Kolme miestä vaeltaa sumussa veitsenterävää vuorenharjannetta pitkin purevassa kylmyydessä. Paikoitellen kulku-ura on vain kymmenen senttiä leveä, ja miesten pitää ryömiä, jotta he eivät putoaisi toisella puolella olevan 300-metrisen jyrkänteen reunalta.
Kun miehet ovat melkein Andien pohjoisosassa 6 267 metrin korkeuteen kohoavan Chimborazon huipulla, he joutuvat kääntymään takaisin.
Miehillä ei ole vaarallisessa ympäristössä tarvittavia vaatteita eikä varusteita, ja he haukkovat henkeään ohuessa ilmassa. Hyytävän kylmä tuuli rääkkää heidän käsiään ja jalkojaan.
Vaikka laki jää tavoittamatta, tutkimusretki on onnistunut.
Chimborazo kohoaa Ecuadorissa kutakuinkin päiväntasaajalla. Sijainnista huolimatta lämpötila nousee huipulla harvoin plussan puolelle.
Yksi vuorelle kiivenneistä miehistä, saksalainen luonnontieteilijä Alexander von Humboldt, alkoi vuonna 1799 kehittää teoriaa, joka yhdistää luonnontieteen eri osa-alueet ja käsittelee luontoa yhtenä kokonaisuutena.
Matkallaan Etelä- ja Keski-Amerikassa von Humboldt kartoitti vuoriston ilmastoa, geologiaa ja luontoa ja sai ahaa-elämyksen: yhden ja saman tropiikissa sijaitsevan vuoren rinteillä voivat esiintyä jokseenkin kaikki maapallon ilmastovyöhykkeet ja lajivalikoima muuttuu radikaalisti matkalla sen juurelta laelle.
Nykyään, yli 200 vuotta myöhemmin, von Humboldtin oivallus on jälleen ajankohtainen. Tutkijat ovat vasta havainneet, että vuorilla viihtyy suurempi määrä eri lajeja kuin jopa alavien seutujen sademetsissä, joita on tähän asti pidetty maapallon runsaslajisimpina eliöyhteisöinä.
Von Humboldtin teoria on tärkeä osa selitystä. Tuoreet tutkimukset osoittavat kuitenkin, että vuoriston elonkirjo on monimutkaisempi asia kuin von Humboldt arveli. Nyt tarkoituksena on tarkkailla tuhansia eläimiä avaruudesta, jotta päästään jyvälle eri lajien esiintymisestä maapallolla.
Nousu tuo lisää lajeja
Amazonin sademetsä Etelä-Amerikassa tunnetaan maapallon runsaslajisimpana alueena.
Viime vuosikymmenien tutkimus on kuitenkin paljastanut, että alavien seutujen sademetsä on lajistoltaan köyhempi kuin läheiset Pohjois-Andeihin kuuluvat vuoret.
Lisäksi koko maapallon lajikirjoa koskevien tutkimusten mukaan 87 prosenttia kaikista nisäkäs-, lintu- ja sammakkoeläinlajeista elää vuorilla, vaikka vuorten osuus mantereista on vain neljäsosa.
Eläimet ja kasvit viihtyvät vuorilla
Eläinkuntaan kuuluu noin 21 000 nisäkäs-, lintu- ja sammakkoeläinlajia. Kööpenhaminan yliopiston GLOBE-tutkimuslaitoksen mukaan lajeista noin 32 prosenttia on yksinomaan vuoristossa tavattavia ja 55 prosenttia sekä alangoilla että ylängöillä esiintyviä. Ainoastaan 13 prosentille lajeista vuoristo ei sovi lainkaan elinympäristöksi. Etenkin trooppiset ja subtrooppiset vuoristot ovat runsaslajisia, ja Pohjois-Andeilla, jotka alkavat etelässä Ecuadorista ja päättyvät pohjoisessa Venezuelaan, on maapallon monipuolisin luonto. Siellä elää noin 3 000 selkärankaislajia ja 45 000 kasvilajia, joista melkein puolet esiintyy vain tällä alueella.
Tärkeimpiä syitä vuoristojen lajirunsauteen on suuri ilmasto-olosuhteiden vaihtelu – juuri niin kuin von Humboldt 1800-luvulla totesi.
Yksittäisen vuoren juurella voi kasvaa tiheä trooppinen sademetsä, vähän ylempänä rinnettä peittää kesävihanta lehtimetsä, ja ylärinteessä havumetsä vaihtuu vähitellen pensaikoksi ja ruohikoksi ennen karua paljasta lakea. Alavalla maalla ilmasto on sen sijaan laajalti muuttumaton.
Pohjois-Andeilla esiintyy suhteellisen pienellä alalla suunnilleen puolet Maan ilmastotyypeistä. Ero Amazonin alavan tasangon sademetsään on suuri, vaikka alue on 12 kertaa niin iso.
Vaikka ilmastollinen moninaisuus selittää paljolti vuoristojen lajirunsauden, se tuskin on koko totuus. Vuorilla esiintyy yksinkertaisesti niin runsaasti erilaisia lajeja, että ilmastovyöhykkeet eivät yksin riitä syyksi.
Vuonna 2018 kansainvälinen tutkijaryhmä löysi uuden ainesosan reseptistä, jolla luonto on valmistanut vuorille erikoisen lajikirjon: nousun.
Vuoria syntyy silloin, kun maankuoren laatat liikkuvat toisiaan vasten ja nostavat kamaraa. Prosessi kestää miljoonia vuosia, ja joissakin vuoristoissa, kuten Himalajalla, nousu jatkuu jatkumistaan – noin sentin vuosivauhtia.
Kasvaessaan vuoret myös hajoavat esimerkiksi tuulen kuluttavan vaikutuksen takia, ja siksi maisema muuttuu vähitellen. Rinteille kehittyy monta erilaista elinympäristöä. Vaihtelevissa olosuhteissa avautuu uusia mahdollisuuksia lajien synnylle.
Eniten lajeja ylhäällä
Vuoristojen lajirunsaus on jäänyt aikaisemmin huomaamatta muun muassa sen sitkeähenkisen uskomuksen vuoksi, että lajimäärä pienenisi matkalla vuoren juurelta huipulle.
Vasta viimeisten parinkymmenen vuoden aikana käsitys on osoitettu vääräksi. Itse asiassa lajimäärä on monilla vuorilla suurimmillaan yli kilometrin korkeudessa. Joissakin tapauksissa huippukohta on melkein kolmessa kilometrissä.
10 000 kasvilajia elää Itä-Himalajan rinteillä.
Eri maanosien vuoristoseutuja koskevissa 90 tutkimuksessa kävi ilmi, että vain 20 prosentissa tapauksista lajimäärä pienenee tasaisesti kohti vuorenhuippua, kun taas joka toisessa tapauksessa eniten lajeja esiintyy vuoren keskiosassa. 24 prosentilla vuorista ei juuren ja laen välillä ole tässä suhteessa eroa.
Monissa tutkimuksissa ei kuitenkaan ole otettu huomioon pinta-alan muuttumista matkalla juurelta laelle. Yleensä vuori kapenee kohti huippua. Kun pinta-alan pieneneminen otetaan lukuun, tulee entistä selvemmin esiin suuntaus, että eniten lajeja esiintyy vuorten keskiosassa.
Vuorten keskiosa on jäänyt joissakin laskennoissa huomiotta, koska on oletettu, että sen lajimäärä on juuren ja laen lajimäärien väliltä. Siksi maapallon runsaslajisimpien elinympäristöjen yli on hypätty.
Rotkot ja varjot luovat lajeja
Kylmät vuorenhuiput, syvät rotkot ja valon määrän vaihtelu. Vuorilla ympäristötekijät vaihtelevat paljon enemmän kuin alavilla mailla, ja tutkijat alkavat vähitellen ymmärtää, miksi vuoristoissa esiintyy enemmän eri lajeja kuin muualla maapallolla.
Vuorenhuiput ovat kylmiä tropiikissakin
Ylöspäin mentäessä lämpötila laskee noin 6,5 astetta ja ilmanpaine pienenee noin kymmenen prosenttia kilometrin matkalla. Korkealla elävien lajien pitää sietää kylmyyttä ja hapen vähyyttä, ja sopeutuminen tuottaa uusia lajeja.
Rotkot estävät geenien vaihtamisen
Vuoristot ovat pinnanmuodoiltaan vaihtelevampia kuin alavat seudut. Tämäkin edistää lajiutumista. Lisäksi jyrkänteet ja rotkot voivat erottaa saman lajin kantoja. Geneettinen eristyminen voi johtaa eriytymiseen, joka saa aikaan uuden lajin.
Varjo tekee eläimistä erilaisia
Pohjoisella pallonpuoliskolla vuoren etelärinne saa enemmän auringonvaloa kuin pohjoisrinne. Eteläisellä pallonpuoliskolla asia on päinvastoin. Vastakkaisilla puolilla elävät kannat voivat kehittyä eri suuntiin ja omiksi lajeiksi, vaikka ne elävät vuorella samalla korkeudella.
Syitä siihen, että lajimäärä on suurimmillaan vuorten keskiosassa, vasta etsitään.
Yhtenä mahdollisena selityksenä pidetään sitä, että keskiosa ottaa vastaan muuttajia sekä alhaalta että ylhäältä. Siten se saa eniten lajeja.
Toinen asiaan vaikuttava seikka on ilmasto, joka on keskiosassa monille lajeille sopiva, koska se on lämmin ja kostea – muttei liian kuuma, kuiva eikä märkä.
Avaruusasema ratkaisee arvoituksen
Vuorenrinteiden erikoiset ilmasto-olot saattavat olla tärkeimpiä syitä vuoristojen lajirunsauteen, ja onkin jo huolestuttu niiden muuttumisesta maapallon lämpenemisen myötä.
Jäätiköt, varsinkin tropiikin vuoristoissa, pienenevät paljon nopeammin kuin ennen, ja sen seurauksena lajien elinympäristöt muuttuvat täysin.
Lisäksi monet vuoristojen lajit ovat herkkiä jo hyvin pienille lämpötilanmuutoksille, joten on todennäköistä, että nopea lämpiäminen hävittää ne.
Vuorten rotkot voivat tosin mahdollisesti tarjota turvapaikkoja, joissa lämpötila pysyy jokseenkin ennallaan.
Gastrotheca excubitor -sammakkolaji elää kolmen kilometrin korkeudessa Perun vuorilla. Ihmisen toiminta uhkaa sen tulevaisuutta.
Vastaus kysymykseen, miksi vuorille on syntynyt maapallon suurin lajikirjo, täytyy saada pian, jotta ehditään pelastaa mahdollisimman monta lajia.
Tutkijat puhuvat kunnianosoituksena saksalaisen uranuurtajan työlle Humboldtin arvoituksesta ja ovat alkaneet lähestyä sitä eri suunnista monitieteisesti.
Yksi vaativimmista hankkeista on kansainvälinen ICARUS. Kun kuuden kilometrin korkeus avasi Andeilla von Humboldtin silmät, ICARUS nousee kauas maanpinnan yläpuolelle – 400 kilometrin korkeudessa kiertävälle Kansainväliselle avaruusasemalle.
Asemalle vähän aikaa sitten asennettu antenni ottaa vastaan tietoa maantieteellisestä sijainnista, lämpötilasta ja niiden pienten lähettimien liikkeistä, jotka jopa 100 000 eläintä saa mukaansa.
Hankkeen odotetaan paljastavan, kuinka eläimet siirtyvät uusille alueille ja mahdollisesti panevat alulle uusien lajien kehittymisen.
Tavoitteena on päästä selville siitä, miksi vuoristo on harvinaislaatuisen tehokas lajihautomo.
