Siirry pääsisältöön

Kun Ferrari Volkkariksi vaihtui – mallinnuskuulumisia susikannan suotuisan suojelutason viitearvotyön tiimoilta

Blogi 2.6.2022 Inari Helle Samu Mäntyniemi

Viime vuonna aloitettu Suomen susikannan suotuisan suojelutason viitearvon määrittely -projekti on kääntynyt loppusuoralle, ja hankkeen tulokset julkaistaan syksyllä. Työn yhtenä tavoitteena on ollut kehittää populaatiomalli, jolla voidaan arvioida susikannan demografista elinvoimaisuutta.

Demografisella elinvoimaisuudella tarkoitetaan populaation kykyä säilyä hengissä yksilöiden syntymisiin ja kuolemisiin ja ympäristöolosuhteisiin liittyvästä satunnaisuudesta huolimatta. Usein suojelubiologisissa tutkimuksissa tavoitteena on määrittää niin sanottu pienin elinvoimainen populaatio, joka pysyy hengissä tietyllä todennäköisyydellä vähintään tietyn ajan. Voidaan siis esimerkiksi kysyä, minkä kokoinen populaatio säilyy elossa 95 prosentin todennäköisyydellä vähintään 100 vuotta.

Pienimmän elinvoimaisen populaation määrittäminen pelkkiin havaintoihin perustuen on mahdotonta, sillä elinvoimaisuuden käsite liittyy tulevaisuuteen, josta ei voi vielä olla havaintoja. Näin ollen asiaa tarkastellaan elinvoimaisuusanalyysin avulla. Analyysissä tutkittavaa populaatiota kuvataan matemaattisella mallilla, jonka avulla populaation kehitystä simuloidaan tulevaisuudessa eteenpäin.

Demografisen elinvoimaisuuden arvioimiseksi suden viitearvoprojektissa on kehitetty populaatiomalli, joka kuvaa Suomessa poronhoitoalueen eteläpuolella elävää susikantaa. Mallin avulla voidaan testata, minkä kokoinen populaation olisi vähintään oltava, jotta se välttäisi sukupuuton vähintään tietyllä todennäköisyydellä.

Jo suunnitteluvaiheessa mallinnustyössä päätettiin käyttää ns. bayesilaista lähestymistapaa, joka mahdollistaa useiden eri tietolähteiden käytön samassa mallissa ja tietämykseen ja aineistoihin liittyvän epävarmuuden läpinäkyvän huomioimisen. Susipopulaatio kuvattiin mallissa reviireillä elävinä laumoina ja pareina sekä reviirien ulkopuolella elävinä yksittäisinä vaeltajina. Tämä rakenne sopii hyvin suden ominaisuuksiin lajina, ja mallissa pystyttiin huomioimaan myös esimerkiksi uusien reviirien syntymisen todennäköisyys kahden suden kohtaamisen myötä.

Työn edetessä törmättiin kuitenkin aikataulurajoitteisiin. Bayesilaisessa mallintamisessa mallin parametrien ratkaiseminen tapahtuu tietokonesimulaation avulla käyttäen Markov chain Monte Carlo (MCMC) -menetelmää. Tässä menetelmässä tehdään vähintään kaksi simulaatiota käyttäen eri alkuarvoja. Kun erilliset simulaatiot päätyvät samaan lopputulokseen, simulaation sanotaan olevan konvergoitunut, ja lopputulosta voidaan pitää teknisesti luotettavana. Vaikka teorian mukaan konvergointi tapahtuu ennemmin tai myöhemmin, siihen kuluva aika voi vaihdella muutamasta sekunnista useisiin kuukausiin eikä aikaa voi etukäteen tarkasti ennustaa. Työn kuluessa huomattiin jo loppusyksyllä 2021, että kehitettävällä mallilla konvergointiaika tulisi olemaan hyvin pitkä, jolloin mallin arvioinnille ja testaamiselle ei jäisi nykyisen hankkeen aikana tarpeeksi aikaa. Alkuvuosi 2022 ja mallin kansainvälinen arviointi sai projektiryhmän myös ymmärtämään, että alkuperäinen ajatus genetiikan yhdistämisestä demografiseen malliin ei ollut aikataulusyistä mahdollinen.

Mallinnuksessa valittiin siis alkuvuodesta 2022 uusi polku. Aluksi mallia yksinkertaistettiin hieman: nyt populaatio kuvataan yhtenä kokonaisuutena, johon syntyy pentuja keväällä ja johon voi myös saapua uusia yksilöitä Venäjältä. Kuten edellinenkin versio, malli huomioi erilaiset susien kuolinsyyt, kuten esimerkiksi luonnollisen kuolleisuuden, liikennekuolemat ja poikkeusluvilla kaadetut ja poliisin päätöksellä lopetetut sudet. Samalla kun populaatiokuvausta yksinkertaistettiin, lisättiin mallin elinvoimaisuusanalyysiin mahdollisuus katastrofeihin eli vaikeasti ennustettaviin suuriin populaatioromahduksiin. Näillä muutoksilla malli konvergoitumisaika lyheni useista viikoista kahteen vuorokauteen.

Onko uusi malli sitten vanhaa parempi? Riippuu miltä kantilta asiaa katsoo. Edellinen malliversio kuvaa susikannan toimintaa yksityiskohtaisemmin ja siten realistisemmin, mutta mallin laskenta vie kauan aikaa, ja nykyisen projektin keston puitteissa sen hienosäätämistä ja testaamista ei pystytä tyydyttävästi tekemään. Uusi malliversio yksinkertaistaa suden biologiaa, mutta kuvaa sen kuitenkin riittävän realistisesti. Malli on myös nopeampi laskennaltaan, mikä mahdollistaa kattavamman arvioinnin ja erilaisten skenaarioiden testauksen. Tässä vaiheessa siis yksinkertainen mutta luotettava Volkkari onkin parempi valinta kuin huippuunsa viritetty mutta vielä epävarmuuksia sisältävä Ferrari.    

Mallien kehittämisessä, kuten tutkimustyössä yleensäkin, törmää aina välillä yllätyksiin: kun tehdään jotain ihan uutta, lopputulosta ei aina voi täysin ennakoida. Vaikka tällöin joudutaankin etsimään uusi polku, ei kehitystyö kuitenkaan mene hukkaan. Viitearvon määrittely -projektin tavoite saavutetaan Volkkari-mallilla, mutta Ferrari-mallinkin kehitystä jatketaan mahdollisuuksien mukaan. Näin tutkijoiden työkalupakkiin saadaan useita, samaa aihepiiriä realistisesti kuvaavia malleja, joista voidaan valita sopivin aina kulloisenkin tutkimuskysymyksen mukaan.