JYUnity

Mustan parina punaista, keltaista tai valkoista… täpläsiilikkään (Arctia plantaginis) siiveniskuissa välähtävät vahvat värit. Perhonen on karismaattinen ja sen perässä tutkijatohtori Ossi Nokelainen on valmis matkaamaan pitkienkin matkojen taakse. Sen siipien väreissä piilee tietoa, joka kiinnostaa eläinten viestinnän tutkijoita.

Nokelainen on kiertänyt etsimässä lajin edustajia Suomessa, Ruotsissa, Virossa ja Georgiassa, muut akatemiaprofessori Johanna Mappesin tutkimusryhmän jäsenet myös Japanissa ja Pohjois-Amerikassa. Täpläsiilikäs on yleinen laji pohjoisella pallonpuoliskolla.

Populaatioista Nokelainen on pyydystänyt tarpeellisen määrän yksilöitä tutkimuksia varten. Näytteistä hän mittaa laboratoriossa kameran ja spektrofotometrin avulla täpläsiilikkäiden siipivärejä. Tämän lisäksi yksilöistä kerätään geneettiset näytteet sekä näytteet perhosen puolustuskemikaaleista.

”Täpläsiilikäs kertoo huomiota herättävällä värityksellään puolustuskyvystään. Se tuottaa kemiallisia puolustusaineita ja on pahanmakuinen monille saalistajille. Lähtökohtainen ajatus on, että yhdenmukainen varoitusväritys auttaa suojautumaan saalistajilta, sillä ne oppivat helpommin välttämään tuttua väriyhdistelmää”, kertoo Nokelainen.

Tätä olettamusta täpläsiilikkäät eivät kuitenkaan tiukasti noudata: lajin värityksessä esiintyy huomattavaa maantieteellistä vaihtelua. Esimerkiksi Georgiassa täpläsiilikkäät ovat väritykseltään pääosin punaisia, Skotlannissa keltaisia ja Virossa valkoisia.

Maantieteellisen vaihtelun lisäksi värieroja ilmenee jo saman populaation sisälläkin. Suomessa tavataan sekä kahta valkoista että yhtä keltaista koirasmuotoa, jonka lisäksi naaraat ovat pääosin kelta-, oranssi- tai punasiipisiä. Halki populaatioiden värimuotojen lukusuhteet muuttuvat.

Kysymys kuulukin: miksi näin käy?

Syitä värieroille on haettava laajasta joukosta mahdollisia selityksiä. Tärkeintä yksittäistä tekijää on vaikeaa nimetä, sillä biologiset vuorovaikutussuhteet ovat monimutkaisia. Periytyvällä värillä on väliä perhosen kohtalon kannalta monessa asiassa.

”Väritys vaikuttaa monella tavalla yksilön kelpoisuuteen, kun ne kommunikoivat lajitovereiden kanssa tai suojautuvat saalistajilta. On tutkittava, löytävätkö koiraat tietynvärisiä naaraita parhaiten, valitsevatko naarat useammin tietynvärisiä koiraita ja mikä väri on hyvä suoja- tai varoitusväri erilaissa olosuhteissa.

”Hyönteisillä väritykseen käytettävät pigmentit voivat myös vaikuttaa immunologian kautta puolustautumiseen taudinaiheuttajilta. Lisäksi väri vaikuttaa perhosen lämmönsäätelyyn ja siipien kestävyyteen; tummat värit lämmittävät ja ovat usein pintarakenteeltaan lujempia”, kertoo Nokelainen.

Tutkija sanoo, että ilmastonmuutoksen edetessä vaaleammat, ”viileät” sävyt saattavat yleistyä vaihtolämpöisten hyönteisten värityksessä. Väritutkimuksen avulla voidaankin havainnoida geneettistä monimuotoisuutta ylläpitäviä tekijöitä ja sitä, miten eläimet sopeutuvat muuttuvaan ympäristöön.

Perhosen värien selvittäminen vaatii tarkkoja mittausmenetelmiä

Perhosen siipien väri syntyy siipisuomuista ja niissä olevissa väripigmenteistä. Ne heijastavat valon aallonpituuksia eri tavoin.

Laboratoriossa Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksella Nokelainen on asettunut mittalaitteiden äärelle. Nokelainen kuvaa siivet ensin kameralla, tulkitsee tietokoneen kuva-analyysin tuottamaa tietoa väreistä ja luokittelee perhoset värimuotojen mukaisesti ryhmiin.

Seuraavaksi Nokelainen mittaa siipeä spektrofotometrillä, ja saa tarkemmin selville, miten siipi heijastaa ihmissilmille näkymätöntä ultraviolettivaloa. Värillä on siihen suora yhteys: siiven pinnan tummat väripigmentit sitovat ja vaaleat heijastavat enemmän.

Saalistajalle ja lajitoverille valon heijastumisella on erilainen viesti:

”Linnut näkevät hyvin punaisia sävyjä, joita puolestaan täpläsiilikkäät eivät kovinkaan hyvin näe. Punaiset ja keltaiset sävyt ovat tehokkaampia varoitussignaaleja lintusaalistajille, kun taas lyhyet, ultraviolettivaloa heijastavat sävyt ovat tehokkaampia lajitovereille viestinnässä. Näin ollen voimme tutkia, miten eri populaatioissa panostetaan viestintään lajitovereille tai saalistajille ja miten näihin liittyvät väriyhdistelmät kehittyvät ajan saatossa”, kertoo Nokelainen.

Lopullinen signaali väristä syntyy vasta katsojansa – saalistajan tai lajitoverin – aivoissa. Verkkokalvon fotoreseptorit lähettävät sähköisen viestin väristä aivoihin tulkittavaksi.

Aina eläin ei näytä toimivan kuten sen oletetaan näkevän

Tutkijat ymmärtävät jo melko tarkasti, mitä eläimet pystyvät anatomiansa perusteella näkemään. Tämä on saatu selville noin viimeisen 30 vuoden aikana.

Lähivuodet ovat lisänneet työkaluja, joilla tutkijat voivat mallintaa, miltä maailma saattaa näyttää eläimen silmin nähtynä.

Vielä on paljon selvitettävää sen suhteen, miten eläimet käyttävät näköään.

”Emme vielä täysin ymmärrä linkkiä sen suhteen, joka yhdistäisi nämä kaksi asiaa: mitä eläimet pystyvät havaitsemaan ja mitä näkemänsä perusteella tekevät”, sanoo Ossi Nokelainen.

”On olemassa esimerkkejä, jotka kertovat, että eläin ei toimi siten, kuten sen oletettaisiin toimivan pelkän näkökyvyn rajoissa. Esimerkiksi eräät syömäkelpoiset perhoset matkivat värityksellään pahanmakuisia perhosia. On mielenkiintoista, että joskus tämän ”huijarisignaalin” tiedetään poikkeavan huomattavasti aidon pahanmakuisen perhosen värityksestä, mutta tästä huolimatta lintu ei nappaakaan saalista. Tämä viittaa syvempään kognitiiviseen päätöksentekoon, kuin pelkään havainnointikykyyn”, kuvailee Nokelainen.

Ossi Nokelaisen tutkimus on osa Jyväskylän yliopistossa tehtävää Suomen Akatemian ”Eläinten värivaihtelun kaunis kirjo”-projektia.