Maapallo on monimuotoisuudessaan rikas ja monikerroksinen elämän verkosto, jossa jokainen laji, ekosysteemi ja geneettinen muutos lisäävät elinvoimaa. Biodiversiteetti, eli elollisen luonnon monimuotoisuus, on avainasemassa ympäristömme kestävän kehityksen ja ihmisten elinmahdollisuuksien turvaamisessa. Se ei ole vain tieteellinen käsite, vaan myös elintärkeä resurssi, joka vaikuttaa suoraan elinoloihimme. Tämän kappaleen tavoitteena on avata biodiversiteetin merkitystä ja selvittää, miten luonnon monimuotoisuus kehittyy ja miten sen suojelua voidaan edistää.

Biodiversiteetti voidaan jakaa kolmeen pääkategoriaan: ekologinen monimuotoisuus, lajimonimuotoisuus ja geneettinen monimuotoisuus. Ekologinen monimuotoisuus viittaa alueen ekosysteemien määrään ja niiden keskinäisiin eroihin. Esimerkiksi alue, jossa on metsiä, niittyjä, soita ja järviä, omaa korkean ekologisen monimuotoisuuden. Lajimonimuotoisuus taas kuvaa ekosysteemissä elävien lajien määrää ja moninaisuutta. Tietyillä alueilla, kuten Afrikan ja Etelä-Amerikan matalilla sademetsillä, lajien määrä voi olla valtava. Geneettinen monimuotoisuus puolestaan käsittelee lajin sisäistä vaihtelua, joka vaikuttaa lajin sopeutumiskykyyn ympäristön muutoksiin.

Näiden kaikkien monimuotoisuuden tasojen säilyttäminen on tärkeää, sillä ne vaikuttavat suoraan ekosysteemien elinvoimaisuuteen ja kykyyn palautua häiriöistä. Suuri ekologinen monimuotoisuus tarjoaa ihmisille ja muille eliöille runsaasti resursseja, kun taas suuri lajimonimuotoisuus luo monimutkaisia ravintoverkkoja, jotka vahvistavat ekosysteemien kykyä toipua häiriöistä. Geneettinen monimuotoisuus puolestaan varmistaa, että lajit voivat kehittyä ja sopeutua muuttuvassa ympäristössä.

Lajimonimuotoisuutta mitataan yleensä lajirikastuksella ja lajitasapainolla. Lajirikastus tarkoittaa lajien lukumäärää tietyllä alueella tai ekosysteemissä, kun taas lajitasapaino arvioi lajien suhteellista määrää ekosysteemissä. Esimerkiksi jos talossasi on neljä ihmistä, yksi koira, kolme kultakalasta ja kaksi kissaa, sinulla on korkea lajirikastus, mutta alhainen lajitasapaino. Jos taas samassa talossa olisi kaksi ihmistä, kaksi koiraa, kaksi kalaa ja kaksi kissaa, lajirikastus ja lajitasapaino olisivat molemmat korkealla tasolla. Tämä tasapaino on tärkeää ekosysteemin vakauden kannalta, sillä ekosysteemi, jossa on monia lajeja ja tasapainoinen lajijakauma, on yleensä kestävämpi ja sopeutuvampi häiriöihin.

Biodiversiteetin suojelu on elintärkeää myös ihmisten kannalta. Monimuotoisuus tarjoaa meille ruokaa, lääkkeitä, taloudellista hyvinvointia ja esteettistä nautintoa. Esimerkiksi ravintoketjut, joissa on runsaasti lajeja, ovat elintärkeitä ruokaturvallemme. Monilla luonnossa esiintyvillä kasveilla on kemiallisia yhdisteitä, joita käytetään lääkkeiden valmistukseen. Esimerkiksi monet antibiootit ja syöpälääkkeet ovat peräisin luonnosta. Ekosysteemit, joissa on monia lajeja, ovat myös kestävämpiä, sillä ne voivat toipua paremmin häiriöistä, kuten tulvista ja metsäpaloista. Lisäksi monimuotoisuus tukee ekosysteemipalveluja, kuten jätevesien puhdistamista ja veden suodattamista, mikä on elintärkeää jokapäiväisessä elämässämme.

Biodiversiteetti ei ole vain elämän hyödyllistä monimuotoisuutta, vaan myös sen esteettistä arvoa. Luonnon monimuotoisuus on voimakas matkailun ja virkistyksen lähde. Ihmiset arvostavat luonnon kauneutta ja sen monenlaisia ekosysteemejä, joissa lajien kirjo on rikas. Tällainen esteettinen ja kulttuurinen arvo, vaikka vaikeasti mitattavissa, on silti tärkeä osa biodiversiteetin säilyttämistä.

Biodiversiteetin kehittyminen on jatkuva prosessi, jota ohjaa luonnonvalinta. Evoluutioteoria selittää, kuinka lajit kehittyvät ja sopeutuvat ympäristöönsä ajan myötä. Luonnonvalinta on prosessi, jossa lajit, jotka parhaiten sopeutuvat ympäristönsä haasteisiin, selviytyvät ja lisääntyvät. Tämän prosessin seurauksena syntyy uusia lajeja, jotka voivat sopeutua uusiin olosuhteisiin. Tämä evoluutio on taustalla kaikessa elämän monimuotoisuudessa, ja se on se mekanismi, joka varmistaa lajien sopeutumisen ja kehittymisen.

On tärkeää ymmärtää, että biodiversiteetin säilyttäminen ei ole vain yksittäisten lajien suojelemista, vaan kokonaisvaltaista lähestymistapaa, joka kattaa koko ekosysteemit ja niiden toiminnallisuuden. Tämä tarkoittaa, että meidän on suojeltava luonnon monimuotoisuutta kaikilla tasoilla – ekosysteemeistä lajeihin ja geneettisiin variaatioihin asti.

Tämän lisäksi on tärkeää huomata, että biodiversiteetin suojelu ei ole vain ympäristön asiantuntijoiden tai luonnonsuojelijoiden vastuulla. Me kaikki voimme vaikuttaa monimuotoisuuden säilyttämiseen arjessamme, oli se sitten luonnonvarojen kestävä käyttö, metsien suojelu tai ekosysteemien palauttaminen. Ainoastaan yhteinen, monitasoinen ponnistus voi taata, että planeettamme monimuotoisuus säilyy myös tuleville sukupolville.

Miten vesistöjen saastuminen vaikuttaa ekosysteemiin ja miksi ravinnepäästöt ovat erityisen haitallisia?

Vesi liuottaa kylmemmissä olosuhteissa enemmän happea kuin lämpimämmissä. Tämä ominaisuus määrää, millaisia eliöitä vesiekosysteemi voi tukea. Esimerkiksi korkeampien trofiatasojen kalat, kuten tonnikalat ja lohet, viihtyvät kylmemmässä vedessä, koska ne tarvitsevat suuria happipitoisuuksia ympäristössään. Vesi menettää happea, kun vesieläimet käyttävät sitä hengityksessään ja kun hajottajat käyttävät happea orgaanisen aineen hajottamiseen. Elollisten olentojen tarvitsemat happimäärät tunnetaan biokemiallisena happitarpeena, BOD (biochemical oxygen demand). Samalla tavoin kemiallinen happitarve (COD) mittaa, kuinka paljon happea tarvitaan orgaanisen ja epäorgaanisen aineen hapettamiseen vesistössä.

Vesiekosysteemien alueet saastumisen mukaan

Ympäristötieteilijät ovat havainneet, että kun saasteet, erityisesti jätevedet, jotka sisältävät runsaasti orgaanista jätettä, pääsevät virtaavaan veteen (esimerkiksi jokeen tai puroon), vesiekosysteemissä tapahtuu tiettyjen muutosten sarja. Nämä muutokset luovat vesistössä saastumispisteen alapuolelle erillisiä vyöhykkeitä, joilla kaikilla on omat veden kemian ja ekosysteemin terveyttä kuvaavat erityispiirteet.

Puhdas vyöhyke: Puhdas vyöhyke sijaitsee saasteiden lähteen yläpuolella. Tällä alueella on korkeat liuenneen hapen pitoisuudet vedessä ja alue tukee monimuotoista eliökuntaa, joka kattaa kaikki ravintoketjun tasot. Biokemiallinen happitarve on tasapainossa liuenneen hapen määrän kanssa.

Hajoamisvyöhyke: Saasteen päästön kohdalla biokemiallinen happitarve kohoaa merkittävästi, koska hajottajat kuluttavat orgaanista jätettä. Tämän seurauksena liuenneen hapen määrä vähenee huomattavasti vedessä. Tällä vyöhykkeellä elää pääasiassa niitä eliöitä, jotka pystyvät selviytymään vähäisillä happipitoisuuksilla, kuten hajoavaa aineistoa syövät organismit.

Kuollut vyöhyke: Kun happea kulutetaan nopeasti hajoamisvyöhykkeellä, seuraava vyöhyke, kuollut vyöhyke, ei enää pysty tukemaan happea tarvitsevia eliöitä. Tässä vyöhykkeessä liuenneen hapen taso laskee äärimmäisen matalaksi, ja sen vuoksi alue tunnetaan myös hapenpuutevyöhykkeenä (hypoksinen vyöhyke). Vain sellaiset eliöt, kuten lietekurkut ja tietyt bakteerit, voivat selviytyä tässä ympäristössä.

Elpymisvyöhyke: Alempana virtaavassa vedessä, jossa hajottajat ovat kuluttaneet orgaanisen aineksen loppuun ja liuennut happea on alkanut sekoittua ilmakehän kanssa, ekosysteemi alkaa toipua. Elpymisvyöhyke voi olla laajin vyöhyke ja ulottua pitkälle saastumispisteen alapuolelle. Tässä vyöhykkeessä biokemiallinen happitarve laskee ja liuenneen hapen määrä nousee kohti normaaleja tasoja.

Paluu puhtaaseen vyöhykkeeseen: Kun ekosysteemi on toipunut saasteesta, se alkaa tukea laajaa eliökunnan kirjoa, joka oli olemassa ennen saastumista. Tämä paluu puhtaaseen vyöhykkeeseen merkitsee liuenneen hapen ja biokemiallisen happitarpeen normalisoitumista, ja alueelle syntyy monimuotoinen ja elinvoimainen ekosysteemi.

Ravinnepäästöt ja ekosysteemien häiriö

Yksi yleisimmistä tavallisista vesistöjen saastumisen muodoista on ravinteiden, erityisesti typen ja fosforin, pääsy vesiin lannoitteiden ja jätevesien mukana. Nämä ravinteet edistävät vesikasvien, kuten levien, kasvua. Liiallinen levien kasvu häiritsee koko ekosysteemiä. Tätä ilmiötä kutsutaan ravinnepäästöiksi, ja se aiheuttaa merkittäviä muutoksia vesiekosysteemeissä.

Oligotrofiset ja eutrofiset vedet: Vesistöt, joissa ravinteiden määrä on alhainen ja tuotannon määrä vähäistä, tunnetaan oligotrofisina vesinä. Oligotrofiset vedet ovat kirkasvetisiä, joissa ei ole paljon mikroskooppisia leväkasveja. Sen vastakohtana ovat eutrofiset vedet, joissa ravinteita on runsaasti ja biologinen tuottavuus korkea, minkä seurauksena leväpopulaatiot voivat kasvaa suureksi. Tämä siirtymä oligotrofisista vesistä eutrofisiin on luonnollinen prosessi, jota kutsutaan eutrofikaatioksi.

Kun ihmiset saastuttavat vesistöjä ravinteilla, tämä luonnollinen prosessi etenee nopeasti ja synnyttää kulttuurisen eutrofikaation. Tämä tarkoittaa, että ravinteet pääsevät vesistöihin nopeasti ja aiheuttavat leväkukintoja. Leväkukinnot saavat ravinteet ja tilan loppumaan, jolloin levät kuolevat ja ne mädäntyvät bakteerien toimesta, kuluttaen liuenneen hapen vedestä. Tämä johtaa hapen puutteeseen ja ekosysteemin romahtamiseen.

Kulttuurinen eutrofikaatio ja sen vaikutukset

Kulttuurinen eutrofikaatio vaikuttaa voimakkaasti vesistöihin, sillä se voi aiheuttaa elinkelvottomia alueita, joissa happi on vähissä ja akvaattinen elämä ei voi kukoistaa. Esimerkiksi Meksikonlahdella Mississippi-joki tuo maatalousalueilta peräisin olevia ravinnepäästöjä, jotka laukaisevat leväkukintoja ja seuraavat häiriöt ekosysteemissä. Samankaltaista tilannetta esiintyy myös Välimereen ja Mustaan mereen ulottuvilla alueilla, joissa ravinnepäästöt ja eutrofikaatio johtavat "kuolleisiin vyöhykkeisiin", joilla ei ole riittävästi happea ekosysteemin ylläpitämiseksi.

Tällaisilla alueilla syntyy toistuvia kuolleita vyöhykkeitä, ja ekosysteemit kokevat jatkuvia häiriöitä, sillä ravinteiden lisääntyminen syklisesti toistuu.

Ratkaisumahdollisuudet

Monet kaupungit ovat alkaneet seurata ja rajoittaa typen ja muiden ravinteiden pääsyä vesiekosysteemeihin estääkseen ravinnepäästöjen aiheuttamaa hapenpuutetta ja kulttuurista eutrofikaatiota. Tällaiset toimenpiteet auttavat vähentämään vesistöjen saastumista ja suojelevat akvaattisia ekosysteemejä.

Miten valita ja kasvattaa hedelmiä omassa puutarhassa?
Miten ennakoida ohjelmiston vaikutuksia ja välttää ei-toivottuja seurauksia
Kuinka mallintaminen ja koneoppiminen vaikuttavat tartuntatautien leviämiseen ja ennustamiseen
Miten syväoppiminen muuttaa tekoälyn soveltamisen terveydenhuollossa?
Miten yhteiskuntaluokat ja sukupuoli vaikuttavat ihmisten välisiin suhteisiin?