupaavimmat eläinpuheen tutkimuskohteet löytyvät kuitenkin meristä. Merinisäkkäiden käyttäytymistä yli 20 vuotta tutkinut yhdysvaltalainen Brenda McCowan on työtovereineen osoittanut, että pullokuonodelfii¬nien ääntely muistuttaa ihmiskieltä. Se on säännönmukaista, se opitaan poikasiässä, ja siinä on viitteitä kieliopista. Onko delfiinillä myös "kielioppikone" kuten meillä, jää nähtäväksi. Ihmispuheen salaisuutena pidetyt aivojen kielialueet mahdollistavat sanojen "digitoinnin" noin 30 foneemiksi, joita yhdistelemällä syntyy rajaton määrä ilmauksia.


Matikkapääkin yhteistä juurta

Myös jonkinlainen laskutaito tai lukumäärien arvioinnin taito on eläimille välttämätön. Saaliseläimen pitää tietää, lähestyykö aukion yli yksi vai neljä petoa. Aivan samoin on tär¬keää, että ruokaa etsivä marakatti tai papukaija osaa määrittää, onko puussa viisi vai viisikymmentä marjaa. Hyvin monet eläinlajit kykenevät vertaamaan lukumääriä. Onpa taidon alkeita löydetty sammakkoeläimiltäkin.

Eräässä kokeessa yliopisto-opiskelijoille ja makakiapinoille näytettiin peräkkäin kaksi täpläjoukkoa. Sen jälkeen osallistujien piti löytää täpläjoukko, jossa oli yhtä paljon täpliä kuin näytetyissä kahdessa joukossa yhteensä. Yllätys ei ollut, että opiskelijat pärjäsivät paremmin, mutta se oli, että kummatkin erehtyivät sitä herkemmin, mitä enemmän vaihtoehdot muistuttivat toisiaan.

Tutkimuksen tekijät, kognitiopsykologit Jessica Cantlon ja Elizabeth Brannon, päättelivät, että ihmisen ja apinan matemaattisessa työkalupakissa on samoja komponentteja, joilla tehdään samanlaisia likimääräisiä arvioi¬ta ja ynnäyksiä. Uusimmat tulokset osoittavat, että myös lukumäärien neurologiset vasteet ovat ihmisillä ja apinoilla hyvin samanlaiset.

Simpanssien on osoitettu oppivan arabialaiset numerot, osaavan liittää ne oikein vastaaviin lukumääriin ja laskevan niitä yhteen. Kokeissa simpanssien suoritukset ovat olleet hyvin samanlaisia kuin pienten lasten.


Suuri kiitos kuuluu käsille

Eläinten kyvyistä ja aivojen rakenteesta kertyneen tiedon valossa on avoin kysymys, onko ihminen luomakunnan älykkäin eläin. Toisaalta pitää tietysti kysyä, onko mitään mieltä tai edes mahdollista vertailla aivan erilaisia lajeja, kun ihmisälystäkin älykkyystestimme löytävät vain kapean viipaleen.

Tällä tietoa mikään ei viittaa siihen, että aivomme olisivat oleellisesti paremmat kuin muilla suuriaivoisilla, älykkäillä lajeilla. Kulttuuristamme saanemme kiittää yhtä paljon, ehkä enemmänkin, käsiä kuin aivoja. Vain meillä on tarkkuusotteeseen kykenevä käsi aivojen käskettävänä. Se on mahdollistanut aineellisen ja teknisen kehityksen, johon mikään muu laji ei pääse, olivat sen aivot miten hyvät tahansa.


Samankaltaisissa aivoissa syntyy samankaltaista



Tarkastellaan minkä tahansa nisäkäslajin aivoja, niistä löytyvät aina samat osat. Samanlaisilla osilla näyttää myös olevan hyvin samanlaiset tehtävät. Aivojen koko sen sijaan vaihtelee paljon lajista toiseen, ja alkuun ajateltiin, että nimenomaan isot aivot tekevät ihmisestä älykkään.

Kun eläinkunnan suurimmat aivot ovat kuitenkin suurilla valailla - miekkavalaalla kuusi- ja kaskelotilla kahdeksankiloiset - näkemystä viilattiin: koko sinänsä ei ratkaise aivojen suorituskykyä, tärkeämpi on koko suhteessa ruumiin painoon. Jos näin olisi, päästäiset olisivat kaikkein älykkäimpiä nisäkkäitä!


Valaat eroavat edukseen

Nykykäsityksen mukaan älykkyyteen vaikuttaa kokoa enemmän aivojen poimuttuneisuus. Tässäkään ihminen ei yllä kärkeen. Itse asiassa kaikilla valailla pienimpiä pyöriäis- ja delfiinilajeja lukuun ottamatta on monimutkaisemmat eli enemmän ja syvempään uurteiset aivot kuin ihmisellä. Sama pätee norsuihin.

Valaat vievät pisteet myös tietyissä aivosoluissa. Niillä on aivokuoressaan puolitoista-kolme kertaa enemmän tähtisoluiksi sanottuja gliasoluja, hermosolujen tukisoluja, kuin meillä.

Tähtisolut säätelevät hermosolujen toimintaa ja hermoliitosten eli synapsien muodostumista. Jokaista synapsia ympäröi tähtisolun haarake, ja solut kommunikoivat samoilla välittäjäaineilla, jotka siirtävät hermoärsykkeitä synapsien yli hermosolusta toiseen. Näin ne kuuntelevat neuronien toimintaa, tahdistavat niiden impulsseja ja estävät tai vahvistavat viestien kulkua. Lisäksi tähtisolut ohjaavat verenkiertoa aktiivisille aivoalueille ja stimuloivat kantasoluja tuottamaan uusia hermosoluja.

Kun hermosolujen aktivoituminen, synapsien muodostuminen ja uusien neuronien synty ovat keskeisiä oppimiseen ja ajatteluun liittyviä tapahtumia, on selvää, että tähtisoluilla on älyllisissä toiminnoissa ratkaisevan tärkeä asema.

Albert Einstein tarjoaa tässä mielenkiintoisen vertailukohdan. Hänellä oli pienemmät aivot kuin ihmisillä
keskimäärin mutta selvästi enemmän tähtisoluja. Juuri niiden määrää on arveltu yhdeksi syyksi hänen etevyyteensä.


Sosiaaliset solut yllättivät

Muutama vuosi sitten eräiden suurten valaiden aivoista löytyi sukkulasoluja, joita luultiin olevan vain ihmisellä ja ihmisapinoilla. Meillä ja sukulaisillamme solut sijoittuvat otsalohkoon, monien älyllisten toimintojen ydinalueelle, mutta valailla niitä on myös muissa aivojen osissa.

Sukkulasolut on yhdistetty ennen muuta nopeisiin sosiaalisiin reaktioihin, ja tästä syystä niiden arvellaan osallistuvan emootioita ja aikeita seuraavien peilisolujen säätelyyn. Tällä perusteella voi ajatella, että valailla on hyvin kehittynyt sosiaalinen äly, kenties jopa parempi kuin meillä.

Monet ihmiset ovat kokeneet valaiden suureen älykkyyteen viittaavat tulokset suureksi loukkaukseksi. Eteläafrikkalainen anatomi Paul R. Manger puolusti jo ennen sukkulasolulöytöä hypoteesia, jonka mukaan valailla on suuret aivot ja niissä suuret määrät aivosoluja vain siksi, että kylmissä vesissä sukeltelevilla eläimillä aivot toimivat lämmöntuotantoelimenä. Älyllisesti valaat ovat "tyhmiä kuin kultakalat".

Suuri joukko eturivin valastutkijoita kiisti käsitykset täysin väärinä. Emory-yliopiston Lori Marino ja kollegat painottivat, että valaiden aivot ovat suuret ja monimutkaiset, koska valailla on monimutkaisia kognitiivisia ja sosiaalisia kykyjä.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.