Kekomuurahaiset rakentavat koko heimonsa komeimmat pesät, joista suurimpiin mahtuu  miljoona asukasta. Unni Pulliainen ja Heikki Helanterä tutkivat kekoa Tvärminnen eläintieteellisen aseman lähistöllä. Kuva: Sami Kilpiö
Kekomuurahaiset rakentavat koko heimonsa komeimmat pesät, joista suurimpiin mahtuu miljoona asukasta. Unni Pulliainen ja Heikki Helanterä tutkivat kekoa Tvärminnen eläintieteellisen aseman lähistöllä. Kuva: Sami Kilpiö
Työläisten tärkeä tehtävä on pitää huolta pesän jälkeläisistä. Valkoiset pullerot ovat toukkia, paperimaiset pötköt koteloita, joista muutaman viikon päästä kuoriutuu aikuinen muurahainen. Kuva: Sami Kilpiö
Työläisten tärkeä tehtävä on pitää huolta pesän jälkeläisistä. Valkoiset pullerot ovat toukkia, paperimaiset pötköt koteloita, joista muutaman viikon päästä kuoriutuu aikuinen muurahainen. Kuva: Sami Kilpiö
Heikki Helanterä ja Unni Pulliainen tarkastelevat koeasetelmiaan. Tekopesissä punaisen muovin alla muurahaiset luulevat, että on pimeää, ja touhuavat omiaan. Kuva: Sami Kilpiö
Heikki Helanterä ja Unni Pulliainen tarkastelevat koeasetelmiaan. Tekopesissä punaisen muovin alla muurahaiset luulevat, että on pimeää, ja touhuavat omiaan. Kuva: Sami Kilpiö

Kekojen ja kantojen kuhinaa on seurattu liki 30 vuotta.

Huoneessa leijuu pistävä lemu. Harva tunnistaa hajun, mutta jos sen lähdettä saisi maistaa, moni muistaisi elämyksen lapsuuden kesiltä. Piti kuoria ohut oksa, työntää se muurahaispesään ja antaa maustua hetki. Sitten sitä kuului vetää hitaasti huulten välissä ja nauttia, kun kirpeys kutitteli suuta.

Pikantti maku tulee muurahaishaposta, jonka avulla muurahaiset puolustautuvat. Paljain silmin voi nähdä, kuinka hyönteinen istuu kippurassa takaruumiinsa päällä ja tähtää vihollista. Tämä saa päälleen väritöntä, kirvelevää nestettä.

Tymäkästi hajustettu tila on Helsingin yliopiston eläintieteellisellä asemalla Tvärminnessä, joka taas sijaitsee Hankoniemen kantapään kohdalla.

Pöydillä on parhaillaan kahden myrmekologin eli muurahaistutkijan koeasetelmat: tuhansia loviniskamuurahaisia, kekomuurahaisia ja mustamuurahaisia kipsistä valmistetuissa, lokeroihin jaotelluissa ja läpinäkyvällä punaisella kalvolla peitetyissä laatikoissa. Koska muurahaiset eivät näe punaista, tekopesässä on niiden mielestä yhtä pimeää kuin oikeassa.

Sisäsiittoisuus heikentää

Myrmekologian ryhmä on toiminut Tvärminnessä 1980-luvulta asti. Sen ansiosta lähisaarten muurahaisyhteiskunnat kuuluvat paitsi Suomen koko maailman parhaiten tunnettuihin. Professori Liselotte Sundström on seurannut populaatiota 26 vuotta. Aika vastaa muurahaiskuningattaren elinikää, joka voi olla 30 vuotta.

Kuningattaret pysyttelevät yleensä omalla saarellaan. Tutkimuksen aineistoon on kuulunut 197 kuningatarta, ja niistä vain 18 nuorta on häälennollaan siirtynyt pois synnyinsaareltaan pesän paikkaa etsiessään. Koiraat ovat liikkuneet pikkuisen enemmän: 202 tarkkaillusta yksilöstä 46 on muuttanut saaresta toiseen.

Saaren vaihtajat ovat yhteiskuntiensa kaukomatkaajia. Suurin osa muurahaisista ei levittäydy naapurustoa, alle sataa metriä, kauemmaksi.

Yhteiskuntien sisäsiittoisuus on lisääntynyt runsaassa parissakymmenessä vuodessa. Sundströmin mukaan tämä heikentää pesien elinkelpoisuutta monella tavalla: Kuningatar onnistuu entistä harvemmin uuden pesän perustamisessa. Pesät elävät aiempaa lyhyemmän ajan ja tuottavat etenkin uusia kuningattaria vähemmän kuin ennen. Lisäksi koiraat syntyvät aiempaa pienempinä ja työläisten immuunivaste on tavallista heikompi.

Lentää vai jäädä

Dosentti Heikki Helanterä on kiinnostunut muurahaisten sosiaalisuudesta. Parhaillaan hän tutkii, miten kuningattaret käyttäytyvät pesissä, joissa niitä on monia. Miljoonan työläisen keossa kuningattaria voi olla jopa tuhat.

Kilpailevatko kuningattaret keskenään vai tekevätkö yhteistyötä? Saako toisten kuninkaallisten läsnäolo ne munimaan enemmän vai vähemmän? Yrittävätkö ne vaikuttaa kemiallisesti toistensa lisääntymiseen?

Juuri hänen muurahaisensa ruiskuttavat happoaan eläintieteellisen aseman kipsipesissä. Hänen kokeissaan kuningattarien pinnasta uutetaan hajuja, lisätään niitä pesään ja seurataan, mitä tapahtuu. Hajut ovat feromoneja, joiden avulla kuningattaret kommunikoivat keskenään ja työläisten kanssa. Helanterä vasta analysoi tuloksia, mutta jotain vipinää hajut kyllä saavat kuningattarissa aikaan. 

Monen kuningattaren pesissä osa kuningattarista ei lähde häälennolle, vaan jää pesään. Siellä ne parittelevat yhteiskunnan omien tai muualta lentäneiden koiraiden kanssa.

Väitöskirjantekijä Sanja Hakala pyrkii selvittämään, mitkä tekijät laukaisevat tällaisen käyttäytymisen. Pesässä pysyminen on kaksipiippuinen juttu: nuori kuningatar välttyy levittäytymisen ja parittelulennon riskeiltä, mutta saattaa joutua kovaan kilpailuun ja selkkauksiin kotioloissa.

Geenit eri tahdissa

Helanterällä on meneillään myös geneettinen tutkimus siitä, miten eri lailla kuningattaren ja työläisen geenit toimivat. Molemmat ovat naaraita, sillä koiraat ehtivät lyhyen elämänsä aikana kokea vain yhden kevään. Ne lentävät kerran, parittelevat kuningattaren kanssa ja kuolevat pois.

”Koska geenit ovat samat, täytyy niiden toiminnassa olla eroa. Tämä on kuitenkin monimutkainen asia. Sellaisia geenejä ei löydy, jotka olisivat aina jommassakummassa päällä ja toisessa käyttämättä. Ei siis voi sanoa, että nämä geenit tekevät työläisestä työläisen ja nämä kuningattaresta kuningattaren”, Helanterä selittää.

”Ei näytä hedelmälliseltä etsiä yksittäisiä geenejä. Niitä on tarkasteltava kokonaisuutena, jotta toiminnasta saa jotain tolkkua.”

”Geenit toimivat verkostoina, ja niiden toiminta on tilannesidonnaista, esimerkiksi ikä vaikuttaa siihen. Nuorilla kuningattarilla ja vastakuoriutuneilla työläisillä ovat aivan eri geenit aktiivisia kuin vuoden vanhoilla.”

Vieraat toukat syödään

Väitöskirjatutkija Unni Pulliainen tutkii, miten muurahaiset tunnistavat jälkeläiset. Koko yhteiskunnan toiminnan kannalta on tärkeää, että kaikki tietävät, mitkä munat, toukat ja kotelot ovat oman pesän jälkikasvua.

”Jos loiskuningatar tunkeutuu pesään ja alkaa munia, pesä voi puolustautua syömällä vieraat jälkeläiset.”

Loiskuningattariksi yrittäjiä on paljon, mutta ilmeisesti suuri osa niistä epäonnistuu. Onnistujiakin toki riittää, sillä joillain kekomuurahaisilla loisiminen on ensisijainen tapa perustaa uusi pesä.

Jotenkin jopa toukat tuntuvat osaavan erottaa vieraat. Tähän viittaa se, että ne käyttäytyvät eri lailla oman kuningattaren ja loiskuningattaren munia kohtaan. Miten toukat sen tekevät, ei tiedetä.

Aikuiset muurahaiset tunnistavat kotipesänsä asukkaat hajusta, mutta toukilla ei ole tuntosarvia, joissa muurahaisen haju- ja makuaistin yhdistelmä sijaitsee. Ehkä hajureseptorit sijaitsevat muualla kehossa, kuten joidenkin muiden hyönteisten toukilla.

Ekosysteemien avainlajeja

Pulliainen saa muurahaistoukkien touhut kuulostamaan kiinnostavilta, vaikka maallikon mielestä ne vain olla möllöttävät. Pitää ajatella isosti, että ymmärtää niiden merkityksen. Noin kuukaudessa niistä tulee täysikasvuisia muurahaisia, ja muurahaiset kuuluvat niin sanottuihin avainlajeihin, koko ekosysteemin kannalta elintärkeisiin eliöihin.

Ne esimerkiksi kierrättävät ravinteita tehokkaasti, koska kuljettavat pesiinsä niin paljon maatuvia aineksia. Ne myös levittävät kasvien siemeniä ja toimivat pölyttäjinä. Ne ovat petoja, jotka syövät muita, ja saaliita, joita muut syövät.

Pohjoisella havumetsävyöhykkeellä muurahaiset muodostavat noin kymmenen prosenttia eläinbiomassasta, tropiikissa jopa 20, sanoo Liselotte Sundström.

Täällä meillä kekomuurahaisten keot ovat myös monen muun lajin asuinsijoja, koska lämpötila ja kosteus pysyvät niissä tasaisina. Pesissä majailee kuoriaisia, kastematoja, lyhytsiipisiä sekä kärpästen ja sinisiipiperhosten toukkia. Sinisiivet käyttävät muurahaisia hävyttömästi hyväkseen. Muurahaiset kantavat pesäänsä perhosentoukat, jotka alkavat syödä suihinsa muurahaisten toukkia.

 

Lue lisää

Heinäkuun 2016 Tiede-lehdessä on laaja artikkeli, jossa luontoon erikoistunut tiedetoimittaja Arja Kivipelto esittelee kaiken maailman muurahaisia ja niiden merkillisiä tapoja.

Jos aihe kiinnostaa, käy ostamassa painettu lehti tai iPad-digilehti.

Jos olet tilaaja, voit lukea artikkelin tilaajatunnuksillasi alla olevasta linkistä. Ellet ole vielä aktivoinut tunnuksiasi, löydät ohjeet täältä.

Miljardien vuosien saatossa nuoret kvasaarit ovat suihkunneet maailmankaikkeuden täyteen kuumaa seitinohutta atomirihmaa.

Tähtitieteilijät ovat keksineet vastauksen arvoitukseen, missä liki puolet aineesta piileksii.

Nyt ei puhuta pimeästä aineesta saati pimeästä energiasta, joita kosmologisten teorioiden mukaan pitäisi olla maailmankaikkeuden massaenergiasta peräti noin 95 prosenttia. Kyse on siitä tavallisesta aineesta, josta koostuvat tähdet, planeetat, kivet, eläimet ja me itse.

Tavallinen aine on enimmäkseen protoneita ja neutroneita sekä näistä muodostuvia atomeita. Kaiken järjen mukaan atomeiden pitäisi olla kasaantuneina galaksien tähtiin, planeetoihin ja mustiin aukkoihin.

Lähiavaruudessa tehtyjen astronomisten havaintojen mukaan näissä massakeskittymissä on kuitenkin ainetta vain noin 60 prosenttia siitä, mitä pitäisi olla, ja loput noin 40 prosenttia on teillä tietymättömillä.

”Pitäisi olla” viittaa siihen, että kun katsotaan putkilla hyvin kauas eli varhaiseen maailmankaikkeuteen, tämä puuttuva aine on siellä massakeskittymissään.

Looginen ratkaisu puuttuvan aineen ongelmaan on se, että galaksit ja kvasaarit ovat vuosimiljardien saatossa pyörteissään ja myrskyissään syösseet osan aineesta galaksien väliseen avaruuteen. Siellä se olisi jonkinlaisina kuumina rihmoina. Tätä oletettua kaasua on kutsuttu nimellä whim (warm-hot intergalactic medium).

Kvasaari on teini-ikäisen galaksin keskustassa riehuva musta aukko, joka imee valtavalla massallaan lähiavaruuden ainetta itseensä. Mustaa aukkoa ympäröivässä pyörteessä kaikki aine ei puristu mustan aukon sisään vaan sinkoaa avaruuteen.

Nämä suihkuvirtaukset lähtevät liki valon nopeudella, ja tässä vauhdissa aine säteilee valtavasti energiaa. Se selittää kvasaarien kirkkauden.

Whim-teorian todentaminen on ollut vaikeaa. Galaksit ja kvasaarit näkyvät kyllä hyvin, mutta on liki mahdotonta havaita niiden tyhjyyteen ruiskimaa ainepulveria. Galaksien välisessä avaruudessa painovoima on olematon, ja kaasurihma on hyvin harvaa.

Kaasuatomit ovat väistämättä kuumia ja nopeita. Niiden lähtönopeuden on täytynyt olla valtava, jotta ne ylipäätään ovat päässeet karkuun mustan aukon ja galaksin painovoimasta.

Ja kun ne kerran pääsevät galaksienväliseen avaruuteen, ne eivät siitä juuri viilene tai hidastu, koska hillittömässä väljyydessä ne eivät törmää mihinkään, tuskin edes toisiinsa.

Whim-kaasun kuumuus saa aikaan sen, että maailmankaikkeuden yleisin atomi vety on yleensä ionisoituneessa muodossa. Se on siis pudottanut ainoan elektroninsa pois.

Galaksien välistä whim-kaasua on yritetty kiivaasti jäljittää, mutta laihoin tuloksin. Syy on luultavasti juuri elektronien putoaminen vilkkaan whim-hiukkasen kyydistä.

Tämä kesänä kansainvälinen tutkijaryhmä ilmoitti Naturessa löytäneensä whim-pölyä. He katsovat todistaneensa, että puuttuvan aineen arvoitus on nyt ratkaistu: 40 prosenttia aineesta on galaksien välisessä avaruudessa.

Tutkijat analysoivat valon kulkua kaukaisen kvasaarin 1ES 1553+113 ja meidän välillä. Tarkemmin sanoen he havainnoivat matkalla tapahtuneita spektrimuutoksia. Havainnot tehtiin Euroopan avaruusjärjestön Esan XXM-Newton avaruusteleskoopilla.

Koska vety ei tässä tarkoituksessa toimi, tutkijat tekivät löytönsä hapesta.

Whimin kova meno pudottaa happiatomistakin elektronit, mutta kun niitä on alkujaan kahdeksan, jotkin voivat sinnitellä mukana.

Kvasaarista matkannut suihku kohtasi matkallaan happiatomeita, joita kiersi kaksi elektronia, ja tämä riitti siihen, että galaksien välinen happi voitiin havaita spektrissä.

”Löysimme puuttuvat baryonit”, astrofyysikko Michael Shull Coloradon yliopistosta sanoo tiedotteessa.

Baryoni on yleisimmin protoni tai neutroni, joista atomien ytimet koostuvat. Maailmankaikkeuden ainesosasten kokonaismassasta puhuttaessa baryoni on käytännössä synonyymi tavalliselle aineelle.

Tropiikissa suot sen sijaan alkavat muuttua hiilen lähteiksi.

Suot torjuvat tehokkaasti ilmastonmuutosta, koska ne imevät enemmän hiiltä kuin päästävät sitä ilmaan.

Kasvit kukoistavat lyhyen hetkensä suon pinnalla, kunnes kuolevat, painuvat syvyyksiin ja osittain muuttuvat turpeeksi. Samalla suon vesissä bakteerit hajottavat kasvien osia ja turvetta, mikä päästää ilmaan hiilidioksidia ja metaania.

Tällä haavaa tasapaino on sillä tolalla, että kasveja vajoaa suohon enemmän kuin bakteerit ehtivät hajottaa eloperäistä ainesta. Maapallon pohjoisilla soilla – etenkin Venäjällä ja Kanadassa mutta myös Suomessa – neliömetrille varastoituu vuodessa keskimäärin 23 grammaa hiiltä.

Aikojen saatossa maailman soiden turpeeseen on tallentunut noin 600 gigatonnia hiiltä. Se on moninkertainen määrä suhteessa siihen, mitä ihminen on päästänyt ilmakehään fossiilisia polttoaineita polttamalla.

Kun ilmasto lämpenee, hiilensidonta pohjoisilla soilla voimistuu entisestään, sanoo Helsingin yliopiston ympäristömuutoksen professori Atte Korhola.

”Lämpötilan nousu pidentää kasvien kasvukautta ja vajoavaa kasviainesta syntyy enemmän. Lämpötilan noustessa myös bakteerien hajotustoiminta vilkastuu, mutta kasvien kasvua kiihdyttävä vaikutus on suurempi”, hän selittää.

Korhola sekä Minna Väliranta Helsingin yliopistosta, Pirita Oksanen Lapin yliopistosta ja Markku Mäkilä Geologian tutkimuskeskuksesta olivat mukana kansainvälisessä tutkimuksessa, jossa yhteensä 75 tutkijaa ympäri maailmaa arvioi soiden palautemekanismeja. Tutkimus julkaistiin Nature Climate Change -lehdessä.

Metsien hiilinielusta on väännetty voimakkaasti viime vuosina, mutta suot ovat vielä ilmastopolitiikan ulkopuolella. Tähän pitäisi tulla Korholan mukaan muutos.

”Soiden luonnontilan suojelu ja tuhoutuneiden soiden ennallistaminen on hiilinielun vahvistamista, ja se pitäisi ottaa kansainvälisiin ilmastoneuvotteluihin päästövähennyksenä samalla tavoin kuin metsät”, Korhola sanoo.

”Muutama vuosi sitten tapasin IPCC:n [Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli] silloisen johtajan Rajendra Pachaurin, eikä hän edes tiennyt, mikä suo on.”

Soiden rooli palautemekanismina muuttuu, kun tarkasteluun otetaan tropiikin suot. Tropiikin lämmössä bakteerien hajotustoiminta on jo nyt varsin vilkasta.

Tällä haavaa trooppiset suot ovat hiilinielunsa osalta nollapisteessä, eli niihin vajoaa kasvimassan seassa hiiltä jotakuinkin saman verran kuin bakteeritoiminta vapauttaa hiiltä kasveista ja turpeesta.

Naturen tutkimuksen mukaan ilmaston edelleen lämmetessä tropiikin suot kääntyvät lähivuosikymmeninä hiilinielusta hiilen lähteeksi. Hajotustoiminta pääsee niskan päälle, ja soista vapautuu enemmän hiiltä kuin niihin sitoutuu.

Tropiikin soiden osalta palautemekanismi kääntyy siis lämpenemistä kiihdyttäväksi.

Maapallon lämpötilan noustessa tropiikin soiden päästöt kiihtyvät niin paljon, että noin vuoden 2100 paikkeilla maapallon suot kokonaisuudessaan päästävät enemmän hiiltä ilmakehään kuin sitovat sitä.

Korhola korostaa, että vaikka tropiikissa suot muuttuisivat hiilinielusta hiilen lähteeksi, ne on silti järkevintä yrittää pitää soina.

”Jos niitä nopeasti ojittaa ja muuttaa eukalyptusplantaaseiksi tai kookosöljypelloksi, niin yhdessä hujauksessa ilmaan pääsee paljon hiilidioksidia”, hän sanoo.

Soiden alla on turpeessa valtava hiilivaranto. Veden alla kosteissa oloissa se pysyy jotakuinkin stabiilina, mutta ojittaminen sysää ravinteet liikkeelle. Ja kun turve kuivuu, sitä pääsevät hajottamaan paljon useammat eliöt kuin kosteassa suossa.

Myös maastopalot iskevät helposti kuivuneeseen turpeeseen, jolloin varastoitunut hiili karkaa ilmakehään.

Sama ongelmakenttä liittyy soiden kuivaamiseen Suomessa.

”Etenkin havumetsävyöhykkeen suot ovat ilmastonmuutoksen tärkeitä hillitsijöitä. Luonnontilaisia soita ei Etelä-Suomessa enää pitäisi ojittaa, ottaa energiantuotantoon tai muuttaa asuinalueiden pohjiksi, vaan niiden pitäisi antaa olla soina”, Korhola sanoo.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä13935
Liittynyt16.3.2005

Pohjoisen suot hillitsevät ilmastonmuutosta

Käyttäjä6329 kirjoitti: Että se siitä Tiede-lehden artikkelin tasosta. Täsmälleen noin. Jos tutkimus ei ole IPCC:n 97 % konsensustoima ja 100 % vertaisarvioima, niin sen täytyy olla huuhaata. Varsinkin jos tekijä ei ole virallisesti ilmastoteologi.
Lue kommentti

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.