1. peatükk. Kuidas kõik algas? (Kaasautor Peeter Tenjes

1. peatükk Kuidas kõik algas?

Ilma Suure Pauguta ökoloogiat ega ökolooge olemas ei oleks.

Kuidas see ilmakärakas juhtus, mis meie aegruumi olevaks tegi ja mida füüsikud on hakanud Suureks Pauguks nimetama? Sellest ei tea me tuhkagi. Albert Einsteini (1879–1955) ja pisut hilisemad Alexander Friedmanni (1888–1925) võrrandid ei ütle silpigi selle kohta, mis toimus enne pauku. Friedmann oli muide vene teadlane, kes leidis Einsteini võrranditele ajas evolutsioneeruva ehk siis ajas muutuva lahendi, näidates, et universum peab olema kas paisuv või kahanev, mitte aga ajas muutumatu suurusega. Einstein arvas algul, et see lahend on vale, kuid tunnistas lõpuks, et Friedmannil oli õigus.

Siinkohal tuleb meenutada, et meiega võrdselt targad inimesed elasid maamunal juba väga ammu enne Einsteini või Friedmanni. Seega on mõistlik vaadata tsivilisatsiooni ajalukku ja arvestada ka kõige vanemate Suure Paugu oletatavate kirjeldustega. Kristlased leiavad sellised Piiblist, muu maailmavaatega inimesed mõistagi mõnest teisest tekstist. Kuna mina olen juhtumisi kristlane, siis jään edaspidi vanadele tekstidele viidates nimetatud

Ökoloogia võhikutele ••• 11

pühakirja raamidesse. Esimesest Moosese raamatust, kus toonaste teadmiste kohaselt paigutati maailma teke ekslikult lähiminevikku, saame lugeda, et „Alguses lõi Jumal taeva ja maa“. Moodsasse keelde ümber panduna võiks see sõbra ja füüsikaõpetlase Kalev Tarkpea sõnul kõlada kui „Kõigepealt tekkis (või tekitati) väli ja aine“. Tänapäeval me teame, et väljast või ainest kui võimalusest Suureks Pauguks ei piisa – vaja on ka informatsiooni selle kohta, kuidas

Universumi tekke ja evolutsiooni graafiline esitus ajateljel

Kujutatud „toru“ läbimõõt tähistab paisuva universumi läbimõõtu. Aeg kulgeb vasakult paremale. Suur Pauk toimus umbes 14 miljardit aastat tagasi. Siis said alguse aine, aeg ja ruum. Täpsemalt öeldes, ainet meie harjumuspärases mõttes (osakesed) päris alguses siiski ei olnud, oli vaid teatud energiaväli, milles olid väga väikesed energiatiheduse häiritused (kvantfluktuatsioonid). Praktiliselt kohe peale algust toimus väga lühike, ent ülimalt kiire aegruumi paisumise etapp (seda etappi on hakatud nimetama inflatsiooniks, samamoodi nagu mõnikord esinevat hindade kiiret kasvu). Sellise kiire paisumise põhjuseks olid kvantmaailma nähtused. Universum oli siis väga kuum. Peale lühikest, aga võimast inflatsioonilist paisumist jätkus paisumine juba „mõõduka“ kiirusega. Paisumisega universum jahtus, algsest energiaväljast tekkisid järk-järgult mitmesugused osakesed, seejärel ka aine meile harjumuspärases mõttes (neutronid, prootonid, elektronid). Umbes 400 000 aasta pärast oli universum jahtunud 3000 kraadini ja muutunud läbipaistvaks. Sellest ajast pärineb kogu universumit (sh ka meie kõikide kortereid) täitev väga nõrk, kuid siiski mõõdetav mikro- ja raadiolainete taustkiirgus. Nüüd hakkasid gaasipilved omaenda raskusjõu mõjul kokku tõmbuma – neist hakkasid tekkima galaktikad ja tähed. Samal ajal jätkasid tihenevad gaasipilved Suurest Paugust saadud hooga ka laialilendamist – universum paisub jätkuvalt. Umbes neli miljardit aastat pärast paisumise algust olid enam-vähem välja kujunenud meie galaktika – Linnutee – vanimad osad. 12 ••• Ökoloogia võhikutele

pauguga toime tulla. Selle kohta leiame viite Johannese evangeeliumist, et „Alguses oli sõna, ja sõna oli Jumala juures, ja sõna oli Jumal“. Ühesõnaga – eksisteerib juba aastasadade tagant pärinev oletus, et keegi siiski pidi valdama infot, mis oli vajalik meile universumi käivitumiseks. Termini „maailm“ reserveeriksin meelsasti meile hästi tuttavale osale universumist ehk planeedile Maa. Mis on muide, vastupidi paljude veendumusele, enam-vähem ümmargune.

Kulus veel umbes viis miljardit aastat ning tekkis Päike (u 4,6 miljardit aastat tagasi) ja veidi hiljem Maa (u 4,5 miljardit aastat tagasi) ning teised päikesesüsteemi planeedid. Mida aeg edasi, seda enam hakkab universumi paisumist mõjutama tumeenergia poolt põhjustatud kiirenev paisumine (vt ptk 3).

Järelhelenduse valgusmuster, 375 tuhat aastat

Pime aeg

Inflatsioon Galaktikate, planeetide jm moodustumine ja areng Tumeda energia poolt kiirendatud paisumine

Kvantfluktuatsioonid

Esimeste tähtede teke, umbes 400 miljonit aastat

Suurest Paugust alanud paisumine 13,8 miljardit aastat

Ökoloogia võhikutele ••• 13

Albert Einstein (1879–1955)

Saksa päritolu ning hiljem Šveitsi ja Ameerika Ühendriikide kodakondsusega füüsik ja matemaatik, 20. sajandi kuulsamaid ja mõjukamaid teadlasi. Muide, esimesel katsel teda Zürichi Föderaalsesse Tehnikaülikooli (ETH Zürich) humanitaarainete halbade hinnete tõttu vastu ei võetud. Mõistis juba noorelt, et toona üldtunnustatud, peamiselt Isaac Newtoni (1643–1727) töödel põhinev maailmapilt ei klapi aja jooksul elektromagnetvälja uurimisel kogunenud faktidega. Tuli aastal 1905 välja Newtoni mehaanika ja James Clerk Maxwelli (1831–1879) elektrodünaamika seaduste seniseid vastuolusid ületava teooriaga, mida hiljem on hakatud nimetama erirelatiivsusteooriaks. Viimases näitas, et kehade pikkused ja sündmuste kestused sõltuvad vaatleja liikumisolekust ja tegelikkuses absoluutset ruumi ja absoluutset aega ei leidu. Seetõttu tuleks aega ja ruumi käsitleda ühtse aegruumina. Erirelatiivsusteooriast tuleneb ka massi ja energia ekvivalentsus (samasus) – E = mc2 , kus c on konstant ning tähistab absoluutkiirust ehk valguse kiirust vaakumis (299792,458 km/s). Aastal 1916 laiendas Einstein relatiivsusprintsiipi ka gravitatsiooniväljale, formuleerides üldrelatiivsusteooria, mis vaatleb gravitatsiooni ja aegruumi koos. Algselt pidas Einstein maailmaruumi ekslikult staatiliseks, mitte paisuvaks ega kahanevaks.

Niisiis, me ei tea, mis enne Suurt Pauku toimus. Ehkki gravitatsiooniteooria edasiarendustes püütakse liikuda juba veidi ka „teisele poole“ Suurt Pauku, on need teadmised veel väga haprad ja mis olulisemgi, nad ei muuda probleemi sisu. Üks on aga selge – „loodust“ enne seda sündmust ei olnud. Järelikult ei olnud ka loodusseadusi, mille järgi joonduda. Tundub aga, et mingid seadused siiski kehtisid. Siinkohal meenuvad ühe Eesti akadeemiku televisioonis välja öeldud sõnad: „Kõik oli

14 ••• Ökoloogia võhikutele

Ernst Heinrich Philipp August Haeckel (1834–1919)

Saksa zooloog, evolutsionist, merebioloog, arst ja kunstnik. Ta avastas ja kirjeldas teadusele tuhandeid uusi bioloogilisi liike ja koostas esimesena nn genealoogilise puu, mis illustreeris taksonoomiliste rühmade sugulust ja lahknemist bioloogilise evolutsiooni käigus. Oli innukas Charles Darwini (1809–1882) evolutsiooniteooria propageerija. Pidas lugu ka meiekandimehe ja Tartu Ülikooli professori Karl Ernst von Baeri (1792–1876) töödest ja arendas edasi tema evolutsionistlikke vaateid. Aastal 1866 tõi ta käibele termini „ökoloogia“ (algselt saksapäraselt „Ökologie“). Ka mõisted „fülogenees“ (organismide põlvnemiskäik, taksonite tekkimine ja üksteisest lahknemine evolutsioonis), „hõimkond“ (suuremat sorti takson, jääb taksonite hierarhilises süsteemis riigi ja klassi vahele, meie kuulume näiteks keelikloomade hõimkonda) ja „protistid“ (algloomad, päristuumsed organismid, kes pole ei loomad, taimed ega seened) pärinevad temalt.

George Evelyn Hutchinson (1903–1991)

Väga mõjukas Briti-Ameerika ökoloog ja mõtleja, kellele viidatakse tihti aupaklikult kui „moodsa ökoloogia isale“. Nagu tema põlvkonna õpetlaste puhul tavaline, tegeles ta looduse saladuste lahtimuukimisega väga laial rindel – limnoloogiast, entomoloogiast, ökoloogilise niši teooriast ja süsteemökoloogiast ajaloo, religiooni, filosoofia ja antropoloogiani. Tema oli üks esimesi, kes püüdles ökoloogia matemaatilise teooria poole. Väga olulise osa Hutchinsoni pärandist moodustavad põnevalt kirjutatud, vaimukad ja suure üldistusjõuga teaduslikud esseed, mille najal kasvas omal ajal üles mitu põlvkonda silmapaistvaid ökolooge. Veidi piinlik öelda, kuid tänu oma mõnevõrra haruldasele ja meeste puhul just mitte üldkasutatavale eesnimele pidasin ma seda suurt teadlast pikka aega naiseks, kuni ühe loengu ettevalmistamise käigus sattusin pildile, kus ta oli üles võetud vana mehena. Aga vahet pole, olgu siis mees.

väga lihtne – alguses oli Suur Pauk, ja siis edasine käis juba loodusseaduste järgi.“ Küsiksin siinkohal retooriliselt: „Kes või mis need loodusseadused formuleeris, arvestades, et „paugu“ ajal loodust veel polnud?“ Või: „Kus oli peidus info selle kohta, mis maailma „loomisel“ juhtuma hakkab?“

Ökoloogiaseadused ei formuleerunud muidugi kohe maailma käivitumisel. Algse definitsiooni kohaselt on ökoloogia teadus organismide ja keskkonna vahelistest suhetest (Ernst Haeckel, 1834–1919). Hiljem on ökoloogiateadusele ka uusi võimalikke definitsioone pakutud, tuntuim neist ehk Ameerika ökoloogi Eugene P. Odumi (1913–2002) oma: „Ökoloogia on teadus elussüsteemide struktuurist ja funktsioonist.“ Nii või teisiti, ilma organismideta pole ka ökoloogiat. Seega sai ökoloogiline „tants“ alguse koos esimeste elusorganismide tekkimisega või saabumisega Maale ligikaudu neli miljardit aastat tagasi. Üks tark ökoloog G. Evelyn Hutchinson (1903–1991) on öelnud: „Evolutsioon on see näidend, mida mängitakse ökoloogilises teatris.“ Järgmistes palades on põgusalt riivatud nende näidendite sisu, mida ökoloogilises teatris seni on mängitud.

16 ••• Ökoloogia võhikutele