Monimutkainen Itämeri ja sen monitieteinen pelastus

Pulloposti 63
Laura Uusitalo
Merentutkija ja datatieteilijä
Suomen ympäristökeskus

Aallot pärskäyttävät rantakalliolle vettä ja sinilevää, hallin pää pistää hetkeksi esiin vedestä, kunnes se pulahtaa taas syvyyksiin. Rakkohauru keinuu aalloissa. Yhdellä silmäyksellä voi Itämeren rannassa nähdä meriekosysteemin eräänlaisia ääripäitä: lyhyt- ja pitkäikäisiä lajeja, paikallisia ja vaeltavia. Planktonlevät voivat sopivissa olosuhteissa lisääntyä jopa tunneissa, kun taas halli saavuttaa sukukypsyyden 3-6 vuoden iässä ja saattaa elää kymmeniä vuosia. Hallit vaeltavat satojen kilometrien matkoja ja koko merta voi pitää niiden kotina, kun taas monet lajit ovat hyvin paikallisia tai virtausten vietäviä.

Nämä kaikki lajit ovat osa Itämeren ekosysteemiä. Ne asuttavat samaa merta, joka vaikuttaa niihin ja ne mereen. Suuri määrä erilaisia lajeja ja fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja vaikuttaa meressä koko ajan toisiinsa erilaisilla, mutta yhteen kytkeytyvillä ajallisilla ja paikallisilla skaaloilla. Hallit, kalat, virtaukset ja sinilevät vaikuttavat kaikki toinen toisiinsa, vaikka tapahtumaketjujen paikallisuus ja ajalliset syklit voivat olla hyvin erilaisia.

Lisäksi monimutkainen meri muuttuu. Ilmasto, ravinnekuormitus, kemikaalit, lajien hyödyntäminen, uusien lajien saapuminen, meren ja maan käytön muutokset vaikuttavat myös meressä elävien eliöiden olosuhteisiin ja vuorovaikutussuhteisiin. Nämä muutokset voivat olla vähittäisiä tai varsin nopeita, ja niitä voi olla aluksi vaikea erottaa luontaisesta vaihtelusta, joka voi olla suurta. Tiedämme, että muutoksia on tapahtunut ennen ja niitä voi tapahtua tulevaisuudessa, mutta emme tiedä, milloin seuraava suurempi muutos tulee tai mikä sen laukaisee.

Vaikka Itämeri on verraten hyvin tunnettu meri, tiedämme silti monista lajeista ja prosesseista varsin vähän. Käsityksemme monien keskeistenkin lajien ravinnosta, runsaudesta tai kehityksestä on varsin hatara: esimerkiksi kolmipiikki on tärkeä kala niin avomerellä kuin rannikollakin, mutta sen runsaus tunnetaan huonosti. Uusia tiedon tuotannon keinoja on saatu viime vuosikymmeninä käyttöön, ja esimerkiksi satelliitit, automaattiset seuranta-asemat ja kauppa-aluksiin kytketyt seurantalaitteistot tuottavat valtavasti tietoa, mutta vain rajallisesta määrästä muuttujia. Kansalaishavainnoijat voivat tuottaa arvokasta tietoa, jota laitteistot eivät pysty tarjoamaan, mutta vedenalaisten lajien runsauden ja käyttäytymisen seuranta on yhä työlästä ja kallista, ja tietoa on siksi verraten vähän.

Datatiede on monialainen tieteenhaara, joka pyrkii tuottamaan tietoa ja ymmärrystä mahdollisesti monimutkaisesta datasta. Datatieteeseen kuuluu olennaisesti paitsi algoritmit ja tekninen tiedon käsittely, myös erilaisten sovellusalojen ymmärrys ja niiden asiantuntijoiden kanssa työskentely. Datatiedettä hyödynnetään lukuisilla aloilla, kuten liike-elämässä ja lääketieteessä. Ympäristödatatiede on kuitenkin verraten heikosti tutkittu aihe. Eräs tähän vaikuttava seikka lienee se, että ympäristöaineistot ovat haastavia: ne ovat liike-elämän ja usein myös esim. lääketieteen aineistoihin verrattuna pieniä: Itämeren ekosysteemejä on vain yksi kappale, joten ei ole mahdollista saada aineistoa lukuisista rinnakkaisista verrokeista. Jos jotakin muuttujaa on seurattu pitkään, ja havaintoja on vaikkapa 50 vuoden ajalta, niitä voi olla vain 50 kappaletta! Erilaisten ekologisten ilmiöiden aika- ja paikkaskaalat vaihtelevat, ja näitä aineistoja voi olla vaikeaa sovittaa yhteen. Mikäli havainto jotakin vuodelta syystä tai toisesta, esimerkiksi alusrikon tai huonon sään takia, puuttuu, se ei ole enää millään korvattavissa. Eri seurannat kattavat eri ajanjaksoja, ja pitkienkin aikasarjojen seurantamenetelmät ovat saattaneet ajan kuluessa muuttua. Erilaiset perustavanlaatuiset tiedonpuutteet ja satunnaisvaihtelun aiheuttama epävarmuus, aineistojen vaihteleva tarkkuus ja kattavuus, sekä toisaalta ekosysteemin monimutkaisuus on tunnistettu ympäristödata-analyysin haasteiksi. Kun muistetaan, että nämä haastavat aineistot on vielä kerätty ekosysteemistä, joka muuttuu, voi data-analyysitehtävä alkaa tuntua toivottomalta.

Ympäristönsuojelu ei kuitenkaan voi odottaa, emmekä voi lyödä hanskoja tiskiin siksi, että tehtävä on vaikea. Itämeren ekosysteemin ja sen muutosten ymmärrys auttaa meitä suojelemaan merta tehokkaasti ja turvaamaan sen lajiston elämän edellytykset jatkossakin.  Tässä vaikeassa tehtävässä tarvitaan paitsi korkeatasoista data-analytiikan ja ekologian tutkimusta, myös näiden alojen asiantuntijoiden yhteistyötä: meidän pitää yhdistää syvää ekologista osaamista ja modernia data-analytiikkaa tavalla, joka varmistaa kummankin alan syvällisen osaamisen tuomisen mukaan analyyseihin. Näin taataan analyysien laatu ja oikeellisuus.

On myös muistettava, että ympäristöongelmien ratkaisuilla on usein välittömiä vaikutuksia ihmisten elämään ja elinkeinoihin. Siksi ympäristödata-analyysin on oltava paitsi laadukasta ja parhaaseen mahdolliseen tietoon ja osaamiseen perustuvaa, myös läpinäkyvää. Näin takaamme, että laadukas, eri alojen osaajien yhteistyönä tuotettu tieto myös nähdään sellaisena, ja tutkimukseen pohjautuviin päätöksiin on myös helpompi mukautua. Siten saamme nauttia terveen Itämeren maisemista vielä jatkossakin.

Kolumni edustaa kirjoittajan näkemystä, mikä ei välttämättä vastaa Centrum Balticumin kantaa.

Palaa otsikoihin