Tulitikkuleikit, ilmastonmuutos ja liekehtivät lomakohteet: pikakurssi kausaalisen selittämisen problematiikasta

Ilmakuva metsäpalosta yöllä.
Kuva: Mostphotos

Keskikesä pohjoisella pallonpuoliskolla. Uutisotsikoita hallitsevat eteläisen Euroopan kuumuus ja maastopalot. Myös sosiaalisessa mediassa on kuumaa: nahistellaan siitä, onko maastopalojen syynä globaali ilmastonmuutos vai huolimaton tulenkäyttö. Rapsakka 40 celsiusasteen lämpötila ei näet itsekseen metsää sytytä. Tähän tarvitaan ulkoinen tulenlähde – ihmisen toiminta.

Tieteenfilosofi on tästä mielissään. Ei tukahduttavista helteistä. Tai maastopaloista. Ilmastonmuutoksesta puhumattakaan. Vaan somenahistelusta. Se on nimittäin kuin suoraan tieteenfilosofian oppikirjasta.

Tieteen keskeisenä tehtävänä voidaan ajatella olevan maailman tieteellinen selittäminen. Kenties asioille voidaan antaa erilaisia selityksiä, mutta tiede pyrkii niiden tieteelliseen – objektiiviseen ja totuudenmukaiseen – selittämiseen. Keskeisenä tieteellisen selittämisen muotona on taas kausaalinen selittäminen: tiede pyrkii identifioimaan havaitsemiemme ilmiöiden ja lainalaisuuksien syitä. Miksi näin? Yksinkertaisesti siksi, että ymmärrys maailmassa vallitsevista syy-seuraussuhteista antaa meille mahdollisuuden vaikuttaa maailmaan: voimme saada aikaan toivottuja asioita, estää epätoivottuja.

Kausaalinen selittäminen on kuitenkin filosofisesti ongelmallista. Keskeisin ongelma muotoillaan nykykeskustelussa kutakuinkin näin:

Raapaiset tulitikun, ja saat sen syttymään. Haluat sanoa: ”raapaisuni aiheutti tulitikun syttymisen”. Kuitenkin: tulitikku syttyi vain, koska ilmassa oli riittävästi happea. Miksi et sano: ”ilmassa oleva happi aiheutti tulitikun syttymisen”? Kysymys siis kuuluu: tulisiko tulitikun syttymisen syynä pitää sen raapaisua vai ympäröivän ilman happipitoisuutta?

Tunnistamme siis yhtäältä kausaaliset relevantit tekijät, ja toisaalta taustaolosuhteet, joiden vallitessa tietyt kausaalisuhteet realisoituvat. Näyttää siltä, että olemme tekemisissä kahden radikaalisti erilaisen asian kanssa. Tämä erottelu on kuitenkin ongelmallinen. Ei ensinnäkään ole selvää, mihin se perustuu. Ja toiseksi, muutoksilla yhdentyyppisissä asioissa voi olla yllättäviä seurauksia toisentyyppisiin asioihin – kuten ympäröivän ilman happipitoisuuden muutoksilla siihen, pidämmekö tulitikun syttymisen syynä sen raapaisua vai ilman happipitoisuutta.

Tämä klassinen tieteenfilosofinen kysymyksenasettelu voidaan nyt korvata somenahistelulla maastopalojen syistä. On kaksi leiriä. Yhtäältä se, joka korostaa taustaolosuhteiden (ilmastonmuutoksen, hapen) roolia maastopalojen syynä. Toisaalta se, joka korostaa sellaisena tapahtumia (tulitikun raapaisua, ihmisten toimintaa), jotka sattuvat tapahtumaan näiden olosuhteiden vallitessa. Kumpi leiri on oikeassa? Molemmat. Tarkemmin sanoen: molemmat näkökulmat ovat perusteltuja. Siksi nahistellaan.

Ei tietenkään pitäisi olla epäselvyyttä siitä, kuinka ilmastonmuutos ja maastopalot ovat yhteydessä toisiinsa: ilmasto muuttuu, ja on lämpimämpää kuin ennen, mikä kuivattaa maastoa aiempaa enemmän, mikä luo olosuhteet, joissa ennen vaarattomalla inhimillisellä toiminnalla on nyt merkittävällä todennäköisyydellä katastrofaaliset seuraukset. Tällaista kuvausta maailmasta on perusteltua pitää tieteellisenä tosiasiana. Mutta filosofinen kysymys kuuluu: kuinka päädymme tällaiseen kuvaukseen, ja kuinka erottelemme taustaolosuhteet ja kausaalisesti relevantit tekijät toisistaan?

Miten vastata tähän filosofiseen kysymykseen? Kukaan ei tiedä. Ei ole olemassa yleisesti hyväksyttyä ratkaisumenetelmää, jolla voisimme jakaa mielivaltaisen systeemin taustaolosuhteisiin ja kausaalisesti relevantteihin osatekijöihin. Joitakin hyödyllisiä huomioita voidaan kuitenkin tehdä.

Ensiksi, kun hahmotamme maailmaa kausaalisesti, jaamme sen implisiittisesti systeemien ja osasysteemien hierarkiaan. Kun sanomme ”X aiheuttaa Y:n”, tarkoitamme jotakin sellaista kuin ”jos tarkastelemme todellisuuden T aitoa osasysteemiä S, niin voidaan todeta, että S:ssä Y:n muutokset ovat riippuvaisia siitä, kuinka X:ää muutetaan”. Selittäessämme maailmaa kausaalisesti jaamme siis todellisuuden taustatekijöihin (T) ja tarkastelumme kannalta relevanttiin systeemiin (S), jonka osatekijöitä manipuloidaan (T:stä käsin). Jos joidenkin osatekijöiden välillä todetaan olevan systemaattinen riippuvuussuhde, niiden voidaan olettaa olevan kausaalisessa suhteessa toisiinsa.

Tämä on tietysti hyvin ihmiskeskeinen käsitys kausaatiosta: kausaalisuhteet ovat riippuvaisia meidän – ihmisten, tiedeyhteisön – kyvystä manipuloida todellisuutta (tehdä interventioita johonkin sen oletettuun osasysteemiin S). Mutta miksi näin olisi? Eikö ole oikein ajatella, että kausaatio on meistä riippumatta tuolla jossakin? Eikö esimerkiksi ole oikein sanoa, että ”meteoriitin syöksyminen maahan oli syy dinosaurusten kuolemaan”, vaikka kukaan ei koskaan tätä tapahtumaa todistanut, puhumattakaan siitä, että olisimme olleet tätä tapahtumakulkua manipuloimassa? Ei ole selvää, miten näihin kysymyksiin pitäisi vastata.

Toiseksi, ja edeltävään liittyen, näyttää ilmeiseltä, että erilaiset ihmisen toimintaan liittyvät normatiiviset seikat vaikuttavat intuitioihimme siitä, minkälaisia asioita pidämme asioiden ”oikeina syinä”. Suomen kielessä sanat ”syy” ja ”syyllinen” tai ”syypää” ovatkin paljastavasti kytköksissä toisiinsa: etsiessämme asioiden syitä, haemme usein tekijöitä – moraalisia agentteja – joita voisimme ”syyttää”. Itse näen, että tämä kytkeytyy nimenomaan pyrkimykseemme paikantaa tekijöitä, joita manipuloimalla voimme muokata maailmaa haluamaamme suuntaan (Pernu 2022). Tästä syystä näen myös ”tieteen” ja ”ideologian” kategorisen erottelun fundamentaalisti problemaattisena (Pernu 2021). Tulitikkujen käsittelyyn on helpompi vaikuttaa kuin ilman happipitoisuuteen tai ilmastonmuutokseen, ja siksi paikannamme ”oikean syyn” helposti tähän.

Kolmanneksi, on suuri mysteeri, mistä maailmassa havaitsemamme kausaalisuhteet pullahtavat esille. Fundamentaalifysiikan ei nimittäin tyypillisesti ymmärretä käsittelevän kausaalisuhteita, vaan fysikaalisten muuttujien matemaattisia suhteita. Fundamentaalit luonnonlait ovat myös ajan suunnan muutoksen suhteen invariantteja – ne pysyvät samoina pyöritämmepä me tapahtumakulkuja eteen- tai taaksepäin. Kausaalisuhteet ovat taas ajallisesti suuntautuneita suhteita par excellence (tyypillisesti: syyt edeltävät seurauksia). Tieteenfilosofiassa onkin vahva perinne, jonka mukaan kausaalisesta terminologiasta tulisi kokonaan luopua – Bertrand Russellin klassisten sanojen mukaan kausaation käsite on ”menneen ajan reliikki, joka on hengissä, kuten monarkia, vain siksi, että sen ei virheellisesti uskota olevan haitaksi” (Russell 1913, s. 1).

Täytyy kuitenkin todeta, että ei ole lainkaan selvää, että fundamentaalifysiikka ei käsittele kausaalisuhteita (esim. Frisch 2014). Tuorein fysiikan Nobel-palkintokin myönnettiin kvanttilomittumisilmiön tutkimuksesta – ilmiön, jota meidän on vaikea hahmottaa siksi, että sen perusteella maailmassa näyttää olevan ”kaukovaikutusta”, avaruudellisesti erillisten partikkeleiden vuorovaikutusta (jo Bellin (1964, 1966) varhaisten teoreettisen tuloksen mukaan kvanttifysiikka on väistämättä epälokaalia). Anton Zeilinger – yksi kolmesta vuoden 2022 Nobel-palkitusta – totesikin aikanaan keskustelussa allekirjoittaneen kanssa, että ”kausaalisen selittämisen tutkiminen on erittäin tärkeätä”.

Tulisiko maastopaloja koskevassa keskustelussa huomion siis kiinnittyä ihmisten tulenkäsittelyyn vai ilmastonmuutokseen? Molempiin. On kuitenkin filosofisesti huomionarvoista, että tieteellisen kehityksen yhtenä keskeisenä suuntana näyttää olevan siirtyminen yksittäisten kausaalisuhteiden tutkimuksesta niiden taustatekijöiden ymmärtämiseen. Tämä liittynee erilaisten menetelmien kehittymiseen, joiden avulla pystymme täsmällisemmin tutkimaan kompleksisia, populaatiotason ilmiöitä. Tästä johtuu myös se, että maastopaloista keskusteltaessa painopiste on nyt siirtymässä yksittäisten ihmisten toiminnasta ilmastonmuutokseen. Tällaisia vuorovaikutussuhteita on vain vaikea hahmottaa – juuri siksi, että ne ovat tavattoman kompleksisia. Ennustankin nahistelun jatkuvan.

 

Tuomas Pernu.Tuomas K. Pernu
Tieteenfilosofian ja tutkimusetiikan yliopistonlehtori
Yhteiskuntatieteiden laitos, Itä-Suomen yliopisto

 

 

Viitteet

Bell, John S. (1964). “On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox”. Physics 1, s. 195-200.

Bell, John S. (1966). “On the problem of hidden variables in quantum mechanics”. Reviews of Modern Physics 38, s. 447-452.

Frisch, Mathias (2014). Causal Reasoning in Physics. Cambridge: Cambridge University Press.

Pernu, Tuomas K. (2021). ”Tiede on empirian ja ideologian kokonaisuus”. UEF Puheenvuoroja Blogi 15.04.2021.

Pernu, Tuomas K. (2022). ”Harkinta, teko, seuraus: kausaalinen ja juridinen vastuu rikosoikeudessa”. Teoksessa E. Yli-Hemminki, S. Melander & K. Nuotio toim., Rikoksen ja rangaistuksen filosofia. Helsinki: Gaudeamus.

Russell, Bertrand (1913). “On the notion of cause”. Proceedings of the Aristotelian Society 13, s. 1-26.

 

Säännöllinen liikunta suojaa mielenterveysongelmilta – yksittäinenkin kerta vähentää ahdistusta

Alkuvuodesta 2023 julkaistiin laaja katsaus fyysisen aktiivisuuden vaikutuksista masennukseen ja ahdistuneisuuteen. Liikuntalääketieteen tutkijoille hyödyt eivät tulleet yllätyksenä. Jo vuosikymmenien ajan olemme olleet tietosia liikkumisen positiivisista vaikutuksista henkiseen hyvinvointiimme.

Osalle ihmisistä hyödyt ovat tuttuja myös arkielämässä. Saamme energiaa, arkiset huolet häviävät taka-alalle ja poistuvat mielestämme, kun liikumme. Tähän porukkaan kuuluvat ihmiset ovat usein jo lapsuudesta asti tottuneet liikkumaan ja nauttivat liikunnan tuomasta ilosta lähes päivittäin.

Nyky-yhteiskunta haastaa kuitenkin kiireellään ja suorituskeskeisyydellään niin lapsia ja nuoria kuin aikuisväestöäkin. Kiireen ja stressin keskellä on hyvin helppo unohtaa liikunta ja liikkuminen, elleivät ne ole vakiintuneet olennaiseksi osaksi arkea.

Helpotusta stressiin

Tutkimusten perusteella tiedetään, että kroonistunut stressi altistaa mielenterveydenhäiriöille. Toisaalta tiedämme, että liikunnalla on helpottava vaikutus stressiin.

Liikunta aiheuttaa mielihyvän tunnetta, lisää dopamiinitasojamme, parantaa keskittyneisyyttämme sekä lisää noradrenaliinin ja serotoniinin pitoisuuksia. Nämä kaikki vaikuttavat masennusoireita vähentävästi.

Liika liikunta voi tosin olla joskus pahastakin. Tämäkin pitää muistaa, kun puhutaan liikunnan ja liikkumisen terveyshöydyistä. Kaikki ihmiset eivät koe liikunnan tuovan heille mielihyvää.

Mielihyvän tunteeseen voi myös jäädä koukkuun. Ihminen haluaa yhä useammin endofiniryöppyjä, jolloin syntyykin riippuvuustila.

Vähäinen fyysinen aktiivisuus puolestaan osalla johtaa mielenhyvinvoinnin heikkenemiseen. Toisaalta masentuneisuus voi olla syy liikkumattomuuteen.

Liikuntaa vai lääkkeitä?

Miten sitten voisimme liikunnan avulla ja liikunnallisella elämäntavalla hoitaa myös mielemme hyvinvointia?

Optimaalista olisi, jos kokisimme olevamme tuottavia, meillä olisi hyvät suhteet läheisiimme ja muihin ihmisiin ja osaisimme selviytyä vastoinkäymisistä.

Näin ei vain valitettavasti ole kaikkien kohdalla. Jos ihminen esimerkiksi sairastaa masennusta, hän ei koe mielihyvää tai nautintoa. Hän menettää kiinnostuksen jopa aiemmin mukavaksi kokemiinsa asioihin, kärsii ruokahalu- ja unihäiriöstä eikä pysty keskittymään.

Maailmanlaajuisesti on arvoitu, että noin 15 prosentilla ihmisistä on riski sairastua masennukseen. Usein oireita aletaan hoitaa lääkkeillä ja unohdetaan muut ei-lääkkeettömät keinot, kuten liikunta.

Masennusoireiden osalta löytyy vahvaa näyttöä siitä, että paljon liikkuvat ihmiset sairastuvat masennukseen harvemmin kuin vähemmän liikkuvat. Tämä pitää paikkansa myös yläasteikäisten nuorten kohdalla.

Keväällä Itä- Suomen yliopiston suuressa, lähes 33000 nuorta käsittäneessä tutkimuksessa havaittiin, että eniten liikkuvilla nuorilla mielenterveysoireilun todennäköisyys oli pienin. Vapaa-ajan liikunnalla on siis merkittävä rooli nuorten hyvinvoinnin kannalta.

Joukkuelajeilla myönteisin vaikutus

Lasten ja nuorten mielenterveysongelmat ovat lisääntyneet huolestuttavasti niin Suomessa kuin maailmalla. Tämä heijastuu myös aikuisuuteen aiheuttaen ongelmia niin fyysiseen, henkiseen kuin sosiaaliseenkin hyvinvointiin.

Tutkimusten perusteella mielenterveyttä voidaan parhaiten pitää yllä säännöllisellä liikunnalla. Jo yksittäinenkin liikuntakerta vähentää ahdistuneisuutta. Vaikutus on kuitenkin ohimenevä, jos liikunta ei ole säännöllistä.

Vuonna 2018 tehty jättitutkimus osoitti, että kaikenlainen liikunta oli hyväksi, samoin kotityöt. Monista muista tutkimuksista poiketen joukkuelajeilla oli myönteisin vaikutus mielenterveyteen.

Tästä näkökulmasta uuden hallitusohjelman Suomi liikkeelle -ohjelman ehdotus lisätä pallo mukaan äitiyspakkaukseen ei kuulosta yhtään hassummalta idealta.

Ei kannata myöskään unohtaa luonnon ja luontoliikunnan merkitystä mielen hyvinvoinnille niin stressin vähentäjänä kuin rentoutumis- ja virkistymiskeinona. Onneksi Suomessa lähes kaikilla on mahdollisuus päästä luontoon tai viheralueille melkein kotioveltaan.

Mika Venojärvi
Terveysliikunnan dosentti
Biolääketieteen yksikkö, Itä-Suomen yliopisto

Kirjoitus on julkaistu alunperin MustRead Akatemia -verkkopalvelussa.

 

Ilmastonmuutos voi tehdä soista valtavan päästölähteen, mutta voiko hiilensidonta myös lisääntyä?

Suot peittävät vain kolme prosenttia maapallon maapinta-alasta, mutta ne varastoivat jopa 30 prosenttia kaikesta maaperän hiilestä. Suot alkoivat kerryttää hiilivarastojaan jo 10 000 vuotta sitten, viimeisimmän jääkauden päättyessä.

Vuosituhansien saatossa turpeen hidas kertyminen on tehnyt soista merkittäviä hiilivarastoja. Soiden korkea vedenpinta hidastaa eloperäisen aineksen hajoamista niin, että se on hitaampaa kuin kasvien uusien lehtien, juurien ja varsien tuottaminen.

Suomen laajat suoalueet ovat hyvä esimerkki siitä, miten kostea ja viileä ympäristö edistää turpeen kertymistä. Ilmastonsa ansiosta pohjoiset alueet ovat tärkeitä hiilen varastoijia.

Juuri pohjoisilla alueilla ilmasto on muuttumassa erityisen nopeasti. Ilmaston lämmetessä kasvit kasvavat nopeammin, mikä lisää veden haihtumista. Soiden veden pinnan ennustetaan laskevan tästä syystä 8–22 senttimetriä, mikä uhkaa muuttaa näiden alueiden hiilivarastojen toimintaa.

Vedenpinnan taso vaikuttaa sekä kasvien kasvuun että hajotukseen. Muutosten voimakkuus vaihtelee suotyypeittäin.

Paksun rahkasammalkerroksen peittämät suot ovat vakaampia kuin herkemmät ja monimuotoisemmat sarasuot. Niillä kasvien kasvu kiihtyy ja uudet, nopeakasvuiset lajit valtaavat alaa. Samalla turpeen hajoaminen kuitenkin nopeutuu ja enemmän hiilidioksidia vapautuu ilmakehään.

Metaani ja hiilidioksidi avainasemassa

Suot ovat metaanin ja hiilidioksidin luontaisia lähteitä. Siitä huolimatta ne ovat historiansa aikana ehtineet kerryttää hiiltä niin paljon, että kokonaisvaikutus ilmastoon on ollut viilentävä.

Sama voi jatkua, mikäli tämä hiilivarasto onnistutaan säilyttämään.

Suuri hiilivarasto tarkoittaa kuitenkin samalla potentiaalia päästää paljon kasvihuonekaasuja ilmakehään. Soiden kasvihuonekaasut ovat pääosin peräisin turpeen hajoamisesta.

Sekä metaani että hiilidioksidi ovat keskeisiä suotutkimuksessa erityisesti ilmastoa lämmittävän vaikutuksensa takia.

Kun suo kuivuu maankäytön tai ilmastonmuutoksen seurauksena, sen hiilidioksidipäästöt kasvavat. Arviot päästöjen suuruudesta vaihtelevat riippuen suotyypistä ja siitä, miten paljon vedenpinta laskee.

Metaania sen sijaan syntyy hapettomissa olosuhteissa, eli kosteammat suot ovat suurempia metaanin lähteitä kuin kuivemmat. Lämpeneminen itsessään lisää metaanin tuotantoa ja tekee sitä säätelevistä prosesseista entistä monimutkaisempia.

Mikrobiyhteisö on avainasemassa soiden metaanituotannossa ja turpeen hajotuksessa. Lämpeneminen ja kuivuminen yhdessä muuttavat soiden mikrobiyhteisöjen toimintaa tavoilla, joita ei täysin tunneta. Tällä saattaa olla arvaamattomia vaikutuksia soiden hiilenkiertoon, ja siksi mikrobiyhteisöjä tulisi tutkia lisää.

Kuivuminen vähentää monimuotoisuutta

Hiilenkierron muutosten lisäksi myös soiden ainutlaatuiset eliöyhteisöt reagoivat herkästi muuttuviin vesiolosuhteisiin. Veden laatu ja syvyys määrittävät soiden kasviyhteisöjä, jotka puolestaan tarjoavat elinympäristöjä ja ravintoa monille eläinlajeille.

Suot lisäävät maisemaamme biologista monimuotoisuutta. Niillä esiintyy lajeja, joita ei tavata missään muissa ekosysteemeissä.

Ravinteikkaiden soiden lajisto on erityisen vaateliasta. Tästä syystä ravinteikkaat suot ovat erityisen herkkiä metsittymään kuivumisen seurauksena, ja niiden lajisto on erityisessä vaarassa.

Kun kenttäkokeessa veden pintaa laskettiin vain kymmenen senttimetriä, erikoistuneet suokasvit, kuten tietyt sammaleet ja kukkivat kasvit, katosivat ja korvautuivat metsäympäristöille tyypillisillä lajeilla muutaman vuoden sisällä.

Ravinteikkaat suot onkin tunnistettu Euroopan tasolla uhanalaiseksi ekosysteemiksi. Euroopan jäljellä olevat ravinteikkaat suot, kuten letot, ovat keskittyneet Suomeen ja Ruotsiin. Tämän vuoksi juuri me Suomessa voimme merkittävällä tavalla vaikuttaa näiden ekosysteemien säilymiseen.

Ilmastonmuutos toimii kuin metsäojitus

Me suomalaiset tiedämme hyvin, että suon ojittaminen lisää maan tuottavuutta. Meillä on ojitettu soita maatalouskäyttöön vuosisatojen ajan. Metsäojitusta harjoitettiin paljon toisen maailmansodan jälkeen.

Ilmastonmuutoksen aiheuttamalla kuivumisella voi olla samansuuntainen
vaikutus kuin metsäojituksella: se voi lisätä kasvien kasvua ja fotosynteesiä erityisesti ravinteikkailla soilla.

Kun veden pinta painuu syvemmälle, lisääntynyt turpeen hajotus vapauttaa ravinteita kasvien kasvuun. Samalla turpeesta vapautuu hiilidioksidia ilmakehään.

Tuoreen tutkimuksen mukaan kuivumisen jälkeen kasvien kasvu kiihtyy. Suolle ilmestyy kasveja, jotka ovat tehokkaampia yhteyttäjiä. Nämä vaikutukset koskevat pääasiassa putkilokasveja. Kuivuminen ei siis hyödytä rahkasammalten tuottavuutta.

Soiden kuivumisen lopullinen ilmastovaikutus on vielä epäselvä. Tarvitaan lisää pitkäaikaisten kenttäkokeiden ja mallinnusten yhdistämistä ennen kuin selviää, kompensoiko kasvien kasvun kiihtyminen turpeen hajotuksen nopeutumista ja mikä vaikutus on suotyypillä ja kuivumisen intensiteetillä.

Suotutkimus mukana globaalissa yhteisössä

Ilmastonmuutoksen vaikutuksia eri luonnonjärjestelmiin pyritään seuraamaan kansainvälisen seurannan ja tutkimusyhteistyön avulla.

Itä-Suomen yliopiston Peat&Trees-tutkimusryhmä osallistuu ICOSin (Integrated Carbon Observation System) ja ANAEE-verkoston (Analysis and Experimentations on Ecosystems) työhön ja tuottaa havaintoja laajemmalle tiedeyhteisölle maailmanlaajuisesti.

Kansainvälisen yhteistyön ja kumppanuuksien avulla tutkimusryhmä pystyy selvittämään, miten Suomessa havaitut muutokset vertautuvat maailmanlaajuisiin kehityssuuntauksiin ja miten ne vaikuttavat ilmastonmuutoksen suuriin haasteisiin.

Nicola Kokkonen
Väitöstutkija, Peat&Trees-tutkimusryhmä, Itä-Suomen yliopisto