Matemaattiset mallit selittävät luonnon monimuotoisuutta (Väitös: FM Tuomas Nurmi, 13.3.2015, sovellettu matematiikka)
Matemaattisten mallien avulla evoluutiota voi tutkia sellaisissakin tilanteissa, joissa kokeellinen tutkimus on käytännöllisistä tai eettisistä syistä mahdotonta. Turun yliopistossa väittelevä Tuomas Nurmi kehitti malleja, joiden avulla voidaan oppia ymmärtämään luonnon monimuotoisuuden syntyyn vaikuttavia tekijöitä.
Nurmen kehittämät mallit mahdollistavat ekologisten resurssien käytössä tapahtuvan erikoistumisen evoluution tutkimisen. Matemaattisen mallinnuksen näkökulmasta resursseiksi voidaan ravinnon ja suojapaikkojen lisäksi mieltää esimerkiksi loiseläinten isännät tai sirpaloituneen ympäristön erilaiset asuinalueet.
Väitöstutkimuksessaan Nurmi sovelsi adaptiivisen dynamiikan työvälineitä tilanteeseen, jossa vaihtoehtoisia resursseja on kaksi. Adaptiivinen dynamiikka on teoreettisen biologian ala, jossa ekologisten prosessien vaikutus pyritään huomioimaan mallinnettaessa evoluution etenemistä. Nurmi tutki, millaiset olosuhteet suosivat yhteen resurssiin erikoistumista ja millaisissa olosuhteissa evoluutio johtaa generalismiin, eli tilanteeseen, jossa yksilö käyttää molempia resursseja tasapuolisesti.
– Luonnon monimuotoisuuden synnyn ymmärtämisen kannalta mielenkiintoisimpia ovat kuitenkin tilanteet, joissa evoluutio johtaa kolmen strategian yhteiseloon. Tutkin kahta mekanismia, jotka mahdollistavat generalistin ja kahden spesialistin yhteiselon, vaikka spesialistit käyttävätkin omaa resurssiaan generalisteja tehokkaammin, Nurmi kertoo.
Yhteiselo voi perustua populaatiokokojen vaihteluun tai metapopulaatiorakenteeseen
Generalistien ja spesialistien yhteiselo voi Nurmen mukaan perustua populaatiokokojen jaksolliseen tai kaoottiseen vaihteluun. Mikäli eri resursseihin erikoistuneiden spesialistien populaatiokoot vaihtelevat eritahtisesti, voi generalistipopulaatio olla elinkelpoinen, koska kahta resurssia käytettäessä vaihtelu resurssien saatavuudessa on pienempää kuin vain yhtä resurssia käyttävillä spesialisteilla.
Generalistien ja spesialistien yhteiselo voi perustua myös metapopulaatiorakenteeseen. Metapopulaatiossa elinkelpoinen alue on jakautunut erilaisiksi asuinalueiksi, joissa elävät paikalliset populaatiot vaikuttavat toisiinsa ainoastaan muuttoliikkeen välityksellä. Tällöin on luonnollista, että erilaiset erikoistumisstrategiat voivat tulla vallitseviksi erityyppisissä asuinalueissa.
Evoluutio voi johtaa spesialistien ja generalistien yhteiseloon erityisesti tilanteissa, joissa myös muuttotodennäköisyys voi kehittyä luonnonvalinnan ohjaamana. Tällöin harvoin muuttavat spesialistit elävät yhdessä usein muuttavien generalistien kanssa.
***
Perjantaina 13. maaliskuuta 2015 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Publicum, Pub2-sali, Assistentinkatu 7, Turku) julkisesti tarkastettavaksi FM Tuomas Nurmen väitöskirja ”Adaptive dynamics of resource specialization” (Resurssien käytön adaptiivinen dynamiikka). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Sebastian Schreiber Kalifornian yliopistosta Yhdysvalloista ja kustoksena dosentti Kalle Parvinen Turun yliopistosta.
FM Tuomas Nurmi on syntynyt 1975 Salossa ja kirjoittanut ylioppilaaksi 1994 Hermannin lukiosta. Filosofian maisteriksi Nurmi valmistui 2001 Turun yliopistosta, jossa hän parhaillaan toimii tohtorikoulutettavana. Väitös kuuluu sovelletun matematiikan alaan.
Väitöskirjan myynti: Turun yliopiston verkkokauppa UTUshop, https://utushop.utu.fi/c/2-annales-universitatis-turkuensis/