Browsing by discipline "Environmental Ecology"

Meriympäristöihin kohdistuvat ihmistoiminnan paineet kasvavat koko ajan. Merialueita uhkaavat esimerkiksi luonnonvarojen liikakulutus sekä meriekosysteemin vahingoittaminen ja elinympäristöjen tuhoaminen. Tietoisuus vedenalaisten elinympäristöjen tilasta on luonut tarpeen tutkia ja lisätä vedenalaista tietämystä. Vesiympäristöjä inventoidaan erilaisin mittauksin, kaukokartoituksin ja kenttäkartoitusmenetelmin. Merenpohjaa kartoitetaan esimerkiksi sukeltamalla ja videoimalla sekä erilaisilla kaikuluotaus- ja kaukokartoitusmenetelmillä. Itämeren vedenalaisen meriluonnon monimuotoisuuden inventointiohjelman VELMUn tavoitteena on lisätä vedenalaisen meriluonnon tietämystä kartoittamalla Suomen rannikkoalueita ja vedenalaisia elinympäristöjä. Tutkimuksessani vertailin sukellus-, videointi- ja haramenetelmien vahvuuksia ja heikkouksia ja arvioin niiden tarkkuutta ja todenmukaisuutta. Kovilta pohjilta otettiin lisäksi Kautsky-näytteitä lajien tunnistamisen vertailua varten. Halusin selvittää 1) Vaihteleeko lajintunnistuksen tarkkuus eri luokkatasojen välillä, ja mitkä ovat ne luokkatasot, jotka pystytään luotettavasti arvioimaan videometodein erilaisissa ympäristöissä? 2) Vaihteleeko lajintunnistuksen tarkkuus habitaattien sisällä ja välillä? 3) Onko videomateriaalin perusteella tehtävän lajintunnistuksen tarkkuuden ja pohjaorganismien peittävyyden välillä yhteyttä? 4) Onko linja-arvioinnin ja pistearvioinnin antamien tulosten välillä eroja? Verifiointityö toteutettiin Hangon ja Tammisaaren vesialueilla läntisellä Suomenlahdella heinä-syyskuussa 2007. Tutkimuksessa videoitiin ja arvioitiin sukeltamalla yhteensä 99 kasvillisuuslinjaa lieju-, hiekka- ja kovilta pohjilta. 10 metrin pituiset linjat sijoitettiin maksimissaan 8 metrin syvyydelle. Lisäksi jokaisen linjan lähettyviltä tehtiin 2−3 ruutuarviointia alaltaan 0,25 m2. Vertailun kohteena olivat eri menetelmät (sukellus, videointi ja hara) sekä eri peittävyysalat (linjat ja ruudut). Tulokset osoittivat, että videomenetelmä on karkeampi menetelmä kuin sukellus. Videoanalysoinneissa lajimäärä jäi vähäisemmäksi kuin sukeltajan arvioinneissa. Sukeltaja tunnisti kaikilla luokkatasoilla enemmän makrofyyttejä kuin videoarviointi. Parhaiten videolta erottuivat suuret ja dominoivat lajit ja pienet, matalat ja harvinaiset yksilöt jäivät herkästi videolta huomaamatta. Videotulkinnoissa tuli virheitä niin lajitason (Potamogeton perfoliatus –> P. praelongus) kuin heimotason tarkastelussa samankaltaisten lajien osalta (Potamogeton vrt. Zannichellia). Luhter-haralla saatiin lajimääristä ja peittävyyssuhteista samankaltaisia tuloksia kuin sukeltamalla. Linja-arvioiden lajimäärät olivat suurempia kuin ruutuarvioiden. Myös peittävyydet arvioitiin suuremmiksi linjoilla kuin ruuduilla. Pohjatyypillä ei ollut vaikutusta eri arviointimenetelmien toimivuuteen lajimääriä arvioitaessa. Sen sijaan peittävyysarviot vaihtelivat niin menetelmien kuin pohjatyyppien välillä. Sukeltajan ja videomenetelmän peittävyysarviot poikkesivat toisistaan hiekkapohjalla, muilla pohjatyypeillä arviot olivat samankaltaisia. Menetelmien erot peittävyyksien arvioinnissa poikkesivat toisistaan hiekkapohjan linjojen ja ruutujen välillä, kun muilla pohjatyypeillä ja peittävyysaloilla menetelmät toimivat yhtäläisesti. Sinisimpukkaa havaittiin harvemmin videolla kuin sukeltajan arvioissa. Toisaalta videoarviointien peittävyydet olivat sukeltajan arvioita suuremmat siellä, missä sinisimpukkaa havaittiin. Lajin runsaus vähensi makrofyyttimääriä ja lisäsi niiden tunnistusvirheitä videoarvioinneissa. Sinisimpukka voi olla vaikeasti havaittavissa pohjamosaiikista ja varsinkin sen peittävyyttä on hankala arvioida videokuvasta. Turbiditeetti ei vaikuttanut lajihavaintojen määrään videoarvioinneissa, mutta sukeltajan arvioissa liejupohjalla turbiditeetin voimakkuus vähensi lajimäärää, kun taas kovalla pohjalla vaikutus oli päinvastainen. On tärkeää, että lajinmääritys osuu oikeaan, eikä vain sinnepäin. Väärä lajinmääritys voi johtaa vääriin päätelmiin ja tätä kautta esimerkiksi vääriin suojelutoimenpiteisiin. Videoarvioinneilla on tarkoitus tehdä yhteisötason kartoitusta, jota täydennetään muilla menetelmillä, kuten sukelluksin ja näytteenotoin. Videoarvioissa ylletään harvoin lajitason tunnistuksiin eikä niitä ole tarkoituskaan tehdä. Siksi on aina parempi jättää tunnistus karkeammalle tasolle kuin tehdä väärä tunnistus. Koska kansallinen päätöksenteko Itämeren käyttöön liittyen perustuu pitkälti VELMUn tuottamiin luontotyyppimäärityksiin, on tärkeää, että sen tuottama informaatio on luotettavaa. Tämän tutkimuksen tuloksista on hyötyä VELMU-projektille, koska ulkopuolista tarkastusta ei käytetyille kartoitusmenetelmille ole aiemmin tehty. Tulosten avulla voidaan suunnitella parannuksia kartoituksen luotettavuuteen ja tarkkuuteen.

Viruses are a functional part of the water ecosystems microbial network. There is scientific evidence that viruses have impact to biotic communities, nutrient recycle and genetic diversity. Still there is a lack of studies concerning fresh water ecosystem viruses. In Finland, studies of fresh water viruses have not been published. Main objective of this thesis was to study, first time in Finland, abundance and variation of virus like particles (VLP) in boreal lake. The study was carried out on Lake Vesijärvi in Southern Finland. Purpose was also to study the abundance relations of VLP to bacterial abundance and algae biomass. Temporal changes of the variables were studied in 4 periods during growing season in 2007 and 2 periods during winter season in 2008. Spatial changes of variables were studied in littoral and pelagic zones in early summer 2007. Abundance of VLP was high in productive layer (11,9 ± 0,7 x 107 (ml-1)). Similar results have been observed from studies with other lakes in boreal zone. Highest abundance observed was in early summer period (14,9 ± 0,2 x 107 (ml-1)) and lowest at the end of the winter season period (5,5 ± 1,3 x 107 (ml-1)). High bacteria abundance and algae biomass with suitable physical and chemical conditions were the main reasons for high VLP abundance. In the growing season an average amount of chlorophyll –a was 8,6 μgl-1. In the winter season a very high amount of chlorophyll –a was observed (22,4 ± 1,2 μgl-1) indicating under ice algal bloom. Bacteria abundance was stable during the growing season (1,3 x 107 ml-1) corresponding to findings with earlier studies on Lake Vesijärvi. Virus / bacteria ratio (VBR) –level varied between 7,5 – 25,3 in the growing season and in the winter season between 1,6 - 9,3. Bacterial abundance growth explained 18,2 % of the growth of the VLP abundance (p=0,004, all periods included). In the growing season chlorophyll –a explained 17,4 % of the growth of the VLP abundance (p=0,013). In the winter season, connections between VLP and other biological variables were not found. As a conclusion, in the growing season algae cells (Inc. cyanobacteria) are dominant hosts for viruses. Dominant host probably varies between the seasons. Between littoral ja pelagic zones, differences of abundance of VLP, bacteria and algae biomass were not found. This was probably caused by windy conditions creating similar conditions between zones. There is a high abundance of viruses in productive layer in Lake Vesijärvi year-round. Viruses have direct and indirect interactions with algae and bacteria varying in different time scales. It is likely that viruses have interactions also with other functional groups of the lake microbial network. The results of this study confirmed, for the first time in Finland, the virus abundance, its variation and interactions with functional groups of microbial network. The role of viruses in biochemical cycles of fresh water ecosystems need to study more in Finland.

The primary characteristic of urbanisation is the addition of hard surfaces to catchments, which affects water and habitat quality in urban streams and alters natural hydrological processes by reducing infiltration, evapotranpiration and efficiently conveying storm runoff to streams, gathering a variety of urban polluants along the way. This is typical of the 'urban stream syndrome'. Catchment imperviousness (especially Effective Impervious Area or percent connectivity) can be used as one of the primary indicators of the severity of this phenomenon. This research was initiated through a collaboration between the City of Helsinki and the University of Helsinki to determine the baseline water quality of Hakuninmaanoja, a small urban stream in Helsinki, Finland, and the imperviousness of its catchment, where a pilot ecological housing development 'Kuninkaantammi' (KUNTA) will be built beginning in 2013. The purpose of the project is to assess the current characteristics of the catchment prior to the development in the headwaters of the stream. An automatic water quality monitoring station was built on the lower part of the stream approximately 200m upstream of its junction with Mätäjoki, the second largest river of Helsinki. Water Sensitive Urban Design can be used as part of a holistic stormwater treatment train to limit newly created imperviousness, and minimise the connectivity of the necessary remainder, allowing stormwater runoff to be reused, infiltrated and treated through soil media, or slowed down enough to attenuate the urban hydrograph. Some of these features such as raingardens, green roofs and detention ponds will be included in the KUNTA development for this purpose. A detailed calculation of catchment imperviousness was completed via field survey and land use categorization methods. Total Impervious Area (TIA) was determined to be 22%, Effective Impervious Area 15% and catchment wide runoff coefficient given by land use categorisation method to be 0.32. TIA is expected to increase to 30% following development of KUNTA, however EIA is not expected to increase in proportion with TIA due to planned Water Sensitive Urban Design features. Yearly runoff volumes based on each method of calculating imperviousness were estimated, as well as for the future following KUNTA development. Water quality in the stream currently is quite satisfactory in relation to other streams in Helsinki, however the urban stream syndrome is already evident with particular concern regarding temperature, sediment and peak flow fluctuations. Effective Impervious Area should be used in urban planning of new and existing developments rather than TIA because it will give much greater accuracy of runoff volumes and infiltration rates by taking into account unconnected impervious surfaces. Strengthening local solutions to reduce connectivity should be a municipal priority. Water quality monitoring will continue at the site until after KUNTA has been built, and further research should focus on determining the technical performance of stormwater Best Management Practices (BMPs) at the site.

Almost one third of the electrical power manufactured in Finland is made with nuclear power. Running nuclear power plant generates always some radioactive emissions that should be monitored in the vicinities of power plants. This Master's Thesis' aims were to compare Finnish nuclear power plants', Loviisa and Olkiluoto, radiation surveillance programmes with other European programmes and find suggests considering the collected species, frequencies and sample network. Species and sample frequencies in current sampling programmes were evaluated also by the surveillance programmes data collected and analysed between years 2005 and 2010. In this Thesis was also reported could current surveillance programmes species be used as sample species with the new nuclear power plant nuclear monitoring at Pyhäjoki. Also community and ecosystem radiation protection were considered. Swiss, Swedish, German and French radiation surveillance programmes were examined for this work. New sample species were searched from these programmes and also from other sources. The suitability of the suggested species were considered mainly by literature. Species composition at Pyhäjoki was examined from literature. Finnish surveillance programmes are extensive and diverse comparing to programmes in the other countries. Improvement proposals to the sample species and frequencies were nonetheless found. Adequate new species would be at least earthworms, flounder and groundwater. Improvements to the sample frequencies were also suggested and at least mushroom and sediment sampling should be more frequent. Species composition at Pyhäjoki diverse slightly from the species found at Loviisa and Olkiluoto. Based on the literature at least bladder wrack and possibly Common mussel and Baltic tellin are absent from Pyhäjoki. Southern Finland surveillance programmes can still be used as a base for the Pyhäjoki surveillance program and species that are absence just has to be replaced with some similar abundant species. Using the best available knowledge and data collected between years 2005 and 2010 the local population is not exposed to significant amount of nuclear power plant origin radiation. Suggested changes to sample species and sample frequencies would make radiation surveillance programmes even more adequate for monitoring discharges from nuclear power plants. This Master's Thesis will give basic knowledge of the new sample species that would suite to Finnish nuclear power plant radiation surveillance programmes. New species selected from literature should be analysed for radionuclide concentrations before species are added to the sampling programmes. Species composition and quantities at Pyhäjoki should be examined before the final sampling programme is made.