Rana cascadae on silmälläpidettävä sammakkolaji. Kuva: Walter Siegmund / Wikimedia Commons

Ihminen muokkaa maapallon elinympäristöjä rutkasti. Erityisesti ihminen on kunnostautunut tuhoamalla paikallisia eliöyhteisöjä tuomalla niihin lajeja, jotka niissä eivät alun perin olleet. Näitä kutsutaan tulokaslajeiksi. Tulokaslajit tuovat mukanaan paitsi itsensä, myös omat loisensa, kuten viime blogikirjoituksessa kirjoitin.

Pyrimme nykyään enemmän tai vähemmän menestyksekkäästi suojelemaan ympäristöä ihmisen haitallisilta vaikutuksilta. Samalla on alettu suunnitella ennallistamistoimia, joiden tavoitteena on palauttaa ihmisen muokaamat elinympäristöt lähemmäs luonnontilaa. Keskeinen kysymys kuitenkin on, onko ennallistaminen ylipäänsä mahdollista. Voiko ihminen kunnostaa eliöyhteisön niin, että se palautuu ennalleen?

Kuten biologiassa yleensä, vastaus vaikuttaa olevan, että ennallistaminen on joskus mahdollista, usein ei, mutta joka tapauksessa se on vaikeaa.

Kalliovuorten vuoristolammikot voivat esimerkinomaisesti valaista mahdollisia ongelma. Kaliforniassa korkealla vuoristossa olevissa lammissa eli alun perin paikallinen sammakkolaji ja sitä syönyt käärmelaji. Kun siirtolaiset saapuivat alueelle 1800-luvun lopulla, he näkivät lähinnä kalattoman järven – mitä hyvän järven tuhlausta! – ja istuttivat lampiin taimenia.

Aluksi taimenia istutettiin kuljettamalla niitä hevosilla ylös vuoristoon, mutta uudet lentokoneet 1940-luvulla tekivät kalojen istuttamisesta helppoa. Kalastusbiologit tarttuivat haasteeseen ja tekivät tiputuskokeita, jotta optimaalinen istutuskoko löytyi.(Suurin taimen, joka voidaan pudottaa lentokoneesta elossa on noin seitsemän senttimetriä pitkä.)

Taimenet menestyivät lammissa ja kuten yleensäkin, tulokaslajin menestys on paikallisten lajien haitta. Taimenet aiheuttivat sammakoiden populaatiokoon pienenemisen kolmella eri tavalla. Ensinnäkin, taimenet syövät sammakoita, sekä aikuisia että nuijapäitä. Tämä johtaa suoraviivaisesti sammakkojen määrän laskuun. Toiseksi, taimenet syövät myös sammakoiden saaliseläimiä, eli järvien selkärangattomia lajeja. Kun sammakoille on vähemmän ruokaa tarjolla, niiden lisääntyminen ja kasvu on hitaampaa. Kolmanneksi, kasvava taimenpopulaatio houkutti paikalle uuden käärmelajin, joka syö paitsi taimenia myös sammakoita. Sammakot saivat siis kiusakseen vielä uuden saalistajan, joka ennaltaan vauhditti sammakkojen kuolemaa.

Sammakoiden populaatiokoot romahtivat, biologit huolestuivat ja asiaa päätettiin selvittää. Onneksi pienessä suljetussa ekosysteemissä on suhteellisen helppoa tehdä ekologinen koe ja selvittää mitä tapahtuu kun lammesta poistetaan kaikki taimenet. Kun vertailuryhmänä käytetään lampia, joissa ei koskaan taimenia ollutkaan, ja järviä, joissa taimenia vielä on, voidaan selvittää, voiko lampi palata ennalleen.

Tulos oli selkeä: kun taimenet poistettiin lammista, sammakoiden populaatiokoko kasvoi. Muutamassa vuodessa lammet, joista taimenet postettiin, alkoivat muistuttaa suuresti järviä, joissa taimenia ei koskaan ollut.

Eliöyhteisöihin vaikuttaa aina historia: minkälainen eliöyhteisö on olemassa riippuu siitä, missä järjestyksessä ja mitkä lajit ovat alueelle saapuneet. Ekologiassa samoista aineksista ei tule aina sama keitto: uusien lajien saapuminen ja menestys riippuu siitä, mitkä lajit ovat jo paikalla. Tämä saattaa johtua kilpailusta, jolloin ekosysteemissä ollut laji tekee uuden lajin saapumisesta mahdottoman. Tai sitten kyse voi olla saapumisen helpottamisesta: jos yksi laji muokkaa ympäristöä niin, että seuraavat lajit pääsevät helpommin paikalle. 

Ihminen on hyvä esimerkki tämänkaltaisesta ekosysteemistä: HI-virus aiheuttaa immuunikadon, joka mahdollistaa muiden tartuntatautien menestyksen. Suolistomadot muokkaavat suolistobakteeriyhteisöä siten, että ne menestyvät paremmin. Heisimadot estävät tehokkaasti uusien heisimatojen asettumisen suoleen.

Ekologit puhuvat vakaista tiloista: eliöyhteisö on saavuttanut "tasapainon", joka pyrkii vastustamaan muutosta. Laajemmin ekosysteemin kohdalla puhutaan resilienssistä, ekosysteemin puskurivaikutuksen voimakkuudesta. Mitä resilientimpi ekosysteemi, sitä enemmän se kestää kaltoin kohtelua ennen kuin siinä tapahtuu muutos. Toisaalta vakaita tiloja voi olla useita: pieni muutos ei vielä muuta eliöyhteisö, mutta riittävän suuri tönäys saa aikaan uuteen vakaaseen tilaan siirtymisen. Alkuperäinen sammakko ja käärme olivat yksi vakaa tila, mutta taimenen saapuminen taivaan lahjana johti uuteen vakaaseen tilaan, johon kuului taimen ja uusi käärme, sekä vanhat käärme ja sammakko, mutta huomattavasti pienempinä lukumäärinä. 

Sammakon tarinalla ei kuitenkaan ollut täysin onnellinen loppu. Kun tutkijat seurasivat "ennallistettuja" lampia, he huomasivat muutamaa vuotta myöhemmin, että yhden lammen sammakkopopulaatio romahti. Lähes kaikki sammakot kuolivat. Joukkotuho johtui sieniloisesta, Batrachochytrium dendrobatidiksesta. Sieni on laajalti levinnyt maailmalla ja aiheuttanut populaatioromahduksia edetessään. Sienitauti on yksi merkittävämpiä syitä sammakkoeläinten uhanalaisuudelle maailmanlaajuisesti.

Mielenkiintoisen romahduksesta teki se, että tutkijat löysivät sientä kaikista muistakin lammista, mutta yleisesti ottaen sieni ei tuntunut olevan erityisen vaarallinen sammakoile. Tutkijat tekivät tartutuskokeita ja tartuttivat muiden lampien sienen romahtaneen kannan edustajille ja toisaalta romahtaneen lammen sienikannan muiden lampien sammakoille. Tulokset kertoivat, että romahtaneen kannan lammessa sieni oli erityisen tappava. Jostain syystä sienestä oli yhdessä lammessa kehittynyt huomattavasti muita vaarallisempi muoto.

Johtuiko erityisen vaarallisen kannan synty sitten muutoksista lammessa? Periaatteessa suuri isäntäpopulaatiokoko mahdollistaa entistä vaarallisempien tautikantojen synnyn. Pienessä populaatiossa nimittäin vaaralliset taudit eivät pysty leviämään tarpeeksi tehokkaasti ja ne kuolevat sukupuuttoon.

Mahdollinen tapahtumaketju voi siis olla seuraava: sammakkojen sienitauti saapui alueelle, kun sammakkokannat olivat pieniä. Tällöin kaikkein ärhäkimmät taudinaiheuttajat kuolivat pois, koska ne eivät pystyneet syystä tai toisesta löytämään uutta isäntälajia. Järviin jäi suhteellisen vaaraton sienikanta. Kun taimenet sitten poistettiin, sammakkopopulaatiot kasvoivat. Yhdessä järvessä syntyi mutaatioiden kautta tai ulkopuolelta tulleena kuitenkin tuhoisampi sienitautikanta. Koska populaatio oli kasvanut jo isommaksi, tämä tauti ei heti kuollut pois, vaan pääsi leviämään koko yli koko järven. Sammakkokanta romahti.

Tutkijat eivät ole havainneet vaarallisen kannan syntyä missään muussa lammessa, joten kyseessä voi olla vain hassu yksittäistapaus. Toisaalta, mikään ei estä vastaavaa tapahtumasta missä tahansa vaiheessa tulevaisuudessa lopuissakin järvissä. Yleisesti ottaen onkin syytä muistaa, että ennallistaminen on monin paikoin vaikea toimenpide, jonka mukana saattaa tapahtua odottamattomiakin muutoksia.

Herakleitosta mukaillen: sammakko ei voi hypätä kahta kertaa samaan virtaan.