Läbi taimede tähtede poole

Ülo Niinemets: „Praegu võib täheldada tendentsi, et kohati on kliimamuutused niivõrd kiired, et taimed ei suuda selle tempoga kaasas käia.“

MARGUS MAIDLA

Akadeemik Ülo Niinemets on üks enim tsiteeritud Eesti teadlasi. Nii on viimasel kümmekonnal aastal näidanud bibliomeetria. Praegu on ta Eesti maaülikooli taimekasvatuse ja taimebioloogia õppetooli juht ja taimefüsioloogia professor.

Ülo Niinemets on veel sellegipoolest tähelepanuväärne, et mõtestab protsesse ja aktuaalseid teemasid märksa laiemalt, kui seda on vaja erialaselt. Üks näide: ta hakkas esimesena juba seitse-kaheksa aastat tagasi valjusti rääkima teadlase karjäärimudelist ja tenuurist, mis esmalt tekitas nii otsustajates kui ka kolleegides suuremat sorti tõrksust. Nüüd on tenuuri regulatsiooni ja karjäärimudeliga ametis kõik avaliku sektori kõrgharidus- ja teadusasutused ning räägitakse vajadusest kehtestada need regulatsioonid teadus- ja arendustegevuse korralduse seadusega üle riigi, selleks et tagada teadlaste võrdne kohtlemine ja vältida teadusasutuste omavahelist rehepaplust.

Teine hea näide missioonitundest ja tundlikust ühiskondlikust närvist on eelmise aasta lõpus Sirbis avaldatud kuueosaline artiklisari „Monsanto dokumendid“. Selles esimeses eestikeelses ulatuslikus ülevaates on kokku võetud senised teaduslikult tõestatud teadmised glüfosaadi ja selle kaubamärgi Roundup kohta.

Glüfosaadi-teema käsitluse põhjalikkusega on Niinemets seadnud teaduse populariseerimises lati täiesti uuele kõrgusele. Artikliseeriaga pälvis Ülo Niinemets teenitult Sirbi toimetuse aastapreemia.

Peale kõige muu on Ülo Niinemets esimese Eesti teadlasena pälvinud prestiižse Euroopa Teadusnõukogu (ERC) tippteadlase grandi (2012). Samuti on ta kolmekordne riigi teaduspreemia laureaat (2000, 2006 ja 2018) ja 2017. aastal üks Eesti teadlasest, kes kuulus maailma 3300 kõige mõjukama teadlase hulka ning 2018. aastal maailma enim viidatud 6000 teadlase hulka. Teda on 2012. aastal autasustatud Valgetähe IV klassi teenetemärgiga.

Olete esimene Eesti teadlane, kes sai Euroopa Teadusnõukogu (ERC) tippteadlase grandi, mis nüüdseks on kenasti lõppenud. Kas Eestis saadakse ERC grante vastavalt meie potentsiaalile või võiks neid rohkem olla?

Üldiselt on nii: selleks et granti saada, peab teda eelkõige taotlema. Ma ei teagi, kumb on Eestis suurem probleem, kas see, et taotletakse, aga ei saada, s.t taotluste tase on kehv, või hoopis see, et me taotleme vähe. Ka meie ülikoolis (Eesti maaülikool – M. M.) olen kohanud suhtumist isegi Eesti Teadusagentuuri (ETAg) granditaotluste puhul, et kardetakse negatiivset tagasisidet. Kui vastatakse, et taotlus on keskpärane või ei küüni vajaliku tasemeni, siis minu arust ei ole see mossitamise koht, vaid see on õppimiskoht – kriitikast saab õppida ja edasi tegutseda. Väidan, et tõenäosus saada ERC grant on suurem kui saada ETAg-i grant. ERCs on edukuse määr (success rate) 30%, aga ETAg-i puhul ei hakka ma protsenti välja toomagi, sest seal on seis nii nutune, kui veel olla saab. Ma isegi ei tea, kuidas seda karikatuurset olukorda kirjeldada, aga olukord on täiesti absurdseks kujunenud.

Tihti otsustab 0,5 punkti, kes allapoole joont jääb, ja enamik, kes allapoole jääb, on samuti suurepärase kvaliteediga taotluse koostanud. Suur erinevus on ka valdkonniti. Alates 2014. aastast on Eesti teadus Frascati käsiraamatu alusel jaotatud kuueks valdkonnaks ja korraga sattus loodusteaduste alla pea pool Eesti teadusest. Seetõttu läks selle valdkonna sees konkurents eriti tihedaks ja mujal sellevõrra vähenes. Ei pea sellist lahendust mõistlikuks. Pealegi, kui valitsus ja koalitsioon oma rahalubadustest, mis suisa presidendi õnnistuse saatel allkirjad on saanud, kinni ei pea, siis ega ministeeriumil või ETAg-il seda raha kuskilt võtta ka ole.

Teadlaste enesetsensuur on liialt kõrge, rohkem peaks olema julgust ja pealehakkamist. Eks natuke mõjub ka see, et teaduses on eest lahkumas 1990ndatel suuri asju ajanud põlvkond, kes tegi ära hiiglasliku töö nii erialaselt kui ka teaduskorralduses ja täheldan, et uutel tulijatel sellist ambitsiooni ei ole.

Kui tulla nüüd teie ambitsioonide juurde ja vaadata teie viimase kümne aasta granditeemasid, joonistub välja, et kesksel kohal on taimefüsioloogia ja kliimamuutuste seoste uurimine.

Üldjoontes vastab see tõele. Kust me saame oma uurimisteemasid? Ikka loodusest enesest. Kui näen mingeid suuri muutusi, nagu näiteks tugevad kliimafluktuatsioonid, siis tekib ka huvi, kuidas taimed sellega hakkama saavad. Süsihappegaasi kontsentratsioon suureneb, aga taimele on see äärmiselt eksistentsiaalne, sest süsihappegaas on taime toit. Muutuvad ka teised faktorid, nt temperatuur, toimuvad putukate rünnakud taimedele ja palju muud. Taim on ju väljas ühe koha peal, tal pole kuhugi peitu minna, ta peab kõige sellega hakkama saama.

Globaalseid taimemudeleid on koostatud ja täiustatud juba alates 1970ndatest, aga mida on nendes mudelites seni väga vähe arvesse võetud, on taimede kohastumus – milline on taime plastilisuse määr muutustega toimetulekul. Nüüd võetakse taimede globaalsetes mudelites kohastumust järjest rohkem arvesse, aga kui meie oma töödega peale hakkasime, siis ei tehtud seda peaaegu üldse. Esimene tippkeskus, mida juhtisin, kandiski ju nimetust keskkonnamuutustega kohanemise tippkeskus ja see tulenes otsesest teaduslikust vajadusest hakata uurima taimi nende kohanemise aspektist, et sellevõrra parandada globaalsete taimemudelite kvaliteeti. Praegu võib täheldada tendentsi, et kohati on kliimamuutused niivõrd kiired, et taimed ei suuda selle tempoga kaasas käia ja nüüd ongi meid hakanud huvitama, kui kiire taimede kohanemisvõime siis üldse on.

Eelmise aasta lõpus saigi teil läbi institutsionaalse uurimistoetuse (IUT) projekt pealkirjaga „Taimede stress muutuvas kliimas: stressivastustest kohanemiseni“. Kas saite teada palju huvitavat taimede stressifaktorite kohta?

Mis teeb asja veel keerulisemaks, on see, et stressifaktorid ei teki taimel ühekaupa, vaid tihti tekivad need taimele kõik korraga.

Selles projektis uurisimegi just korraga esinevaid ja ka järjekaupa esinevaid stressifaktoreid ehk nii kui üks lõpeb, tekib kohe mõni teine. Näiteks kui põud lõpeb, algab mingi seeninfektsioon, taim saab ka sellest jagu, siis tuleb kohe putukate lausrünnak. Putukate masspaljunemine on harv nähtus, aga kord kümne aasta jooksul võib juhtuda, et süüakse kõik lehed ära.

Ühes puus on näiteks nii palju suhkruid, et ta suudab hooaja jooksul oma lehestiku kas või mitu korda uuesti kasvatada. Aga oletame, et on põud, ta on nõrgestatud ja siis süüakse kõik lehed ära ja tal pole vett, et uusi lehti teha. Need on ekstreemsed näited, aga seda juhtub, ja kui juhtub korraga suurel alal, siis võivad looduses tekkida murrangupunktid. Kui ebastabiilsus kestab pikka aega ja juhtub midagi kataklüsmilist, võib looduskooslus minna hoopis teise tasakaalu, kasvama võib hakata hoopis teistsugune taimestik. Seda on juhtunud harva, kuid geoloogilisest minevikust on teada, et selliseid olukordi on esinenud.

Kuigi osaleme globaalsete mudelite koostamises ja täiustamises, on meie põhieesmärk siiski mehhanismide tasemel uurimine – leht-taim-molekulid –, et mõista füsioloogilisi mehhanisme, kuidas need looduses toimivad.

Kuidas siis aru saada, kas taim on stressis?

Kui silmaga on näha, et taim närbub, siis on ta juba väga suures stressis. Laboris mõõdame lenduvaid ühendeid ja määrame nende kaudu taime enesetunde ja olukorra. Taimedel on oma keel või kommunikatsioon, nad hakkavad teatud tingimustel eritama mitmesuguseid ühendeid ja need omakorda mõjutavad teisi taimi, ka putukaid ja linde, kes taimega suhtlevad. On väga universaalseid stressispetsiifilisi lenduvaid ühendeid, mis on kõikide stresside puhul sarnased signaalid, kuid esineb spetsiifilisi nüansse, kus kvantitatiivselt on lenduvad ühendid ebaolulised, kuid kvalitatiivselt üliolulised, näiteks muudavad lõhna ja taimelt lähtuva signaali täiesti teistsuguseks. Kuid ka kvantitatiivselt on protsessid olulised, ikkagi eksisteerib seos, mida rohkem lõhna, seda suurem stress. See, mida ütlesin, tundub justkui lihtne, kuid oleme nende kvantitatiivsete seoste teaduslike teadmiste peale päris palju võhma kulutanud, et suudaksime teatud kindlate signaalide juures taime stressi tugevust kirjeldada.

Ka inimese puhul öeldakse, et kui stressiilmingud on juba silmanähtavad, siis on lood päris hullud.

Mõnes mõttes on protsessid ühesugused. Stress põhjustab eelkõige keemilisi ja füsioloogilisi muutusi. Ega inimesel esine ainult vaimset stressi, on ka füüsiline stress. Pingutad kehaliselt ülemäära ja stressihormoonid lähevadki üles. Mida inimene selle peale teeb? Võtab endaga midagi ette, läheb kuhugi, teeb kerge trenni või läheb sauna. Taim ei saa kuhugi minna, tema on ühe koha peal.

Vaimse stressi puhul on sarnasus suurem. Kui tänapäeva inimene satub taluma vaimset stressi, siis mida ta teeb – istub laua taha ja põeb seal, vererõhk läheb üles ja pikaajalise seisundi puhul hakkavad tekkima tervisehädad. Krooniline pikaaegne stress on väga halb asi, ajukeemia läheb paigast ära. Meie bioloogilised protsessid väljenduvad keemilistes reaktsioonides. Inimese puhul on asi väga individuaalne, sest stressitaluvus on väga erinev. Kuid mis on ikkagi erinevus, on see, et inimene saab endaga midagi ette võtta, ta saab kuhugi minna ja abi paluda, taim ei saa, ta peab oludega kohanema. Eks ka inimene kohaneb, aga füsioloogilised mehhanismid on täiesti teistsugused.

ERC grant on läbi, IUT on läbi, mis saab edasi?

Meil juhtus eelmisel aastal ülikoolis nii, et kui meil enne oli taimefüsioloogia osakond, siis sinna liideti juurde ka taimekasvatus ja taimebioloogia ja praegu ma vastavat osakonda juhingi. Meie õppetoolil on edasiseks palju ülesandeid: on vaja teaduslikult tugevamaks areneda, samuti on vaja õppeprotsessi rohkem teadusega siduda. Kui aus olla, on meie õppetöö praegu kaunis maalähedane, mis põllumehe vaatenurgast on ehk hea. Kui räägime heast põllumajandusteadusest, näiteks sellisest teadusest, mis teenib otse põllumeest, siis kardan, et seda me teha ei suuda, sest meil siin maaülikoolis on äärmiselt väike inimeste hulk, kõik on nii kui vähegi võimalik ära nuditud ja ratsionaliseeritud. See teadusarendus, mida põllumees saaks kohe vahetult kasutada, see peaks minu arust hakkama tulema taimekasvatuse instituudist – neil on vastav kompetents, katsemaad ja -laborid. Maaülikoolil on katsepõlde alles jäänud suhteliselt vähe.

Meile tähtis valdkond on uute kultuuride katsetamine. Väidan, nende kultuuride asemel, mida praegu kasvatame, on 10–15–20 aasta pärast hoopis teised kultuurid. Tulevikuks tuleb valmis olla. Teiseks tegevussuunaks pean nende kultuuride, mida praegu kasvatame, stressitaluvuse uurimist ja ka nende stressitaluvuse suurendamist. Tegime eelmine aasta „hullu teadlase“ projekti raames seda, et otsustasime hakata kasvatama bataati ehk maguskartulit. Bataat on troopiline ja lähistroopiline vili, aga kuna eelmise aasta suvi oli väga soe, siis saime väga hea saagi. Õppisime sellest projektist päris palju, kuigi põllumehi nõustama veel valmis ei ole. Kartulikasvatuse pindala on võrreldes Nõukogude ajaga kahanenud pea kümme korda ja meie põllumehel on raske konkureerida lõunapoolsetest maadest tuleva odavama toodanguga, aga samal ajal tahab eestlane just kodumaal kasvatatud põllusaadusi. Bataat on praegu poes umbes viis korda kallim kui tavaline kartul, miks mitte hakata kunagi pakkuma rahvale ka kodumaist bataati. Tulevikku vaadates tuleb olla plastiline ja proovida kasvatada ka teisi vilju.

Nii et kodumaises sordiaretuses ja põllumajanduses puhuvad uued tuuled.

Seda küll, aga mida on ehk kõrvalseisjal raske mõista, et põllumajandusturg, ükskõik kas räägime teraviljast, puu- või juurviljast, vahet ei ole, on kohutavalt volatiilne turg. Maailmas kõiguvad hinnad väga suures ulatuses. Kui on hea saagiaasta, on hinnad all, kui aasta on kehv, on hinnad üleval ja see on kohe risk nendele, kes peavad loomadele sööta ostma. Ja siis paneb põllumees ühe kultuuri maha ja see kas läheb stressifaktorite tõttu hukka või tuleb suur saak ja hind on all … see ei ole just meeldiv tegutsemiskeskkond. Üritatakse küll teha pikaaegseid lepinguid, kuid kui turg on küllastunud, siis ei päästa ka see. Tervikuna on tegu äärmiselt volatiilse turuga, kus tegutseda kaunis keeruline. Ilmast ollakse permanentselt sõltuvuses. Kasvuhoonekultuuridega saab ilmastiku riske maandada, aga seal peab väga oskuslikult muid kulusid-tulusid optimeerima. Lohutuseks nii palju, et kui põllumehel on selged teadmised ja oskused, siis pole oluline, mis maailma otsas ta asub või mis riigikord kehtib või kas on sõda või rahu – põllumajandusega saab igas olukorras tegelda.

Eks sellised suundumused ole vist kogu maailma põllumajanduses.

Üks huvitav näide on tuua Küproselt. Kui paradoksaalselt see ei kõla, aga sealsed põllumajandusteadlased, kes tegelevad kartuli uurimisega, on viimastel aastatel keskendunud kartuli külmastressi uuringutele. Probleem on selles, et kuna enamik suvest on saarel väga kuiv, siis püütakse kartul võimalikult vara, juba veebruaris-märtsis maha panna.

Sellega taotletakse kaht eesmärki. Kevadel on muldade niiskus parem ja varem valminud kartuli eest saab paremat hinda küsida, kuid riskitakse sellega, et liigvara maha pandud kartul võib sattuda öökülma kätte. Mõni sort peab +4 kraadisele temperatuurile vastu, aga enamik sorte ei pea ja kogu saak ikaldub.

Kui vaadata nüüd maailma mastaabis, siis näiteks nisujahutooteid ollakse harjunud sööma kogu maailmas. Oleneb, mis retsepti järgi kusagil tehakse, aga nisujahust valge sai on üldiselt alati laual. Troopilistes maades on selliseks universaalseks toiduaineks riis. Kui nüüd aga kliima kogu aeg soojeneb ja klassikalised parasvöötmes asuvad nisukasvatuspõllud kõrbestuvad, kuivõrd on siis inimene valmis oma toidusedelit muutma ja hakkama nisutoodete asemel sööma hirssi või mõnda muud kultuuri?

Tuleb muuta oma toidusedelit, sest nisu lihtsalt ei kasva enam, midagi pole teha. See on ülemaailmne toiduprobleem, sest inimkond kasvab nii mis hirmus ja kui me sündimust stabiilseks ei saa, siis see probleem järjest süveneb. Meil siin põhjas läheb olukord muidugi järjest paremaks – ka selleks peab valmis olema, et meie võimalused lähevad järjest paremaks. Aga meie saagise potentsiaali lõhe on maailmas üks suuremaid, s.t potentsiaalselt mingil sordil ideaaltingimustes anda saagist ja reaalselt, mida meie siin Eestis kätte saame. See lõhe on kaunis suur. Täppispõllupidamisega annab lõhet kõvasti vähendada, aga see ei ole meie nišš, kuna on nii ressursimahukas, et meil ei ole sellega tegelemiseks lihtsalt jaksu. Võimalik oleks ja potentsiaali ka jaguks, aga peame oma ressursse optimeerima ja kõigeks jaksu ei jätku.

Nii et meie seisukohast on päris tore, kui kliima soojeneb?

Tegelikult nii see ei ole, sest kliima läheb soojemaks keskmiselt, mis tähendab, et talved lähevad samuti soojemaks ning toob põllumajanduse seisukohast jällegi kaasa selle, et meil on vesised ja külmavaesed talved, mil näiteks talinisu talvitub väga halvasti, talioder samuti. Suvel läheb meie kliima merelisemaks, tuulisemaks, mis jällegi toob kaasa vilja lamandumise. Vajame teadustöid, kuidas kõrsi tugevdada. Nagu vanasti oli, Sangaste rukis oli nagu müür, aga tänapäeval keegi enam nii kõrget teravilja ei kasvata. Eks see on jälle taime siseelu optimeerimise küsimus, kas ta paneb oma sisemist energiat rohkem kõrde või viljalihasse. Kõrre tugevust saab keemiliselt mõjutada, aga saab ka sordiaretusega. Jällegi – vajame teistsuguseid sorte, mis peavad kliimamuutusele vastu.

Kasvava inimpopulatsiooni mõju loodusele on järjest tuntavam ja fataalsem.

Jah, nii ta on, metsade pindala väheneb maailmas pidevalt. Probleem on kahetine. Ühelt poolt tahab inimkond saada biokütuseid, kuid selle tagajärjel pannakse Brasiilias vihmametsade asemel kasvama suhkruroogu, ka näiteks Saksamaal on meeletud põllumassiivid maisi all. Tohutu probleem on Malaisias, kus on hiigelsuured õlipalmiistandused – kõik metsiku looduse asemel. Palmiõli tootmine on vihmametsade liigirikkusele tohutult palju kahju teinud. Palmiõli kasutatakse muidugi ka toiduainetööstuses, aga üldiselt on kogu see areng toimunud selleks, et saada bioetanooli ja teisi biokütuseid. Need regulatsioonid on inimesed ise endale kehtestanud. Oleks kohe pandud rohkem rõhku elektriautodele ja välditud poliitmänge biokütustega, oleks meie loodus ja maailm parem paik. Elektriautode laiem levik tagab kõige paremini vihmametsade parema olukorra ja tervise.

Välja on toodud paar võimsat riskifaktorit, mis võivad looduses kaasa tuua ebastabiilsuse, mille tagajärjel võib juhtuda ka midagi kataklüsmilist. Esimene ongi vihmametsade olukord, sest need on niivõrd võimsad süsihappegaasi kontsentratsiooni mõjutajad – vihmametsad on hästi produktiivsed süsihappegaasi sidujad. Kui midagi juhtub, mingi klõps käib ära, siis kõik mudelid näitavad, et järgneb eskaleeruv võimendusefekt. Süsihappegaasi on kasvuhoonegaaside koosseisus küll pelgalt 1%, kuid selle mõju, näiteks veeauru suuremale emissioonile, on märkimisväärne. Kui me näiteks kõik vihmametsad korraga maha raiuksime, läheks maailma ainevahetusringlus kindlasti ebastabiilseks.

Teine suur riskifaktor on igikelts – kogu taigavöönd oma soode ja tundratega. Miljonite aastatega on sinna ladestunud tohutu süsinikukogus. Igikeltsa mõjudega maailma keskkonnamudelid veel midagi peale hakata ei oska, pigem on need ennustuse tasemel. Kuid arvatakse, et kui läheb veel natuke soojemaks, siis hakkab igikelts intensiivselt sulama ja sealt vallanduvad metaani- ja süsihappegaasikogused võivad olla jällegi sellise kontsentratsiooniga, et toovad kaasa kataklüsme ja ebastabiilsust.

Missugune on Eestis olukord? Eelmise aasta lõpus saime kuuenda rahvuspargina Alutaguse. Erinevalt Lätist, kus on tugevate piirangutega kaitstud 11% riigi territooriumist, on Eestis kaitse all 18%.

Eesti on ikka läbi ja lõhki metsariik. Kui mitte midagi teha ja kogu tsivilisatsioon Eestist ära kolida, siis mõnekümne aasta pärast oleks kogu territoorium kaetud metsamassiiviga. Tänapäeval üritame metsa igati kaitsta, aga kiviajal, kui tööriistad olid algelised, siis pidi siin elav rahvastik kõvasti vaeva nägema, et eluruumi pealepressiva metsa eest kaitsta ja neile tuli suure kergendusena pronksist tööriistade kasutuselevõtt. Meie looduslik taimestik on mets ja kui lasta sel kasvada, siis aega küll läheb, aga mets katab kogu Eesti territooriumi.