Luonnonympäristön suuret elementit - Ympäristönsuojelun perusteet

Y

mpäristökysymysten ymmärtämiseksi on luonnon ja ihmisen luontosuhteen kehitty

misen lisäksi olennaista tuntea nykyisen luonnon keskeisiä piirteitä ja ymmärtää sen toimintaa. Siksi tässä luvussa esitellään maapallon suuria elementtejä ja niiden välisiä eroja. Elollinen luonto ja ekosysteemit sijaitsevat vain ohuena kerroksena maapallon pinnalla.

Sitä osaa maapallosta, jossa elämää esiintyy, sanotaan elonkehäksi eli biosfääriksi. Se käsittää

— vesikehän eli hydrosfäärin kokonaan,

— ilmakehän eli atmosfäärin alimmat osat (noin 6 000 m),

— kivikehän eli Iitosfäärin ohuen pintakerroksen (enintään peruskallioon asti),

— elollisen luonnon muodostaman ympäristön osan, jota voidaan nimittää eliökehäksi.

Mittasuhteita on usein havainnollistettu sanomalla, että jos maapallo olisi biljardipallon kokoinen, olisi biosfääri tilavuudeltaan samaa luokkaa kuin saippuakalvo, joka jää biljardipal

lon pinnalle, kun se kastetaan saippualiuokseen.

Maa, ilma, vesi ja eliöt muodostavat yhdessä suuren systeemin, johon tulee ulkopuolista energiaa ja jossa ainetta kiertää jatkuvasti elollisen ja elottoman osan välillä. Nykyisen kaltaisille eliöille tarpeeton tai haitallinen aine on poistunut kierrosta, kiertoihin osallistuu vain biologisesti tärkeä osa. Myös eliöille haitallisten energiamuotojen esiintyminen on suurelta osin eliminoitunut. Maapallon energian lähteenä on aurinko, jota maa kiertää. Tästä planetaarisuudesta on seurauksena alueelle tulevan säteilyn jaksottuminen vuorokauden- ja vuodenajan mukaan. Auringon energia rytmittää elollisen luonnon tapahtumat, mutta ylläpitää myös elottoman luonnon ilmiöitä, kuten rapautumista, veden kiertoa ja tuulia.

Elämä esiintyy eliölajeina, joita tunnetaan eli on tieteellisesti kuvattu jo lähes 2 miljoonaa ja joita todellisuudessa on erilaisten arvioiden mukaan 5—100 miljoonaa, todennäköisimmin noin 10 miljoonaa. Ihminen on kehityksessään tullut vaiheeseen, jossa kolmen perinteisen luonnon järjestelmän, energiavirtojen, aineen kierron ja DNA- pohjaisen elämän, rinnalle on syntynyt uudenlainen systeemin toimintaan vaikuttava voima, tietoisuus. Niinpä kivi-, ilma-, vesi- ja eliökehän rinnalle voidaan nostaa viideskin elementti, jota joskus kutsutaan tietoisuus- kehäksi eli noosfaäriksi. Se ei koostu aineesta tai energiasta, vaan ajatuksista, tiedoista, tunteista, kulttuureista ja yhteiskunnallisista rakenteista. Eri elementtien keskinäisestä vuoro

vaikutuksesta on seurauksena se, ettei eri systeemejä, kuten ekosysteemejä tai luontoa ja yhteiskuntaa, kannata tarkastella jyrkästi erillään toisistaan esimerkiksi yhteiskunnallisia päätöksiä tehtäessä.

Luonnonympäristönsuuretelementit

4 .1 . M

Maapallo on kerrosrakenteincn. Sisimpänä siinä on kaksikerroksinen ydin, ytimen ympärillä vaippa ja päällimmäisenä on maan kuori, suhteellisen ohut ja kiinteä kerros. Biosfääriin kuuluu vain osa tästä litosfäärin ylimmästä osasta, ja se voidaan jakaa kolmeen osaan:

kallioperään, sedimentteihin ja maaperään.

Kallioperän muodostumiseen ovat vaikuttaneet useat ilmiöt (kuva 4.1). Ihmisen onneksi arvokkaat metallit tai mineraalit eivät sijaitse hajallaan maankuoressa, vaan ne ovat keskitty

neet parempiin tai huonompiin esiintymiin. Kallioperä on sedimenttien ja maaperän kiven

näisainesten lähde. Kallioperän merkittävä ominaisuus onkin sen rapautumisherkkyys. Eri kivilajit ovat kovuudeltaan erilaisia ja siksi niiden rapautumisherkkyyskin vaihtelee. Esimer

kiksi kalkkikivi ja hiekkakivi rapautuvat helposti, kun taas graniitti rapautuu hitaasti.

Kallioperän rapautumisnopeuteen vaikuttavat myös kiveä mekaanisesti tai kemiallisesti kuluttavan veden määrä ja lämpötilanvaihtelut. Suomessa veden jäätyminen kallionkoloissa on merkittävä rapautumista aiheuttava tekijä. Esimerkiksi kivien pinnalla kasvava jäkälä tai kasvien juuret aiheuttavat biologista rapautumista. Kallioperä määrää pinnanmuodot eli topografian ja siten suurelta osin sekä maa- että vesiekosysteemien tyypin ja levinneisyyden.

Kallioiden rapautumisherkkyys määrää maisemanmuodot helposti rapautuvien kallioiden kuluessa ja kestävien säilyessä maastossa korkeampina kohtina. Alueellisesti tarkasteltuna suuret maaston muodot, kuten vuoristot, tasangot ja valtameret määräävät kunkin alueen ilmasto-olot. Topografia vaikuttaa veden kiertoon, maa-aineksen ja ravinteiden jakautum i

seen sekä eliöiden levinneisyyteen. Kallioperä on myös merkittävä pohjaveden varasto. Monet kalliot ovat huokoisia ja kiteisissäkin kallioissa on aina halkeamia, joita pitkin vesi voi levittäytyä ja muodostaa pohjavesiesiintymiä.

Sedimentit ovat kallioperästä rapautunutta epäorgaanista tai osittain hajonnutta orgaanis

ta ainesta, jota tuuli, vesi tai jää on kuljettanut. Sedimenttejä muodostuu siellä missä kuljettavan väliaineen nopeus hidastuu, kuten joen laskiessa järveen tai mereen.

Kuva 4 .1 , Suuret geologiset kierrot (Leinonen 19 81 , s. 19).

Ympäristönsuojelunperusteet

M aaperät ovat sedimenttejä monimutkaisempia. Maaperä on sekoitus kallioperän ainek

sia, pitkälle muuttuneita mineraaleja, orgaanista hajoavaa ainesta sekä eläviä eliöitä. Maaperän muodostumiseen ja koostumukseen vaikuttavat sen lähtöaineina olevan kallioperän ja sedi

mentin koostumus sekä ilmasto, joka toisaalta vaikuttaa aineiden huuhtoutumiseen maape

rässä ja toisaalta orgaanisen aineksen hajotusnopeuteen. Eliöt tuottavat maaperän orgaanisen aineksen tuottamalla kariketta ja hajottamalla sitä. Kylmässä ilmastossa hajotus on hitaampaa kuin lämpimässä. Eliöt myös sekottavat mineraalimaata ja orgaanista ainesta keskenään.

Topografia vaikuttaa osaltaan maaperän paksuuteen ja mikroilmaston kautta myös sen koostumukseen. Maaperä on maakasveille ravinteiden lähde ja myös suurin osa kasvien tarvitsemasta vedestä on maassa. Maaperässä toimivat hajottajat, jotka palauttavat ravinteet kiertoon. Sen viljavuuden määräävät lähinnä kolme tekijää: saatavilla olevien ravinteiden määrä ja laatu, vedenpidätyskyky sekä ilmavuus (ks. luku 8.1).

Fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessien yhteisvaikutuksesta syntyy maaperän pintaosiin eri laatuisten kerrosten muodostama maannosprofiili, jolla puolestaan on suuri merkitysalueen ekologisissa olosuhteissa. Suurmaantieteelliscsti ilmastolla jäsen elementeistä etenkin lämpötilalla ja sademäärällä on tärkein merkitys maannoksen synnyssä. Eri ilmasto- vyöhykkeillä voidaankin erottaa kullekin tyypillinen maannostyyppi. Suomessa vallitseva maannostyyppi on havumetsävyöhykkeellä yleinen podsolimaannos (ks. luku 7.3).

4 .2 . I

lma

Aineen kaasumaisen olomuodon tyyssijana maapallolla on ilmakehä. Ilmakehä eli atmosfääri ulottuu maan pinnasta noin tuhannen kilometrin korkeuteen. Tarkkaa rajaa ei kuitenkaan ole;

ilma vain hiljalleen harvenee ylöspäin mentäessä. Ilmakehä voidaan jakaa lähinnä lämpötilan muuttumisen mukaan neljään eri kerrokseen (kuva 4.2).

Alin noin kymmenen kilometrin korkeuteen ulottuva kerros on troposfääri. Yli 90 % ilmakehän massasta on keskittynyt tähän kerrokseen. Troposfäärissä lämpötila laskee alinta kilometriä lukuun ottamatta tasaisesti ylöspäin mentäessä noin kuusi astetta kilometrillä.

Troposfäärin ja stratosfäärin erottavan tropopaussin lämpötila on noin -50°C. Troposfääri on monen kaasun seos, ja suurin osa kaasuista esiintyy varsin tasaisesti ja pysyvinä pitoisuuksina.

T äm ä koskee nimenomaan pitkäikäisiä kaasuja, kuten typpeä, happea, hiilidioksidia ja jalokaasuja, saasteista esimerkiksi CFC-yhdisteitä. Useimmat saasteet, kuten rikkidioksidi ja typenoksidit, ovat sen sijaan lyhytikäisiä eivätkä esiinny tasaisina pitoisuuksina. Alemmissa kerroksissa esiintyy runsaasti vesihöyryä ja myös hiukan kiinteitä hiukkasia, mutta niiden määrä vaihtelee paljon. Useimmat sääilmiöt tapahtuvat troposfäärissä, ja se sisältää eliöille välttämättömät kaasut.

Troposfäärin yläpuolella sijaitseva stratosfääri eroaa alemmasta kerroksesta suuresti. Stra

tosfäärissä lämpötila kohoaa ylöspäin mentäessä saavuttaen kerroksen yläosan stratopaussissa noinO°C. Kohoaminen johtuu siitä, että stratosfäärin yläosassa ultraviolettisäteily absorboituu otsonikerrokseen, jolloin säteily muuttuu lämmöksi (ks. luku 7.5).

Koska lämpötila kohoaa ylöspäin mentäessä, ei stratosfäärissä synny pystysuuntaisia virtauksia. Lämmin ilma on kevyempää kuin kylmä, joten kylmä pysyy alhaalla ja lämmin ylhäällä. T ästä seuraa, ettei stratosfäärissäsynny pilviä eikä sateita. Taivaalla näkyvät pilvet ovat troposfäärissä, jonne ne muodostuvat, kun lämmin ilma jäähtyy kohotessaan ylöspäin ja vesi tiivistyy. Ylhäältä alasimen muotoisiksi levinneet ukkospilvet ja ydinräjähdyksen sienimäinen

Luonnonympäristönsuuretelementit

Korkeus/km

muoto syntyvät juuri siksi, ettei ilma enää stratosfäärissä kohoa.

Edellisestä seuraa, etteivät vcsiliukoi- setkaan saasteet tule stratosfääristä alas sateen myötä kuten troposfääristä. T ä män vuoksi korkealle päässeiden saastei

den ilmastovaikutukset ovat suuret. Tro

posfäärin ja stratosfäärin välillä tapahtuu kaasujen ja partikkeleiden vaihtoa varsin vähän, mutta esimerkiksi tulivuoren pur

kauksessa stratosfääriin joutuneet pöly- pilvet saattavat säilyä siellä vuosikausia.

Otsonikerros sijaitsee stratosfäärissä ja on tiheimmillään noin 20 kilometrin kor

keudessa. Stratosfäärin sekoittumatto- muus selittää myös otsonikerroksen m uo

dostumisen: Otsoni on voinut rikastua, koska ilma on liikkumatonta. Merkittävä poikkeus on kuitenkin Etelämantereen päällä, jossa lämpötila sikäläisen talven aikana laskee niin alas, että muodostuu pilviä. Tällöin kiteiden pinnalla tapahtuu

kemiallisia reaktioita, jotka kuluttavat otsonia. Näin selittyy Etelämantereen yllä havaittu otsoniaukko (ks. luku 7.5).

Mesosfääri sijaitsee 5 0 -8 4 kilometrin korkeudessa. Siellä lämpötila taas laskee ylöspäin mentäessä, joten mesosfääriin voi muodostua pilviä (ns. valaisevat yöpilvet). Mesopaussissa, joka erottaa mesosfäärin ja termosfäärin toisistaan, lämpötila on noin -100°C. Term osfaäri on ilmakehän ylin kerros 8 5 -6 5 0 kilometrin korkeudessa. Sen atomit ovat osaksi ionisoituneita.

Termosfäärin lämpötila kohoaa aina +1000°C saakka, joskaan siellä ilma ei tuntuisi lämpim äl

tä, koska aine on niin harvassa. Lämpötilalla tarkoitetaan tässä molekyylien liikettä. Termos- fäärissä muodostuvat revontulet. M aapalloa kosmiselta säteilyltä suojaavaan ionosfääriin kuuluvat mesosfäärin ylin osa, mesopaussi ja termosfääri.

K uva 4 .2 . Ilmakehän kerrokset (Moran ym. 1980, s. 260).

4 . 3 . V

esi

Vesi on ominaisuuksiltaan poikkeuksellinen ja hyvin tärkeä aine maapallolla. Elämä alkoi vedessä ja vesi on edelleen välttämätöntä kaikille elämän muodoille. Vesi on päätekijä kallioiden rapautumisessa, prosessissa, jonka tuloksena maaperä on muodostunut. Vesi aiheuttaa myös eroosiota, jonka seurauksena maata huuhtoutuu vesistöihin ja lopulta meriin.

Vesi peittää yli 70 % maapallon pinnasta ja näissä pintavesissä toimii lukemattomia erilaisia vesiekosysteemejä. Veden kierto hydrosfäärin ja atmosfäärin välillä on keskeinen tekijä ilmaston määräytymisessä.

Veden ainutlaatuisimmat ominaisuudet ovat fysikaalisia. Suurimmaksi osaksi vesi esiintyy maapallolla nesteenä. Sillä on melko suuri viskositeetti, joten sen vastus on paljon esimerkiksi ilman vastusta suurempi. Vesi siis kannattelee, eivätkä vedessä elävät eliöt tarvitse energiaa

Ympäristönsuojelunperusteet

tukirakennelmien rakentamiseen siinä määrin kuin maaeliöt.

Veden lämpötilan ja tiheyden suhde on poikkeuksellinen. Se on tiheintä +4 "C:ssa, toisin kuin aineilla yleensä, joten sen kiinteä olomuoto eli jää on nestemäistä vettä kevyempää.

Täm än seurauksena jää kelluu, millä seikalla on valtava ekologinen merkitys. Jos vesi olisi tässä suhteessa ”normaalisti” käyttäytyvä aine, järvet jäätyisivät pohjasta alkaen. Ainakin matalim

mat niistä jäätyisivät kovina talvina täysin umpeen, jolloin nykyisenkaltainen elämä ehkä mikrobeja lukuun ottamatta olisi niissä mahdotonta.

Koska dipolisten vesimolekyylicn välillä on voimakkaita sähköisiä vuorovaikutuksia, veden ominaislämpökapasiteetti on poikkeuksellisen suuri. Veden lämmittämiseen tarvitaan siis suhteellisen paljon energiaa. Tästä seuraa, että vesi voi varastoida ja vapauttaa lämpöä suuria määriä ilman, että sen lämpötila juurikaan muuttuu. Akvaattisessa ekosysteemissä lämpötila vaihteleekin paljon vähemmän kuin samalla maantieteellisellä alueella sijaitsevassa terrestrises- sä ekosysteemissä. Veden lämmittävä vaikutus näkyy myös maa-alueilla, joilla vallitsevat tuulet puhaltavat vesistön yli. Merellinen ilmasto on lauhaa ja tasaista äärevään mannerilmastoon verrattuna. Kun aurinko lämmittää vettä, osa vedestä haihtuu. Haihtuminen sitoo energiaa, joka muuten nostaisi veden lämpötilaa. Vastaavasti, kun vesistö jäätyy, siitä vapautuu runsaasti lämpöäympäristöön. Lisäksi vesistö on iso massa, joka pitää aina lämmittää tai jäähdyttää lähes

kokonaan. Veden voi siis sanoa olevan hyvin puskurikykyinen lämpötilamuutoksia vastaan.

Tämän vuoksi vesistöjen lähellä on keväisin viileämpää ja syksyisin lämpimämpää kuin ympäristössä.

Vesi on erinomainen liuotin ionisidoksi- sille yhdisteille, koska sen molekyylit pola

risoituvat9 sähköisesti. Vesi pystyy siten purka

maan muita sähköisiä sidoksia, ”tunkeutu

maan väleihin” (kuva 4.3). Erityisen hyvin se liuottaa epäorgaanisia yhdisteitä, jotka koos

tuvat useimmiten sähköisesti varautuneista hiukkasista eli ioneista (samanlainen liuottaa samanlaista). Oletettavasti kaikki luonnolliset aineet ovat veteen edes jossain määrin liukene

via, joten niitä myös esiintyy luonnonvesissä. Tästä syystä luonnossa ei esiinny puhdasta H ,0 :ta , vaan siinä on aina liuenneena erilaisia aineita. Veden liuotusvoima näkyy myös kallion kemiallisessa rapautumisessa, sillä vettä kestävää kivilajia ei ole. Myös monet orgaaniset yhdisteet ovat vesiliukoisia.

Vesi on luonnon tärkein kuljetin eli väliaine, joka siirtää aineita sfääristä ja paikasta toiseen.

Vain veden kuljettamina elämälle välttämättömät aineet voivat siirtyä elottoman luonnon puolelta sisään eliöihin ja siellä juuri niihin kohteisiin, joissa niitä tartutaan. Kaikkein kuivimmassakin maaekosysteemissä ravinteet kulkeutuvat kasvien juuriin vesiliuoksessa. Kun eläin hengittää, happi liukenee keuhkoissa ensin veteen, ennen kuin se voi läpäistä keuhko- rakkulan kalvon ja siirtyä vereen, joka sekin on vesiliuos.

Vesi on tärkein aineita kuljettava tekijä myös elottomassa luonnossa. Hydrologinen kierto (kuva 4.4) on järjestelmä, jossa lämpösäteilyn liike-energiaa eli kineettistä energiaa lisäävän vaikutuksen ansiosta vesimolckyylit saadaan kaasumaiseen muotoon. Kaasuna vettä siirtyy auringon energian turvin painovoimavaikutuksen vastaisesti ylöspäin, jolloin potentiaali

energia kasvaa. T äm ä potentiaalienergia muuttuu taas kineettiseksi energiaksi sateen

langetes-a. + molykyyleiksi ja aine jakautuu liuottimeen tasaisesti

( c ) .

Luonnonympäristön suuretelementit

sa ja veden rynniessä rinteitä pitkin ylängöiltä alangoille. Näin syntyneen kineettisen energian avulla vesi siirtää valtavia määriä ravinteita, humusta ja savea ylhäältä alas, vuorilta laaksoihin, millä on ratkaiseva merkitys esimerkiksi rehevyyden ja karuuden sekä tätä kautta eri ekosys

teemien jakaantumiseen maapallolla.

Tärkeä ominaisuus on myös veden suuri pintajännitys. Sillä on merkitystä esimerkiksi siitepölyn kulkeutumisessa vesistöissä sekä eräiden eliöiden liikkumiselle, mutta suurempi merkitys sillä on maaperässä. Pintajännitys sallii maan pidättää kapillaarisesti huomattavan paljon vettä ja siten vettä säilyy kasvien juurten ulottuvilla, eikä kaikki valu heti alas.

4 . 4 . E

liöt

Biosfäärin elollinen osa poikkeaa monessa suhteessa elottomasta luonnosta. Elämän määritel

mä ei ole kuitenkaan yksiselitteinen. Biologit katsovat, että parhaimmillaankin voidaan vain luetella mahdollisimman monille tunnetuille elämän muodoille yhteisiä piirteitä. Yhteisiä piirteitä ovat eliöiden kyky kasvaa ja tuottaa itsensä kaltaisia jälkeläisiä, liikkuminen,10 itsesäätelykyky, kyky reagoida ympäristöstä saapuviin ärsykkeisiin sekä kyky pitää yllä jatkuvaa aineenvaihduntaa. Hämmentävää on, että ihmisen tekemällä koneellakin voi olla edellä luetellun kaltaisia ominaisuuksia.

Keskeinen eliöiden ominaisuus on niiden sopeutum iskyky, kyky muuntautua sekä yksi

löinä että lajeina ympäristönmuutosten mukaan. T äm ä mahdollistaa elämän esiintymisen toisistaan valtavasti poikkeavissa ympäristöissä. Evoluution myötä eliölajit" ovat eriytyneet ja niille on kehittynyt sopeumia tiettyyn kasvupaikkaan tai tietynlaiseen ravintoon. Esimerkiksi kaktukset tulevat hyvin toimeen kuivissa paikoissa veden varastointikykynsä ansiosta ja käpylintujen ristinokka on erityisen soveltuva käpyjen avaamiseen. Samanlaisissa olosuhteissa on havaittu kehittyneen samantapaisia rakenteellisia ratkaisuja, vaikka eliöt eivät olisikaan sukua toisilleen. Esimerkkinä voidaan mainita Australian pussieläinten ja muun maailman nisäkkäiden hämmästyttävä yhdennäköisyys.

Lajien m onim uotoisuus on tärkeä osa luonnon toim intaa ylläpitävää biologista m oni

muotoisuutta (ks. luku 8.2). Tiettyjä lajeja pidetään kuitenkin ekosysteemien toiminnan kannalta tärkeämpinä kuin toisia. Niiden häviäminen saattaisi m uuttaa koko ekosysteemin toiminnan. Tällaisia lajeja kutsutaan avainlajeiksi. Avainlajeina pidetään ainakin pölyttäjinä

Ympäristönsuojelun perusteet

toimivia hyönteisiä, lintuja ja lepakoita, kasvien siemeniä levittäviä eläimiä sekä niukkana vuodenaikana ravintoa tuottavia kasveja.

Myös saman lajin eri yksilöt ovat erilaisia. Ne eroavat sekä ulkoisilta (fenotyyppi) että geneettisiltä (genotyyppi) ominaisuuksiltaan. Saman lajin eri yksilöt sietävät myös ympäris

töolosuhteita eri lailla. Pohjoissuomalainen ja eteläsuomalainen mänty ovat sopeutuneet erilaisiin ilmasto-oloihin eikä niiden jälkeläisten kasvupaikkaa voisi menestyksellisesti vaihtaa.

Alueelliset erot perustuvat geneettisiin eroihin, ne ovat osa geneettistä monimuotoisuutta, joka helpottaa luonnon sopeutumista ympäristömuutoksiin, kuten ihmisen aiheuttamaan ilmastonmuutokseen. Hyönteisille ja mikrobeille voi suhteellisen lyhyessä ajassa kehittyä tietylle torjunta-aineelle tai lääkkeelle vastustuskykyisiä eli resistenttejä kantoja. Tällöin joudutaan kemiallisessa torjunnassa kehittämään yhä uusia aineita, kun vanhat eivät enää tehoa. Yksilöiden sopeutuminen ympäristöönsä voi perustua myös käyttäytymiseen. Vaaran uhatessa eläin voi paeta paikalta tai käpertyä palloksi.

Tietyt ympäristövaatimukset, kuten auringon energian ja veden tarve sekä ilmakehän koostumus, ovat kuitenkin kaikille nykyisin tavattaville eliöille yhteisiä. Eliöt eivät vain sopeudu, vaan ne myös jatkuvasti muuttavat ympäristöään. Ekosysteemien sukkessiokehitys paljaasta maasta pioneerivaiheen heinäkasvillisuuden ja muiden eri vaiheiden kautta kliimak- sivaiheescen, vaikkapa suomalaiseen aarniometsään, on osoitus kasvien kyvystä muuttaa ympäristöään.

Eliöt voidaan jakaa yksisoluisiin ja monisoluisiin eliöihin sekä toisaalta kasveihin, eläimiin, sieniin, bakteereihin ja viruksiin. N äm ä jaetaan edelleen sukulaissuhteidcnsa mukaan pääryh

miin (eläimet) tai kaariin (kasvit), luokkiin, lahkoihin, heimoihin, sukuihin, lajeihin ja jopa alalajeihin (taulukko 4.1). Kasvit ovat useimmiten omavaraisia eli autotrofisia eliöitä, jotka tuottavat yhteyttämällä eli fotosynteesin kautta ilman hiilidioksidista ja vedestä auringonvalon avulla sokeria. Eläimet taas ovat toisenvaraisia eliöitä eli ne käyttävät ravinnokseen joko kasveja (ensimmäisen asteen kuluttajat) tai eläimiä (toisen asteen kuluttajat). Kasveista yksisoluisia ovat jotkut levät ja eläimistä esimerkiksi ameeba. Bakteerit ja virukset ovat yksisoluisia tai oikeastaan virus ci ole kokonainen solu, vaan se pystyy lisääntymään vain kasvi- tai cläinsolujen sisällä. Bakteerit ovat sienten ohella tärkeitä kuolleen kasvi- ja eläinmateriaalin hajottajia. Sienet ovat lehtivihreättömiä itiöiden avulla lisääntyviä eliöitä, jotka saavat ravin

tonsa muilta eliöiltä, useimmiten kuolleesta kasviaineksesta, mutta sienet saattavat myös olla loisia eli ottaa ravintonsa elävistä kasveista tai eläimistä. Myös eläinkunnassa loisiminen on melko yleistä, mistä esimerkkejä ovat loispistiäiset, jotka tappavat isäntänsä loisinnan päättyes

sä, sekä lapamadot. Loiskasvit ovat loiseläimiä harvinaisempia, Suomen kasvilajeista täysloisia ovat vain humalanvieras ja suomukka.

Tuottajat, eri asteiden kuluttajat ja hajottajat muodostavat yhdessä ravintoketjun. Useista ravintoketjuista muodostuu ravintoverkko (kuva 4.5), joka voi olla hyvin monimutkainen monien eläinten käyttäessä samaa ravintoeliötä tai yksinkertainen, tiettyyn ravintoon erikois

tuneiden eläinten yksittäinen ravintoketju. Ravintoketjun alkupään eliöiden biomassa ja tuotanto ovat suurempia kuin loppupään eliöiden, sillä joka asteella kuluu energiaa elintoi

mintoihin. Karkeasti arvioiden voidaan sanoa, että jokaisen jäniskilon tuottamiseen tarvitaan kymmenen kiloa kasveja ja vastaavasti jokaisen susikilon tuottamiseen tarvitaan kymmenen kiloa jäniksiä.

Luonnonympäristönsuuretelementit

Taulukko 4 .1 . Esimerkki kasvien luokituksesta [Retkeilykasvio 1984).

Kaari Siemenkasvit (Magnoliophytit)

Luokka Kaksisi rkkaiset (Magnoliopsicla)

Lahko Violates

Heimo Orvokkikasvit ( Violaceae)

Suku Orvokit {Viola)

Laji Keto-orvokki ( Viola tricolor)

Peto-saalissuhde on tärkeä eläinten populaatioita säätelevä tekijä. Petojen populaatio saattaa vaihdella voimakkaasti niiden saaliseläinten populaation mukaan. Toisaalta pedon hävitessä tai huomattavasti vähentyessä saaliin populaatio voi kasvaa haitallisen suureksi. M aataloudessa hyönteismyrkkyjä käytettäessä hävitetään tuholaisen ohella myös tuholaisen luontaiset vihol

liset ja heikennetään ekosysteemin luontaista populaation säätelykykyä. Tällöin tullaan riippuvaiseksi kemiallisesta tuholaistorjunnasta.

Kuva 4 .5 . Esimerkki ravintoverkosta Itämeressä (Sisula 1980, s. 96).

Sen lisäksi, että eliöt käyttävät toisiaan ravinnoksi, niillä on muitakin keskinäisen vuorovaiku

tuksen muotoja. Sym bioosissa molemmat osapuolet hyötyvät vuorovaikutussuhteesta. Jäkä

lät ovat esimerkki kiinteästä symbioosisuhteesta: jäkälän leväosakas yhteyttää ja sieniosakas ottaa vettä ja ravinteita samalla kun se suojaa leväosakasta. Toinen Suomen luonnosta tuttu esimerkki symbioosista on metsäsienten ja puiden välinen symbioosi, sienijuuri eli mykoritsa.

Sienijuuri tehostaa puun veden ja ravinteiden ottoa saaden itse samalla käyttöönsä ravintoa isäntäkasviltaan. Myös pölyttäjät ja pölytettävät kasvit elävät keskinäisessä symbioosisuhtees- sa. Muut kuin tuulipölytteiset kasvit ovat täysin riippuvaisia pölyttäjistä. Hyönteismyrkkyjen käyttäminen vähentää pölyttäjähyönteisten määrää ja siten saattaa heikentää kasvien lisäänty- miskykyä sekä marja- ja hedelmäsatoja.

Ympäristönsuojelunperusteet

Tärkeä eliöiden välisen vuorovaikutuksen muoto on myös kilpailu elintilasta, valosta, ravinteista tai ravinnosta. Kilpailua voi tapahtua kahden lajin välillä tai saman lajin eri yksilöiden välillä. Lajien välinen kilpailu aiheuttaa lajien erikoistumista resurssien käytössä.

Jokaisella lajilla on oma ekologinen lokeronsa, joka muodostuu sen käyttämistä resursseista.

Kilpailu rajoittaa ekologista lokeroa siten, ettei laji välttämättä voi käyttää parhaita mahdollisia resursseja hyväkseen. Poissulkevan kilpailun teorian mukaan kaksi täysin samoja resursseja käyttävää lajia ei voi kauan elää samalla alueella, vaan vähitellen heikompi kilpailija häviää, ellei tapahdu resurssien käytön erilaistumista. Ympäristön heterogeenisyys saattaa kuitenkin mahdollistaa heikomman kilpailijan paikoitraisen säilymisen. Toisaalta pedot saattavat pitää yksilömäärät niin pieninä, ettei kilpailua tapahdu. Yksilöiden välistä kilpailua voi tapahtua myös riippumatta siitä, mihin lajiin yksilöt kuuluvat, esimerkiksi kahden vierekkäin kasvavan kasviyksilön välillä. Ympäristöongelmat voidaan biologisessa mielessä käsittää seurauksiksi ihmisen yrityksistä laajentaa omaa ekologista lokeroaan.

4 .5 . E

ri sfäärien alkuainekoostumus

Energia ja aine esiintyvät erilaisina eri sfääreissä. Maapallon kivi-, vesi- ja ilmakehän koostu

mukset poikkeavat toisistaan huomattavasti ja monet aineet esiintyvät lähes pelkästään yhdessä näistä, esimerkiksi rauta maassa, vety vedessä ja typpi ilmassa.Tämän vuoksi kosketus eri faasien välillä voidaan katsoa yhdeksi elämän perusedellytykseksi.

Aineet esiintyvät eri suhteessa eri sfääreissä, koska ne luonteensa mukaan jakautuvat eri lailla kaasumaisen, nestemäisen ja kiinteän olomuodon välillä. Typpi pyrkii aerofiilisenä

In document Ympäristönsuojelun perusteet (sivua 32-42)