Browsing by discipline "Akvatiska vetenskape"

Sound travels faster and further in water than in air while electromagnetic radiation, among it visible light, attenuates fast. Marine animals have adapted to use sound in foraging, predator avoidance, orientation and communication with conspecifics. The underwater soundscape of the Baltic Sea remains largely undiscovered. The area is a unique acoustic environment due to its variant hydrography, broken coastline, shallowness, low salinity and the resulting strong stratifications. The harbor porpoise (Phocoena phocoena) is the only cetacean inhabiting the area, and its Baltic Sea subpopulation is critically endangered. This work is based on first sound pressure measurements of BIAS (Baltic Sea Information on the Acoustic Soundscape) -project by Finnish Environment Institute and other project participants. Measured sound pressure levels are compared to weather and shipping observations to collect information about the contributions of natural and anthropogenic sound sources to underwater sound pressure levels in the Baltic Sea. In addition porpoise observations collected at the Universities of Southern Denmark and Århus are compared to measured sound pressure levels and shipping data to examine if increased noise levels or increased shipping activity have an impact on harbor porpoise echolocation activity. The results show that at the Gulf of Finland both weather and shipping drive the levels of ambient noise at low frequencies (63 and 125 Hz third-octave bands). However the sound pressure levels caused by ships near the stations (up to 5 km) always exceeded all natural variation. Increased sound pressure levels and ship proximity seemed to have an impact on porpoise activity at the area. When a ship was very close (2 km), the registrations of porpoise echolocation clicks decreased with decreasing proximity to ship. On the other hand during spring months an increase in porpoise echolocation was recorded in relation to increased sound pressure levels, which might indicate the porpoises compensating to increased background noise by echolocating more frequently or loudly.

Tämän pro gradu -työn tavoitteena oli arvioida hauen (Esox lucius L.) järvikohtaisen elohopeapitoisuuden estimoimiseen käytettyjä menetelmiä, selvittää hauen elohopeapitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä sekä arvioida elohopeapitoisuudessa vuosien 1980-1983 ja 2000-2002 välisellä kahdenkymmenen vuoden aikajaksolla mahdollisesti tapahtunutta muutosta sekä muutokseen vaikuttavia tekijöitä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin kaikkiaan 66 järven haukien elohopeapitoisuuksia vuosina 1980-1983 ja 2000-2002. Tarkastelun kohteena olevia ympäristötekijöitä oli yhteensä 70 tutkimusjärven sijaintia ja morfologiaa, vedenlaatua ja valuma-alueen maankäyttöä ja maanpeitettä kuvaavaa muuttujaa. Hauen elohopeapitoisuuden estimoimiseen käytettyjä menetelmiä vertailtiin lineaarisella, logaritmisella ja toisen asteen polynomiregressiolla. Eri regressiomenetelmien välillä ei havaittu merkitseviä eroja tilastollisesti merkitsevien mallien määrässä tai saadussa elohopeapitoisuuden estimaatissa. Regressiomenetelmänä käytettiin lineaarista kalan massan ja elohopeapitoisuuden regressiota. Hauen elohopeapitoisuuteen vaikuttaa järven sijainti Suomessa siten, että idässä havaitaan korkeampia pitoisuuksia kuin lännessä ja etelässä korkeampia pitoisuuksia kuin pohjoisessa. Suurissa järvissä hauen elohopeapitoisuuden havaittiin olevan alhaisempi kuin pienissä. Toisaalta havaittiin, että mitä suurempi järven pinta-ala on valuma-alueen pinta-alaan verrattuna, sitä alhaisempi on elohopeapitoisuus. Järvien vedenlaadun perusteella happamissa humusjärvissä tavataan korkeimmat hauen elohopeapitoisuudet. Valuma-alueen ominaisuuksista hauen elohopeapitoisuuteen vaikuttavat ennen kaikkea veden humuspitoisuuteen vaikuttavat maanpeitetyypit, kuten havumetsät ja turvemaat. Valuma-alueen ominaisuuksien merkitys hauen elohopeapitoisuuden selittäjänä korostuu etenkin pienillä järvillä. Tässä tutkimuksessa saatiin uutta tietoa hauen elohopeapitoisuudessa tapahtuneesta muutoksesta, jota on aikaisemmin tutkittu varsin vähän. Haukien elohopeapitoisuudet olivat odotetusti laskeneet, mutta Suomessa on myös järviä, joissa hauen elohopeapitoisuus oli noussut. Hauen elohopeapitoisuuden havaittiin vuosien 1980-1983 ja 2000-2002 välisenä aikana nousseen kaikkiaan 11 järvessä. 22 järvessä pitoisuus oli pysynyt samalla tasolla ja 33 järvessä pitoisuus oli laskenut. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että pitoisuus on 36 järvessä pysytellyt tai alentunut yleisesti turvallisena pidetylle tasolle (< 0,5 mg kg-1 Hg), mutta neljässä järvessä pitoisuus on yhä tasolla tai on viimeisen 20 vuoden aikana noussut tasolle, jolla haukea ei pitäisi suositusten mukaan käyttää ihmisravinnoksi (> 1,0 mg kg-1). Pitoisuuden nousua havaittiin ainoastaan pienissä ja keskisuurissa järvissä, näissä ryhmissä noin 20 % järvistä elohopeapitoisuuden havaittiin nousseen 20 vuoden tarkastelujakson aikana. Pitoisuuden laskua puolestaan havaittiin kaikissa kokoryhmissä, pienten ja keskisuurten järvien joukossa noin puolella ja suurilla järvillä kahdella kolmanneksella järvistä. Merkittävään pitoisuuden laskuun on vaikuttanut tutkimusajankohtien välillä merkittävästi pienentynyt ilmaperäinen kuormitus. Kuitenkin tämä tutkimus todistaa sen asian puolesta, että etenkin orgaaniseen maahan on kerääntynyt suuret elohopean varastot, jotka voivat vaikuttaa pitoisuuksia nostavasti vaikka ilmakuormitus onkin pienentynyt. Ilmakuormitusta on usein pidetty merkittävimpänä elohopean lähteenä vesistöön ja edelleen kaloihin. Muutokseen vaikuttaviksi tekijöiksi havaittiin tärkeimpänä valuma-alueen ominaisuudet. Orgaanisten maiden järvillä elohopeapitoisuuden havaittiin nousseen. Muutokseen vaikutti myös itä-länsi -suuntainen sijainti. Idässä sijaitsevilla järvillä elohopeapitoisuuden havaittiin nousseen enemmän kuin lännessä.

Tässä työssä tutkittiin 28 maitotilan ravinnevirtoja yhden vuoden ajan laskemalla typen, fosforin ja kaliumin taseet peltoviljelylle (peltotase), karjalle (karjan tase) sekä koko tilalle (tilatase). Laskelmilla selvitettiin kokonaisravinteiden lisäys, poisto, tase ja hyötysuhde, ravinteiden kulkeutumiseen vaikuttavat tekijät sekä ravinnevirtojen keskinäinen merkitys. Tutkittiin, voiko ravinnetaselaskelmien avulla tunnistaa vesistökuormituksen riskialueet, tehostaa ravinteiden hyödyntämistä ja vähentää rehevöittävien ravinteiden ylijäämää maataloudessa. Selvitettiin, vaikuttavatko ravinnetaseiden muutokset maatalouden vesistökuormitukseen ja voiko kuormitusta ennustaa ravinnetaseiden perusteella. Maitotilojen pelloille kertyi tarkastelujakson aikana keskimäärin 69 kg ha-1 typpiylijäämää, 11 kg ha-1 fosforiylijäämää ja 1 kg ha-1 kaliumylijäämää. Noin 2/3 peltojen typpi- ja fosforilannoituksesta ja puolet kaliumlannoituksesta oli peräisin kemiallisista ostolannoitteista. Mitä voimakkaammin peltoja lannoitettiin, sitä suurempaa oli ylijäämä. Karjan taseessa typpiylijäämää syntyi tilaa kohti keski­määrin 109 kg ey-1, fosforiylijäämää 16 kg ey-1 ja kaliumylijäämää 107 kg ey-1 vuodessa. Suurin osa rehujen ravinteista oli peräisin tilan omilta pelloilta. Mitä voimakkaampaa oli karjan ruokinta, sitä suurempi oli lehmien maitotuotos ja sitä enemmän ravinteita päätyi karjanlantaan. Tilataseissa typpiylijäämää kertyi yhdelle tilalle keskimäärin 120 kg ha-1 (5 000 kg tila-1), fosforiylijäämää 15 kg ha-1 (650 kg tila-1) ja kaliumylijäämää 46 kg ha-1 (2 000 kg tila-1) vuodessa. Mitä enemmän tiloille ostettiin lannoitteita ja rehuja, sitä suurempaa oli ylijäämä. Tilatasolla typestä ja kaliumista hyödynnettiin keskimäärin 21 - 23 % ja fosforista n. 30 %. Tilojen ja peltolohkojen välinen vaihtelu ravinteiden hyödyntämisessä oli voimakasta. Ravinteiden tase kuvasi pelloille, karjanlantaan ja tiloille kertyvää ravinteiden määrää ja vesistö­kuormitusriskiä tarkemmin kuin hyötysuhde. Tilatase kuvasi ravinteiden yleistä hyödyntämistä maatiloilla, pelto- ja karjan taseiden avulla tunnistettiin tilan sisäiset kuormitusriskialueet ja karjan ruokinnan voimakkuus. Tärkeimmät syyt suuriin ravinneylijäämiin olivat peltojen voimakas lannoitus ja karjan voimakas ruokinta, karjanlannan tehoton hyödyntäminen peltojen, erityisesti laidunten, lannoituksessa sekä kasvukauden kuivuus, joka pienensi satoja osalla tiloista. Paras keino ylijäämien vähentämiseen olisi karjanlannan tehokkaampi hyödyntäminen lannoitussuunnittelussa. Sen myötä kemiallisten lannoitteiden käyttöä ja tiloille tulevaa ravinnemäärää olisi mahdollista vähentää. Ravinnetaseet eivät sellaisenaan kuvaa vesistökuormituksen määrää lyhyellä aikavälillä. Ravinneylijäämien muutosten perusteella vesistökuormituksen riskiä ja yleistä tasoa voidaan kuitenkin arvioida. Tulevaisuudessa ravinnetaseita voitaisiin käyttää mm. kuormituksen mallintamisen ja ravinneylijäämien vähentämisen apuna. Ympäristön kannalta sopivan ravinneylijäämän sekä ravinnetaseiden ja vesistökuormituksen välisen yhteyden selvittämiseksi tarvitaan jatkossa lisää tutkimuksia.

The chemical composition of macroalgae varies between species, habitat and environmental conditions. The lipid content of macroalgae changes between seasons and different environmental factors such as light, nutrient levels and temperature. The lipid levels are higher during winter and spring than in the summer. Macroalgae from the cold water are richer in polyunsaturated fatty acids (PUFAs) than macroalgae from the warm waters. Nutrient limitation increases the synthesis of lipids in macroalgae. Studies show also that brown macroalgae (Phaeophyceae) have higher lipid content than green (Chlorophyta) and red (Rhodophyta) macroalgae. Macroalgae produce neutral lipids mainly triacylglycerols (TAGs) under stress condition so they shift from membrane lipid synthesis to storage lipid synthesis. The content of triacylglycerols in macroalgae is of interest because triacylglycerols can be used as bases of biodiesel. In the experiment we wanted to define the application of Baltic Sea macroalgae as raw material for biodiesel. We also studied how the different levels of nutrients affect the content of total lipids and fatty acid composition in the studied macroalgae. The hypothesis was that the studied macroalgae would produce more lipids in nutrient limited conditions than in nutrient replete conditions. At the same time, the differences between the content of lipids between macroalgae species was examined. Two green macroalgae and one red macroalgae species were used in the experiment (Ulva intestinalis, Cladophora glomerata and Ceramium tenuicorne) to study the total lipid content and the fatty acid composition of the macroalgae. The macroalgae species were selected because they are typical macroalgae species in the Baltic Sea's littoral zone. The experiment was conducted as a factor experiment for 10 days in August and October in the Tvärminne Zoological Station. The experiments nutrient treatments were designed as to study the effect of nitrogen and phosphorus separately and together on macroalgae lipid content. The macroalgae lipids were extracted with chloroform:methanol (2:1 -vol/vol) mixture. The macroalgae lipids and the fatty acid composition were studied with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) from extracted and esterified fatty acid methyl esters (FAMEs). We also fractionated the neutral lipids from the total lipids to quantify the amount of neutral lipids. The total lipid content of the studied macroalgae species varied between specie but not between nutrient treatments. The total lipids contents ranged from 31 to 193 mg l-1, with the lowest total lipid content found in U. intestinalis in the October experiment. The total lipid content of the macroalgae accounted only 2% of the macroalgae species dry weight. The total fatty acid content of the studied macroalgae species ranged from 0,7 to 9,0 mg l-1with the highest values found in C. glomerata and the lowest in U. intestinalis in the October experiment. The total fatty acid content differed between species but not between nutrient treatments. The fatty acid composition of the macroalgae varied slightly but there were similarities between the fatty acid compositions between the studied species. The saturated fatty acid contents were the highest among the studied macroalgae (42,0-49,7%). U. intestinalis in the August and October experiment contained more polyunsaturated fatty acids (PUFAs) (45,1%; 46,9%) than C. glomerata (23,2%) and C. tenuicorne (22,8%). The major fatty acid was the palmitic acid (C16:0) in all the studied macroalgae species (32,3-45,7% of total fatty acids). The neutral lipid amount from U. intestinalis differed between August and October specimens but didn't differ between nutrient treatments. The neutral lipid content ranged from 0,6 to 4,2 mg l-1 with the lowest amounts found in U. intestinalis from Octobers experiment. The fatty acid composition of the neutral lipids in U. intestinalis resembled one another. The total lipid content of the studied macroalgae was different from results of other studies made by macroalgae because the sampling location and the season affects the total lipid content of macroalgae. The low amounts of total lipids and fatty acids in U. intestinalis in October can be explained by the fact, that U. intestinalis was not healthy at the time of the experiment. Comparing the total lipid contents of the macroalgae is therefore difficult because of the rundown nature of the U. intestinalis in October. The studied macroalgae didn't contain the highest amounts of lipids in the nutrient deprived conditions because the macroalgae experienced shortage of nitrogen for example in the control and added phosphorus treatments. The macroalgae should have been given the opportunity to adjust to the new conditions before the experiment. The different water temperature between the August and October experiment could account more of the differences between the total lipid content of the macroalgae than the nutrient treatments. The fatty acid composition of the macroalgae was similar to those reported from other studied. The low amount of fatty acids supports the findings of the studies because typically most lipids are bound to membranes such as glycolipids and phospholipids. On the other hand, the high saturated fatty acid content reveals that the macroalgae were in stress conditions. The macroalgae are suited as raw material for biodiesel because of the high total lipid and saturated fatty acid content of the macroalgae species. The macroalgae could be grown to produce more lipids in nutrient deprived than in nutrient saturated conditions by choosing the suited macroalgae and the optimal sampling season. The total lipid content of macroalgae can be enhanced with two-stage nitrogen supply growth strategy which has been demonstrated in the microalgae Chlorella vulgaris. In the first stage the macroalgae could be grown in nitrogen replete conditions to optimize biomass productivity. In the second stage the macroalgae would be grown in nitrogen limited conditions to increase lipid content.