Demografisen aineiston puutteiden vaikutukset mallinnettaessa maan alla piilevien kasvien ekologiaa

Lajien yleisyyteen ja levinneisyyteen vaikuttavia tekijöitä voidaan tutkia populaatiomallien avulla. Mallit ovat yksinkertaistuksia, jotka nojaavat oletuksiin ja siihen, mitkä ekologiset prosessit ja vuorovaikutukset on sisällytetty malliin. Yleisesti populaatiomallit perustuvat demografiseen aineistoon, jossa yksilöiden kehittymistä ja kohtaloa seurataan useiden kasvukausien ajan.

Lajien tai tutkimusresurssien asettamat rajoitukset voivat johtaa siihen, että aineisto on puutteellista. Tämä taas voi vaikuttaa mallin rakennuspalikoiden eli elinkiertoparametrien, kuten kuolleisuuden tai lisääntymisen, arvioihin. Populaatiomallien avulla voidaan ennustaa esimerkiksi populaatiokoon muutoksia. Tai niiden avulla voidaan vastata lajien evoluutioon liittyviin kysymyksiin kuten, millaisissa tilanteissa lajin suorituskyky heikkenee sen ikääntyessä.

Populaatiomalleja hyödynnetään laajasti niin suojelubiologiassa kuin evoluutioekologiassakin. Tämän vuoksi tulisikin kattavammin arvioida populaatiomallin oletusten ja valitun rakenteen mahdollisia vaikutuksia mallien tuottamiin ennusteisiin.

Väitöstutkimuksessa tarkasteltiin aineiston puutteiden vaikutuksia mallinnettaessa kasvien ekologiaa keskittyen kolmeen tapaukseen. Ensimmäisessä osassa tutkittiin kasvilajeja, joilla on taipumus jäädä maan alle useammaksi vuodeksi. Tällaisesta piilevästä yksilöstä ei tiedetä, onko se elossa vai kuollut. Puuttuva informaatio on aikaisemmissa tutkimuksissa korvattu oletuksilla kasvin kohtalosta. Tutkimuksessa analysoitiin erilaisten oletusten vaikutuksia populaatiomallin parametreihin ja mallin ennusteisiin.

Toisessa osassa puuttuva informaatio oli kasvien ikä. Ikä on oleellinen tieto, kun tutkitaan vanhenemisen vaikutuksia yksilön suorituskykyyn, kuten elossa säilymiseen ja lisääntymiseen. Tällaisissa tapauksissa ikäriippuvat parametrit voidaan johtaa epäsuorasti yksilöiden kehitysvaiheiden eli tilojen avulla. Väitöstutkimuksessa selvitettiin, miten tulokset muuttuvat, jos tiedetään kasvin ikä, kasvin tila, tai molemmat. Lisäksi verrattiin näihin parametreihin perustuvien populaatiomallien ennusteita toisiinsa.

Kolmannessa osassa tarkasteltiin haasteita, jotka liittyvät ympäristötekijöiden vaikutusten tutkimiseen. Luotettavien tulosten saaminen vaatii pitkiä aikasarjoja, joita ei aina ole saatavilla. Tutkimuksessa selvitettiin, voiko pitkän aikasarjan korvata lyhyemmällä, useammasta paikasta kerätyllä aineistolla. Lopuksi pohdittiin, miten väitöstutkimuksen tulokset vaikuttavat kasvien populaatiomalleista tehtäviin ekologisiin ja evolutiivisiin tulkintoihin.

Tulokset osoittavat, että monet lajien ekologiaa kuvaavat suureet eivät ole herkkiä aineiston puutteille. Populaation kasvukerroin, sukupolven pituus tai elinikäinen jälkeläistuotto riippui vain vähän tai se ei riipu lainkaan kasvien tilasta tehdyistä oletuksista tai siitä, perustuuko malli kasvin ikään, tilaan tai molempiin. Toiset mallien ennusteet, kuten lisääntymisarvo ja kasvukertoimen sensitiivisyys mallin parametreille, olivat herkempiä.

Toisaalta aineiston puutteet voivat vaikuttaa elinkiertoparametrien arvioihin. Esimerkiksi elossa säilymisen todennäköisyys riippuu siitä, mitä oletamme maan alla piileville kasveille tapahtuneen (onko se kuollut vai elossa). Vastaavasti kasvin ikääntymisen vaikutusta elinkiertoparametreihin ei aina voida mallintaa luotettavasti, jos kasvin ikä johdetaan kasvin tilaan perustuvasta mallista. Lisäksi ympäristötekijöiden ja elinkiertoparametrien suhdetta mallinnettaessa aikasarjan pituus voi olla kriittinen tekijä, jota ei välttämättä voi kompensoida mittaamalla lyhyempiä aikasarjoja useammasta populaatiosta.

Vaikka tarkempi demografinen aineisto tuottaisikin luotettavampia tuloksia demografiaa kuvaaville lukuarvoille, yksinkertaistetumpi populaatiomalli voi olla riittävä, etenkin, jos resurssit ovat rajalliset tai tarkentavaa tietoa ei ole mahdollista kerätä.