Browsing by discipline "Ecology and Evolution Biology"

Kasvien ja kasvinsyöjähyönteisten vuorovaikutukset ovat pitkään olleet ekologian mielenkiinnon keskiössä. Peruskysymyksiin kuuluu, miksei kasvinsyöjä eli herbivori kuluta ravintoresurssiaan loppuun - miksi maailma on edelleen vihreä? Tässä tutkielmassa selvitän näiden vuorovaikutusten vaikutusta kasvinsyöjälajin liikkeisiin. Tutkimuskohteina ovat Kanadan Kalliovuorilla elävä apolloperhosen Parnassius smintheus toukka ja sen pääasiallinen ravintokasvi, maksaruoho Sedum lanceolatum. Vaikka apolloperhosen toukka on suuri ja sen ravintokasvi pieni, toukkien ravintokasviin kohdistuva vaurioaste on kovin alhainen: kunkin kasviyksilön lehdistä syödään keskimäärin alle 3 %. Mikä saa toukan jättämään näin suuren osan ravintokasvista syömättä? Tutkimukseni lähtökohtana käytin vuonna 2003 kerättyä materiaalia siitä miten itse ravintokasvi ja apolloperhosen toukkien syömävauriot ovat jakautuneet tilassa. Tilanjakaumien selittämiseksi tein itse alkukesän 2006 aikana suoria havaintoja toukkien liikkeistä niityillä, ja tein sarjan kokeita joissa vertasin kahta vaihtoehtoista hypoteesia sille, mikä saa toukan vaihtamaan ravintokasvia: i) kasvin vaste aktivoituu vasta tietyn vaurioasteen ylityttyä, ja toukka vaihtaa kasvia ennen tämän kynnysarvon ylittämistä ja/tai ii) kasvin biokemiallisessa vasteessa on pieni viive, ja toukka vaihtaa nopeasti kasvia tätä vastetta ennakoiden. Tulokset osoittavat, että toukat liikkuvat luonnossa lyhyin pyrähdyksin, keskimäärin alle 40 cm. Lisäksi niiden isäntäkasviin kohdistamat syönnösjäljet ovat aggregoituneet vastaavassa mittakaavassa (noin 50 cm). Isäntäkasviin kohdistuva alhainen vaurio selittyy pienellä viiveellä ravintokasvin indusoituvassa vasteessa. Tutkimusteni valossa tämä vaste aktivoituu parin päivän viiveellä. Vasteen välttäminen näkyy myös toukkien resurssinvalinnassa. Tekemissäni valintakokeissa toukat suosivat selvästi vähemmän vaurioita saaneita ja tuoreempia vaurioita omaavia ravintokasveja. Valinta perustuu aktiiviseen liikkumiseen ravintokasviyksilöiden välissä. Kokeissa havaitsin toukkien vierailevan tasaisesti kaikenlaisilla ravintokasveilla. Luonnossa seuraamani toukat eivät kuitenkaan muuttaneet liikerataansa suhteessa isäntäkasvien tiheyteen eivätkä vaurion laajuuteen. Tutkimukseni toivat huomattavasti uutta tietoa Kalliovuorten apolloperhosten elämästä sekä yleistä tietoa kasvi-herbivori vuorovaikutuksista. Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimukseni tuo huomattavasti uutta tietoa Kalliovuorten apolloperhosten elämästä, ja lisää merkittävästi yleistä tietoa kasvien ja herbivorien vuorovaikutuksista. Saamieni tulosten perusteella S. lanceolatumilla indusoituva vaste aktivoituu noin 1-2 vuorokaudessa ja vaikuttaa sekä toukkien valintoihin että kasvunopeuteen. Toukkien kasvunopeus on todettu hyönteisillä erittäin tärkeäksi biologiseen kelpoisuuteen vaikuttavaksi tekijäksi. Siten tämä tutkimus yhtenä osanaan pystyy yhdistämään kasvinsyöjähyönteisten käyttäytymisen ja liikkumisen suoraan isäntäkasvin indusoituvaan vasteeseen.

Havsekosystemen runt om i världen lider av antropogen inverkan såsom näringsutsläpp och utfiske. Speciellt utfiske av högre trofiska nivåer dvs. stora rovfiskar, anses ha ändrat dynamiken i flera näringsvävar. Ändringarna har lett till kraftiga trofiska kaskader som ökat eller minskat primärproduktionen speciellt vid kustliga vattenområden. Speciellt mesopredatorer har ökat i antal, och i Östersjön är storspiggen (Gasterosteus aculeatus) en art som börjat dominera samhället. Storspiggen konsumerar växtavbetare av trådalger, och kan därmed ha en effekt på trådalgstillväxten i Östersjön. Undersökningens syfte är att granska vilken roll storspiggens predation har i trådalgsbältet, och hur ändringarna syns i näringsväven. Undersökningen bestod av ett mesokosmexperiment och en fältundersökning vid Tvärminne zoologiska station. Mesokosmexperimentet bestod av två behandlingar: 10 mesokosm med två trofinivåer (utan storspigg), och 10 mesokosmer med tre trofinivåer (med storspigg). Trofinivåerna bestod av trådalger (Cladophora sp.), märlkräftor (Gammarus sp.) och storspigg. Experimentet pågick 4 veckor, vartefter mesokosmerna tömdes och innehållet analyserades. Med en veckas mellanrum gjordes fältbesök till den närbelägna ön Långskär, för trådalgsprovtagning, observation av storspiggstäthet och magsäcksanalysering av fångade storspiggar. Trådalgsproverna analyserades under mikroskop. Fältundersökningens resultat visade att mängden storspiggshanar och fångade storspiggar minskade längs med säsongen, medan trådalgsbiomassan ökade. Antalet vuxna storspiggar korrelerade negativt med märlkräftor. Mesokosmexperimentets resultat visade att mesokosmen med storspigg hade i medeltal högre trådalgs-biomassa (24%), högre epifytmängder (72%), färre märlkräftor (79%) och lägre färgintensitet än mesokosmerna utan storspigg. I Mesokosmerna utan storspigg hade trådalgsbiomassan inte ökat nämnvärt, men trådalgen var tydligt grönare i färg och saknade epifyter. Av resultaten framgår att storspiggen påverkar primärproduktionen i ekosystemet, genom en trofisk kaskad, då växtavbetarna regleras kraftigt. Primärproduktionen ökar mest i form av epifyter och mikroalger, vilket leder till att trådalgen kvävs och börjar föråldras. Trådalgen och växtavbetarna har därmed ett mutualistiskt förhållande. För att minska mängden skadliga algblomningar i Östersjön, borde näringsvävarnas stabilitet och mångfald tas i beaktande vid fiskeriförvaltningen för att effektivera Östersjöns rehabilitering.

Suomessa pitkään harjoitettu maatalous on luonut elinympäristöjä lukuisille kulttuuriympäristöihin erikoistuneille eliölajeille. Viime vuosikymmeninä maaseutumaisemamme luonne on muuttunut ja perinnemaisemiin sopeutuneiden lajien elinympäristöt käyneet harvinaisiksi. Uhanalaisia lajeja on metsien jälkeen toiseksi eniten juuri perinnebiotoopeilla. Eräs maatalouden muutoksista kärsinyt lajiryhmä on lantakuoriaiset, sillä muun muassa rehupeltojen laidunnus ja karjan sisäruokinta ovat johtaneet niittyjen ja luonnonlaitumien umpeenkasvuun. Lantakuoriaisiin lukeutuu myös tutkimukseni kohde isolaakasittiäinen (Onthophagus gibbulus). Se on ainoa maassamme jäljellä oleva laakasittiäisten sukua edustava laji. Suomesta jo hävinneeksi luultu isolaakasittiäinen löydettiin uudestaan vuonna 1995 Someron Häntälän Rekijokilaaksosta. Tämä on tiettävästi edelleen lajin ainoa esiintymä Suomessa. Maamme isolaakasittiäiskannasta tiedetään hyvin vähän, vaikka laji onkin suppean esiintymisalueensa takia äärimmäisen uhanalainen. Tämän työn tarkoituksena on hankkia perustietoa isolaakasittiäiskannan koosta, lajin fenologiasta, sekä esiintymän laajuudesta lajin suojelun tueksi. Tutkimukseni pyrkii vastaamaan kysymyksiin: Minkälainen elinkierto lajilla on Suomessa? Missä ja kuinka runsaana isolaakasittiäistä Suomessa tavataan? Tätä selvittääkseni tarkastelin uhanalaisten lajien löytörekisteritietoja, sekä suoritin havainnointia maastossa syyskesällä 2004. Populaatiokoon arvioimista varten käytin pyynti-jälleenpyynti -menetelmää, missä elävänä pyytävistä kuoppapyydyksistä saadut yksilöt merkittiin kukin omalla koodillaan. Analyyseissä käytin kahta toisiaan täydentävää populaatiokoon estimoimiseen tarkoitettua menetelmää. Tutkin myös lajin tilajakaumaa pääesiintymän sisällä, eli selvitin ovatko yksilöt sijoittuneet elinalueelleen tasaisesti, vai suosivatko ne erityisesti tietynlaisissa paikoissa sijaitsevia lantaläjiä. Mikäli suosivat, niin miksi? Näin sain merkittävää lisätietoa paikallisten ympäristöolojen vaikutuksesta isolaakasittiäiskantaan. Suojelun kannalta yksilöiden keskittyminen tiettyihin läjiin voi toisaalta lisätä kannan häviämisriskiä, mutta siitä voi olla myös etua yksilöiden lisääntymismenestykselle. Tutkimuksessani selvisi, että isolaakasittiäinen lentää läpi kesän ja ainakin osa kannasta kykenisi lisääntymään myös keväällä, mikäli lantaa olisi saatavilla. Tunnettu pääesiintymä on ainoa paikka, missä lajia on runsaslukuisena. Populaation koko on siellä noin 3000 5000 yksilöä. Laji on jossain määrin kyennyt levittäytymään myös uudelleen laidunnuskäyttöön otetuille lähilaitumille. Lisäksi löysin pääesiintymältä linnuntietä 3,3 km koilliseen toisen aiemmin tuntemattoman paikalliskannan, jossa isolaakasittiäistä esiintyy - joskaan ei runsaslukuisena. Isolaakasittiäisen tilajakauman analysointi osoitti, että yksilöt ovat sukupuolesta riippumatta merkittävissä määrin kasautuneet nimenomaan tiettyihin läjiin. Kasautumista selittäviksi tekijöiksi osoittautuivat pienen mittakaavan ympäristövaihtelut. Laji suosii lantaläjiä, jotka sijaitsevat avoimilla ja paahteisilla rinteillä, joilla myös aluskasvillisuuden on oltava lyhyttä. Isolaakasittiäiskanta on pääesiintymällä runsaslukuinen ja ylittää sekä demografiselle että geneettiselle stokastisuudelle yleisesti asetetut raja-arvot. Lajin esiintymisalue on kuitenkin niin suppea ja riippuvainen jokavuotisesta laidunnuksesta, että laji on vaarassa kuolla sukupuuttoon, mikäli sen suojeluun ei kiinnitetä jatkuvasti huomiota. Häntälässä suojelu on tähän asti toteutettu lähinnä sopimuksilla maanomistajien kanssa. On kyseenalaista riittävätkö nämä toimet turvaamaan lajin säilymisen. Niin isolaakasittiäisen kuin monien muidenkin perinnemaisemien eliölajien säilymisen kannalta on äärimmäisen tärkeää, että jokilaakson laiduntamista jatketaan vuosittain ja riittävässä mittakaavassa.

The non-lethal effects of predation, i.e. predation risk, can significantly affect the prey population by inducing changes in behavior to reduce the risk of predation. Vigilance, hiding, and fleeing are common responses in order to lower predation risk while changes in habitat selection, habitat use, and changes in activity patterns are more severe changes and can profoundly affect prey fitness. Prey may begin to avoid habitats frequented by predators and may begin to reduce their activity during the time of day when predators are active. Human disturbance can be comparable to predation risk as it may induce similar changes in behavior. Therefore, human activity can be compared to predation risk even though the risk posed by humans may rarely be lethal. For many large vertebrates, however, humans do pose a direct and lethal threat. This is especially true for large predators whose severe decline has been attributed to centuries of persecution and habitat loss and whose populations have only recently began to increase following more favourable management plans and conservation efforts. Similarly, brown bear (Ursus arctos) populations have only recently began to increase in many parts of Europe and North America. In Finland brown bears survived extinction only in the wilderness areas in the north and in the east but have recolonized much of the country in the past decades. These solitary, opportunistic omnivores prefer forested habitats and usually try to avoid humans who they may view as predators. The limited availability of ideal habitats and extensive human activity means that bears may have to use spatio-temporal avoidance of humans rather than large scale spatial avoidance in order to reduce the risk of encountering humans. This should be evident in bear daybed selection whereby bears should select daybed sites away from human activity and select sites that provide good cover against humans while the bear rests during the day i.e. peak period of human activity. Additionally the daybed concealment should be higher closer to human activity. I studied bear daybed selection using GPS location data from collared bears from Central Finland and North Karelia regions and identifying possible daybed sites. Habitat of the daybeds was studied both by visiting daybeds in the field to assess the tree height, tree species composition, and concealment (visibility and canopy cover) and by using GIS software to identify large scale habitat preference. Effects of human activity (house, small roads, large roads) were studied by comparing the concealment of the daybed to a nearby random site and by comparing the bears' early morning locations' distance to human activity with subsequent daybed locations. Further tests were performed to test if season, bear sex, or the study area affected bear daybed selection. The results indicate that bears strongly preferred forested habitats in daybed selection and preferred mixed forests and woodland shrub habitat over the dominant coniferous forests possibly due to their higher proportion and availability of spruce (Picea abies) and deciduous trees (e.g. Betula spp. and Populus tremula) that can offer better cover than pine (Pinus sylvestris) which is dominant in coniferous forests. Mixed forests and woodland shrub may also be preferred as they provide bears with more nutritious vegetation as a food source. Both males and females preferred sites with shorter trees for better concealment while females with cubs preferred sites with taller trees with less concealment. Thus females with cubs may have to trade high concealment for better escape chances for the cubs to avoid potentially infanticidal males. Human activity was shown to affect daybed selection as daybed sites were more concealed than nearby random sites and bears were also closer to human activity during early morning but selected their daybeds farther away. Daybeds were considerably farther away from houses and large roads than from small roads which were often scarcely used forestry roads. Concealment did not change with distance to human activity indicating that bears may not be able to avoid human activity at a large spatial scale even in areas of low human population density. Due to low sample sizes and individual bias the results of this study should be considered more indicative than of high probability. Nevertheless they provide largely new information on bear daybed selection that may be of public interest in reducing human bear conflicts and of use in bear conservation and management.