1987 års Crafoordpristagare

Eugene P. Odum och Howard T. Odum Ekologer får 2.4 miljoner kronor ur Vetenskapsakademiens Crafoordfond för pionjärundersökningar av ekosystemens struktur och dynamik.

Vetenskapsakademien utdelar 2.4 miljoner kronor till ekologisk forskning ur Anna-Greta och Holger Crafoords fond. Beloppet utdelas dels som ett pris, dels som ett antal forskningsanslag till svenska forskare.

CRAFOORDPRISET är ett av de största vetenskapliga pris i världen. Det utdelas årligen inom ett av ämnesområdena, matematik, astronomi, geovetenskap, eller som i år inom biovetenskap (särskilt ekologi).
Crafoordpriset 1987 uppgår till 1.7 miljoner kronor och utdelas inom området ”Ekosystemens struktur, dynamik och reaktioner på störningar”.

Crafoordpriset 1987 har tilldelats professorerna Eugene P. Odum och Howard T. Odum för deras banbrytande, mångformiga och originella studier av naturens byggnad och funktion. De har lyckats sammanföra information inom hela det naturvetenskapliga området till en enhetlig begreppsbild som varit helt avgörande för den vidare ekosystemforskningen.

******

CRAFOORDAGEN, onsdagen den 23 september 1987

Crafoordföreläsningar
15.00 Eugene P. Odum: Global stress on life-support ecosystems mandates input management of resources
16.00 Howard T. Odum: Living with complexity
17.00 H M Konungen överlämnar 1987 års Crafoordpris till Pristagarna Eugene P. Odum och Howard T. Odum

Bröderna Eugene P. Odum och Howard T. Odum, har inlett en ny epok i ekologins historia. De har systematiserat den existerande kunskapen inom området och genom sina egna forskningsprojekt öppnat nya vägar, framför allt genom att se och studera omgivningen som mer eller mindre fast sammanlänkande naturtyper, s k ekosystem. Därmed har de lagt en fast grund till systemekologin, läran om hur de olika ekosystemen är uppbyggda och hur de fungerar. Båda bröderna har också gjort banbrytande insatser som lärare. Många av världens mest framstående ekologer har varit elever till någon av bröderna Odum.

Den äldre av bröderna, Eugene P. Odum, född 1913 och verksam som professor vid Institute of Ecology, University of Georgia, USA, är den mest etablerade forskaren. Han gav sig tidigt i kast med att ordna och systematisera det vetande som byggts upp inom den unga ekologiska forskningen, främst efter andra världskriget. Redan 1953 publicerades hans ”Fundamentals of Ecology” där han , delvis tillsammans med brodern Howard, presenterade den teoretiska grundvalen för utforskningen av ekosystemen. En populärvetenskapligt utformad version finns utgiven på svenska: ”Ekologi” (Whalström & Widstrand, 1980). I ”Fundamentals of Ecology” betonas starkt hur viktigt det är att studera helheten och inte enbart de enskilda delarna i ekostystem. Här belyses många nu så väl kända begrepp om konkurrens, succession och produktionsbegränsande faktorer som t ex tillgången på sådana ämnen som kväve och fosfor. Själva dynamiken i ett ekosystem, den kartlägger man bäst genom att mäta flöde och omsättning av energi och materia, fastslog Eugene P. Odum. Han byggde här vidare på P. L. Lindemans lära om effektiviteten i näringskedjorna, dvs hur effektivt material som kväve, fosfor, magnesium etc överförs från en nivå till en annan och hur mycket som går förlorat på vägen. I ett särskilt arbete fortsatte Eugene P. Odum att beskriva de egenskaper som utmärker successionsförloppen i naturen. Om man granskar en äng kan man genom att definiera dess olika egenskaper avgöra i vilket skede av successionen den lever och på så sätt fastställa dess ålder. En ung äng är t ex rik på prästkragar och andra ettåriga växter. På en äldre äng, som inte hävdats, ökar antalet fleråriga växter och biskar och små träd vinner terräng. Till slut blir ängen en skog. Kunskapen om de olika utvecklingsstadierna i successionen är enligt Eugen P. Odum avgärande för vår förståelse av ekosystemens produktionsförmåga och känslighet. De egenskaper i successionen har karaktäriserats har också fått stor praktiskt betydelse för besluten om hur vi ska använda våra naturresurser.

Howard T. Odum, född 1924 och professor vid Department of Enviroment, University of Floria, hör till de skapande forskarna, som inte väjer för de stora djärva greppen. Han började sin bana som meteorolog och genom sin analys av strontiums globala kretslopp i slutet av 1940-talet föregrep han de synsätt vi nu accepterat om jorden som ett globalt ekosystem. Strontiumstudien fick också miljöhistorisk betydelse eftersom den gjords vid den tidpunkten när amerikanarna testade de första kärnvapnen.

Under  många år ägnade Howard T. Odum sina krafter åt sötvattnens och havens ekosystem och två av hans arbeten inom det området har betecknats som klassiska: Studien av ”Silver Springs”, en källsjö i Florida, och det arbete om korallrevens uppbyggnad och energiomsättning som han genomförde tillsammans med Eugene. Silver Springs är en i Florida vanlig typ av källsjöar med konstant temperatur och kemisk sammansättning året om och därför idealisk som studieobjekt.

Howard T. Odums studie av Silver Springs, publicerad 1957, är den första kompletta analysen av ett naturligt ekosystem. Han utgick från en helhetsmodell och kartlade sedan i detalj alla flödesvägar till och från sjön. Han mätte inkommande solenergi och regn, alla kalorier som tillfördes t o m de som fanns i brödet som turisterna kastade till änder och fiskar och mätte sedan upp vad som efter hand lämnade sjön. På det sättet kunde han fastställa sjöns energibudget. Bröderna Odum använda samma helhetsmodell när det tog itu med att studera de mest komplexa ekosystemet i havet, korallrevet. Korallrevet har betecknats som ett av de mest produktiva ekosystemen och tidigare hade man trott att det tar sin näring från det omgivande havet. Genom att mäta energiflödet uppströms och nedströms korallrevet kunde bröderna visa att det är de mikroskopiska algerna, som lever inneslutna i korallrevsdjuren, som svarar för huvuddelen av produktionen. Algerna fixerar solenergi och bildar enkla kolhydrater åt djuren. I gengäld får de koldioxid från djurens andning. Korallrevet är alltså enligt bröderna Odum ett till stor del av det omgivande havet oberoende ekosystem, en slutsats som fortfarande står sig. Efter en serie arbeten om kustvattnens sammansättning och betydelse för produktionen i havsdjupen tog Howard T. Odum fram ett redskap som fått revolutionerande betydelse för den experimentella delen av systemekologin, inte minst när det gäller att göra prognoser om framtida förändringar: genom att beskriva ekosystemet som en uppsättning matematiska ekvationer som tillsammans speglar hela systemets dynamik lyckades han matematiskt simulera ett ekosystem. Han konstruerade också ett energispråk med speciella symboltecken för samtliga kända förlopp i energiflödet, ett språk som underlättar kommunikationen mellan forskarna som nu allmänt används av ekologer i hela världen.

Energiflödet har alltid spelat en central roll i Howard T. Odums forskning och för att studera det i fält har han ofta tillgripit enkla men djärva grepp. När han skulle granska ämnesomsättningen i en tropisk regnskog emballerade han helt enkelt en del av skogen i genomskinlig plast och reste stegar i höjd med skogens giganter. Genom att ovanför och nedanför ”paket” mäta variationen i halterna av syre och koldioxid fick han reda på hur snabbt skogen omsätter näringsämnena. Genom att dessutom utsätta ekosystemet för stress (gammastrålning) kunde han klarlägga vad reparationsmekanismerna kostar i energi. Studien visade att regnskogen som naturtyp liksom korallrevet under utvecklingen i en stabil miljö utvecklats till ett så gott som slutet system, där en stor del av den tillgängliga energin går åt till underhåll och reparation.

Med helhetsstudier av den här typen har bröderna Odum lyckats klassificera en stor del av naturtyperna på jorden. Båda har också ägnat stor uppmärksamhet åt miljöproblemen i samband med energiförsörjningen i världen.

Howard T. Odum var en av de första som på allvar insåg vådan av att använda fossila bränslen. I böckerna ”Environment, Power and Society” (1971) och ”Energy Basis and Nature for Man” (1976) har han utvecklat teorin att natursystemens processer är dimensionerade efter mängden instrålad solenergi och att extra energitillskott i olika former åstadkommer skadliga rubbningar.

I ”systems Ecology” (1983) betonar han människans ansvar i biosfären, ansvaret för vad man skulle kunna kalla en permanent ekonomi. Det ”arbete” som naturen utför åt människan t ex i form av produkten av skogar, fisk och rent vatten måste enligt hans uppfattning tas till vara och inte spolieras genom störningar som kan ge skador för oöverskådlig framtid.

Erfarenheterna från Eugene P. Och Howard T. Odums forskning har också utnyttjats av en rad svenska forskare, främst inom skogsforskningen och havsforskningen.

Fil. dr. Åke Hagström, Umeå universitet, en av de som i år har fått anslag från Crafoordfonden, använder t ex Howard T. Odums energispråk vid sina studier av den fria vattenmassans ekosystem.

1974 började han undersöka hur den mikrobiella näringsväven fungerar i havet. I vattenprovet från samma mätpunkt i Östersjön analyserades alla mätbara fakta i näringskedjan; solinstrålning, algproduktion, zooplankton, etc. enligt en flödesmodell som skisserats med hjälp av de symboler som H T. Odum använder i sitt energispråk. Odumspråket är enligt Åke Hagström ett utmärkt redskap när man försöker renodla tankarna och ta fram undersökningsmodeller för ekosystem. Men det gäller också att modifiera modellen när den inte håller.

Det är vad Åke Hagström nu har gjort. Sedan 1984 arbetar han enligt teorin att ”hela havet” finns i en vattendroppe på cirka en millimeter: en alg, cirka tusen bakterier, och zooplankton, encelliga djur som ciliater och flagellater, som äter bakterier, och zooplankton, som slutar allt levande i droppen. Mätningar har visat att bakterierna spelar en avgörande roll i produktionen och att det är framför allt algerna som förser bakterierna med föda. Men varifrån får bakterierna resten av den näring de behöver? En gissning är att bakterierna äter upp det spill som bildas i form av skadade celler, när zooplankton äter upp ”vattendroppen”. Och det är det Åke Hagström nu ska försöka få svar på genom att upprepa mätningarna i Adriatiska havet, där temperatur och solinstrålning är mera konstanta än i Östersjön.

Ur Crafoordfonden har 1987 till följande delats ut forskningsanslag:

Ragnar Elmgren, Stockholms univ., 95 000 kr för uppbyggnad av ett mikrosmsystem.

Lars Ericsson m fl, Umeå univ., 105 000 kr för projektet: struktur och dynamik i boreal barrskog.

Edna Granèli m fl., 105 000 kr för projektet; den marina pelagialen – resurskonkurrens och betning som strukturerande faktorer för växtplankton ”Mesokosmstudier”.

Åke Hagström, Umeå univ., 85 000 kr för projektet: den mikrobiella näringsvävens funktion i marina pelagiska eko
system, särskilt Adriatiska havet.
Bengt-Owe Jansson m fl., Stockholms univ., 75 000 kr för projektet: Marina ekosystems struktur, funktion och reaktion på störningar.

Nils Malmer, Lunds univ., 75 000 kr för studier över myrekosystemens struktur, dynamik och reaktioner på störningar.

Kristina Sundbäck m fl., Göteborgs univ., 75 000 kr för projektet: Mikrofytobentos roll för grunda marina sandbottnars struktur och funktion – kopplingen mellan primärproducenter och herbivorer.