Etologia: eläinten käyttäytymisen tieteellinen tutkimus ja määritelmä
Etologia on eläinten käyttäytymisen tieteellinen tutkimus ja eläintieteen osa-alue. Etologia on jossain määrin päällekkäinen psykologian kanssa. Psykologia on yhteiskuntatiede, joka tutkii ihmisten käyttäytymistä, mutta monet psykologit ovat tehneet eläimillä oppimista koskevia kokeita. Etologia tutkii eläinten käyttäytymistä, mutta monet etologit ovat olleet kiinnostuneita ihmisten käyttäytymisestä.
Mitä etologia tutkii?
Etologia pyrkii ymmärtämään, miten ja miksi eläimet käyttäytyvät tietyllä tavalla luonnollisessa ympäristössään. Tutkimuskohteita ovat esimerkiksi lisääntymiskäyttäytyminen, ravinnonhankinta, sosiaaliset suhteet, saalistus- ja puolustautumiskäytökset, liike ja viestintä. Etologia yhdistää havainnoinnin, kokeelliset menetelmät ja evoluutioteorian selittääkseen käyttäytymisen mekanismeja ja niiden sopeutuvuutta.
Historia ja keskeiset tutkijat
Modernin etologian perustana pidetään 1900-luvun alkua ja keskivaihetta. Keskeisiä nimiä ovat muun muassa Konrad Lorenz, Niko Tinbergen ja Karl von Frisch, jotka saivat eläintieteen Nobel-palkinnon yhteisestä työstä eläinten käyttäytymisen ymmärtämiseksi. Heidän työnsä toi esiin sekä tarkat kenttähavainnot että kokeelliset lähestymistavat.
Keskeiset käsitteet
- Proksimaattiset ja ultimaattiset syyt: proksimaattiset selittävät kuinka käytös syntyy (neurologia, hormonit, oppiminen), ultimaattiset selittävät miksi se on kehittynyt (evolutiivinen hyöty, lisääntymismenestys).
- Kiinteät toimintamallit (fixed action patterns): perinnölliset, lajityypilliset reaktiot tiettyihin ärsykkeisiin.
- Imprinting: varhaislapsuuden aikaan sidonnaista oppimista, joka esimerkiksi linnuilla ohjaa emoihin kiinnittymistä.
- Ethogram: lajin käyttäytymisen yksityiskohtainen luettelo ja kuvaus, jota käytetään järjestelmälliseen havainnointiin.
Menetelmät
Etologit käyttävät sekä kenttä- että laboratoriotutkimuksia. Havainnointi luonnollisessa ympäristössä paljastaa lajin luonnolliset käyttäytymismallit, kun taas kontrolloidut kokeet auttavat erottelemaan syy-seuraussuhteita. Nykyään käytössä ovat myös teknologiat kuten GPS-paikantimet, biologiset tallentimet (bio-logging), videokuva-analyysi ja koneoppiminen, jotka mahdollistavat laajojen aineistojen tarkan analyysin.
Suhde psykologiaan, neurotieteisiin ja ekologiaan
Etologia leikkaa useita tieteenaloja: se muistuttaa psykologiaa oppimisen ja kognition tutkimuksessa, mutta korostaa usein evolutiivista näkökulmaa ja luonnonympäristöä. Neuroetologia yhdistää etologian ja neurotieteen selvittääkseen käyttäytymisen hermollisia perustia. Käyttäytymistaloustiede ja käyttäytymisen ekologia tutkivat, miten käyttäytyminen vaikuttaa yksilön ja populaation lisääntymismenestykseen ja selviytymiseen.
Sovellukset ja eettiset näkökohdat
Etologian tutkimustuloksia sovelletaan esimerkiksi lajien suojelussa, eläinten hyvinvoinnin parantamisessa (eläintenpito, tuotantoeläinten olosuhteet), käytännön biologiaan kuten tuholaistorjuntaan sekä biomimetics-aloilla (esim. robotiikka). Tutkimuksissa on tärkeää huomioida eettiset periaatteet: eläinten hyvinvointi, minimoitu häirintä ja harkittu kokeellinen suunnittelu.
Esimerkkejä löydöksistä
- Karl von Frischin tutkimukset hunajamehiläisten tanssista paljastivat, miten mehiläiset viestivät ruokapaikkojen sijainnin.
- Niko Tinbergen kehitti nelikysymyksen mallin selittämään käyttäytymistä (mekanismi, kehitys, adaptiivinen arvo, evolutiivinen historia).
- Konrad Lorenz esitteli imprintingin ilmiön vesilinnuilla, joka vaikutti varhaisen oppimisen ymmärrykseen.
Yhteenveto
Etologia on laaja ja monitieteinen ala, joka yhdistää havainto- ja kokeelliset menetelmät sekä evoluutioteorian selvittääkseen eläinten käyttäytymistä. Tutkimus auttaa ymmärtämään elämän monimuotoisuutta, parantamaan eläinten hyvinvointia ja tarjoamaan sovelluksia luonnonsuojeluun ja teknologiaan.
Historiallinen kehitys
Amerikkalainen muurahaisasiantuntija William Morton Wheeler käytti termiä "ethology" ensimmäisen kerran englanniksi vuonna 1902.
Eläinten käyttäytymisen tutkiminen, jota oli harjoitettu anekdootinomaisesti Aristoteleesta lähtien, juontaa juurensa luonnontieteeseen. Se muuttui tieteellisemmäksi 1800-luvulla. Ranskalainen eläintieteilijä Étienne Geoffroy Saint-Hilaire oli etologian perustaja Euroopassa, ja hänen poikansa Isidore laati kolmiosaisen tietosanakirjan Histoire Naturelle Générale. Kolmannessa niteessä hän puhui eläinten käyttäytymisestä lähes nykyaikaisin termein. Entomologi J.-H. Fabre (1823-1915) oli merkittävä luonnon tarkkailija. Hänen suositut luonnonhistorialliset kirjoituksensa pitivät etologian hengissä Euroopassa.
Douglas Spalding (1841-1877) oli brittiläinen biologi, joka havaitsi ensimmäisenä vaikutuksen, jota kutsutaan leimautumiseksi. Vaisto ja leimautuminen olivat etologian ensimmäiset tieteelliset käsitteet. Hän pystyi osoittamaan, että poikaset käyttäytyivät munasta kuoriuduttuaan, vaikka niillä ei ollut kokemusta, harjoittelua tai edes tietoa aisteista. Kyky oli siis periytynyt.
Charles Otis Whitmanin, Oskar Heinrothin ja Julian Huxleyn tutkimukset määrittelivät sävyn 1900-luvulla. Nämä työt koskivat pääasiassa lintujen käyttäytymistä, erityisesti parittelukäyttäytymistä. Lintujen käyttäytymisellä oli suuri merkitys varhaisessa etologiassa, mutta myös lähisukulaistemme tutkiminen alkoi. Wolfgang Köhlerin teos Apinoiden mielentila oli merkkipaalu kädellisten tutkimuksessa.
Nobel-palkitut
Seuraava sukupolvi alkoi 1930-luvulla itävaltalaisten biologien Konrad Lorenzin ja Karl von Frischin sekä hollantilaisen biologin Niko Tinbergenin työn myötä. Nämä kolme miestä saivat yhdessä Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 1973.
Lorenz on kuuluisa pitkittäistutkimuksistaan: hän asui tutkimiensa eläinten kanssa ja teki havaintoja koko niiden elämän ajan. Sitten hän kirjoitti havaitsemistaan asioista pitkiin, hyvin luettaviin julkaisuihin. Hän tutki vaistomaista käyttäytymistä, jota hän kutsui "kiinteiksi toimintamalleiksi" (FAP). Lorenz popularisoi FAP:t vaistomaisiksi reaktioiksi, jotka ilmenevät luotettavasti tiettyjen ärsykkeiden (joita kutsutaan merkkiärsykkeiksi tai vapauttaviksi ärsykkeiksi) läsnäollessa. von Frisch tutki hunajamehiläisten viestintää: kuuluisat "mehiläistanssit". Tinbergen kokeili ärsykkeitä, jotka laukaisevat kiinteitä toimintamalleja. Hän havaitsi, että keinotekoiset superärsykkeet voivat usein toimia paremmin kuin luonnolliset ärsykkeet.
Etologia on laboratorio- ja kenttätutkimuksen yhdistelmä, jolla on vahva yhteys tiettyihin muihin tieteenaloihin, kuten neuroanatomiaan, ekologiaan ja evoluutioon. Etologit ovat yleensä kiinnostuneita käyttäytymisprosessista eivätkä niinkään tietystä eläinryhmästä, ja he tutkivat usein yhdenlaista käyttäytymistä (esim. aggressiota) useilla toisistaan riippumattomilla eläimillä.
Tinbergenin neljä kysymystä
Nico Tinbergen loi 1960-luvulla puitteet käyttäytymisen tutkimukselle. Siihen sisältyi neljä kysymystä ja niihin annetut vastaukset.
Toiminta (mukauttaminen)
- Toiminta - Miten käyttäytyminen vaikuttaa eläimen selviytymis- ja lisääntymismahdollisuuksiin? Miksi eläin reagoi tällä tavalla eikä jollakin muulla tavalla?
Ainoa tieteellinen selitys eläimen käyttäytymiselle on se, että se on sopeutunut hyvin selviytymään ja lisääntymään ympäristössään. Ominaisuus on tulos sen aiemmasta panoksesta selviytymiseen. Käytännössä tämä on yksinkertaista. Esimerkiksi linnut lentävät talvella etelään löytääkseen ruokaa ja lämpöä, ja nisäkäsemot hoitavat poikasiaan, jolloin niillä on enemmän eloonjääneitä jälkeläisiä.
Syy-yhteys
- Syy-yhteys - Mitkä ärsykkeet laukaisevat vasteen, ja miten se on muuttunut viimeaikaisen oppimisen myötä?
Evoluutiohistoria
- Evoluutiohistoria - Miten käyttäytymistä verrataan sukulaislajien vastaavaan käyttäytymiseen ja miten se on voinut alkaa fylogeneettisen prosessin kautta?
Fylogeneesi selittää, miksi jotkut sopeutumiset eivät ole täydellisiä. Siellä, missä se on, on aina joitakin mahdollisuuksia, joihin tietty laji ei koskaan pääse. Tämä johtuu siitä, että evoluution kaikkien vaiheiden on oltava elinkelpoisia, muuten tapahtuu sukupuutto.
Toinen syy on se, että lajin kaikkia ominaisuuksia ei voida maksimoida samanaikaisesti. Esimerkiksi panssarin lisääntyminen hidastaa väistämättä liikkumista. Hampaat, jotka ovat parhaat kasvillisuudelle, ovat paljon huonommat lihalle. Lopputuloksena on joukko ominaisuuksia, joista useimmat ovat epäoptimaalisia.
Varhaisemmat fylogeneettiset vaiheet ja (esi)olosuhteet, jotka säilyvät, määrittävät usein nykyaikaisempien ominaisuuksien muodon. Esimerkiksi selkärankaisten silmässä (myös ihmissilmässä) on sokea piste, kun taas mustekalan silmässä ei ole. Kun selkärankaisten silmä oli kehittynyt, ainoa tapa, jolla se saattoi kehittyä, oli sokean pisteen vaikutuksen minimoiminen. Tavallisesti emme huomaa sitä, koska binokulaarisessa näkökyvyssä toinen silmä korvaa sen, mitä toinen silmä ei näe.
Kehitys (ontogenia)
- Kehitys - Miten käyttäytyminen muuttuu iän myötä ja mitä varhaisia kokemuksia tarvitaan, jotta käyttäytyminen ilmenee?
Kaikki käyttäytymistavat vaativat selityksen jokaisella näistä neljästä tasosta. Esimerkiksi syömisen tehtävänä on hankkia ravintoaineita (mikä viime kädessä auttaa selviytymistä ja lisääntymistä), mutta syömisen välitön syy on nälkä (kausaatio). Nälkä ja syöminen ovat evolutiivisesti ikivanhoja ja niitä esiintyy monilla lajeilla (evoluutiohistoria), ja ne kehittyvät varhain eliön elinkaaren aikana (kehitys). Tällaiset kysymykset on helppo sekoittaa keskenään - esimerkiksi väittää, että ihmiset syövät, koska heillä on nälkä, eivätkä saadakseen ravintoaineita - tajuamatta, että ihmiset kokevat nälkää (kausaatio) siksi, että se saa heidät hankkimaan ravintoaineita (toiminta).
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on etologia?
V: Etologia on eläinten käyttäytymisen tieteellistä tutkimusta, ja se on eläintieteen osa-alue.
K: Onko etologia päällekkäinen psykologian kanssa?
V: Kyllä, etologia on jossain määrin päällekkäistä psykologian kanssa.
K: Mitä on psykologia?
V: Psykologia on yhteiskuntatiede, joka tutkii ihmisen käyttäytymistä.
K: Ovatko psykologit tehneet kokeita eläinten oppimisesta?
V: Kyllä, monet psykologit ovat tehneet kokeita eläinten oppimisesta.
K: Ovatko etologit kiinnostuneita ihmisten käyttäytymisestä?
V: Kyllä, monet etologit ovat olleet kiinnostuneita ihmisten käyttäytymisestä.
K: Mikä on etologian ja eläintieteen välinen suhde?
V: Etologia on eläintieteen osa-alue, mikä tarkoittaa, että se on biologian haara, joka keskittyy eläinten tutkimiseen.
K: Miten etologia eroaa psykologiasta?
V: Etologia keskittyy eläinten käyttäytymisen tieteelliseen tutkimiseen, kun taas psykologia keskittyy ihmisten käyttäytymisen tutkimiseen. Nämä kaksi alaa ovat kuitenkin joillakin aloilla päällekkäisiä.
