Browsing by discipline "Växtbiologi"
Now showing items 1-8 of 8
-
(2010)Ligniini on maakasveille hyvin tärkeä makromolekyyli. Se on olennainen osa esimerkiksi vettä ja ravinteita kuljettavien puusolukon solujen soluseinää. Ligniini on myös osallisena kasvien puolustuksessa muita organismeja vastaan. Lisäksi se on tärkeä osa metsien ekologiassa ja ihmisen hyödykkeenä. Prosessia, jossa kasvisolun seinään muodostuu ligniiniä, sanotaan puutumiseksi, eli lignifikaatioksi. Tällöin lignifikoituvan solun sisällä syntetoidut ligniinin monomeerit – monolignolit - kuljetetaan solukalvon yli soluseinään, jossa ne polymeroituvat ligniiniksi. Vähitellen kasvisolun soluseinän selluloosan, hemiselluloosien, pektiinien ja rakenne-proteiinien muodostama verkosto tukkiutuu ligniinistä. Lignifikoituessaan solu käy samalla läpi ohjelmoidun solukuoleman. Monolignolien synteesistä tiedetään suhteellisen paljon, samoin kuin ligniinin polymerisaatiosta. Monolignolien kuljetuksesta sen sijaan ei ole tietoa. Eri hypoteesien mukaan monolignolit voivat kulkeutua solukalvon yli joko diffuusion, golgin laitteen rakkuloiden tai kuljettajaproteiinien eli transportterien avulla. Teoria golgin laitteesta on osoitettu epätodennäköiseksi ja diffusiostakaan ei ole todisteita aidoilla solukalvoilla. Siksi pro gradu –tutkielmani tarkoituksena onkin testata hypoteesia transportterivälitteisestä kuljetuksesta. Tutkittavina ovat kasveissa hyvin yleiset ABC-transportterit, joiden tiedetään kuljettavan sekundaarisen aineenvaihdunnan tuotteita. Tutkielmassani testasin ABC-transportterihypoteesia kuusen (Picea abies) ligniiniä tuottavilla A3/85-liuosviljelmäsoluilla sekä bioninformatiikan keinoin. A3/85-soluille syötettiin radioaktiivista fenyylialaniinia – monolignolisynteesin raaka-ainetta – yhdessä ABC-transportteri-inhibiittoreiden (Reversin 121 ja vanadaatti) kanssa. Inhibiittoreilla ei kuitenkaan ollut vaikutusta solujen erittämien fenyylialaniinin fenolituotteiden tai näiden sokerijohdannaisten määrään. Bioinformatiikan keinoin taas yritettiin löytää kuusen (Picea spp.) ja männyn (Pinus spp.) EST-kirjastoista hyviä ABC-transportteriehdokkaita monolignolien kuljetukseen. Erityisesti lignifikoituvassa solukossa esiintyvää, ominaisuuksiltaan sopivaa ABC-transportteria ei kuitenkaan löytynyt. Tämän perusteella kuljetuksesta vastaa todennäköisesti jokin muu transportteri tai kuljetus ei tapahdu lainkaan transportterin välityksellä. Tutkielmassani oli testattavana myös usein esitetty ajatus monolignolien myrkyllisyydestä, josta ei kuitenkaan ole tehty asiaan kuuluvaa selvitystä. Monolignolien odotetulla myrkyllisyydellä saatetaan kasvitieteessä perustella erinäisiä väittämiä, joten ajatuksen paikkansapitävyys on syytä varmistaa. Hypoteesia monolignolien myrkyllisyydestä testasin lisäämällä ligniiniä tuottamattomien tupakan (Nicotiana tabacum) liuosviljelmäsolujen (BY-2) kasvatusalustaan monolignoli koniferyylialkoholia. Koniferyylialkoholi aiheutti solujen lignifikaation sekä tappoi solut korkeissa pitoisuuksissa. Näiden kokeiden perusteella voidaan myrkyllisyys-hypoteesin sanoa olevan mahdollinen, joskin koniferyylialkoholin mahdollinen osallisuus lignifikoituvassa solussa tapahtuvaan ohjelmoituun solukuolemaan täytyy ottaa huomioon.
-
(2015)Viime vuosikymmeninä tiedonalakohtaista oppimista on tutkittu paljon käsitteellisen muutoksen näkökulmasta. Käsitteellinen muutos tarkoittaa oppijan tietorakenteiden muuttumista tai jäsentymistä virheellisistä kohti tieteellistä mallia. Käsitteellisen muutoksen teorioiden mukaan oppijoiden aikaisempien virhekäsitysten tunteminen ja huomioiminen on keskeistä oppimisen ja opetuksen onnistumisen kannalta. Tässä tutkimuksessa selvitettiin biologian yliopisto-opiskelijoiden fotosynteesiin liittyviä virhekäsityksiä, niiden muuttumista opetustekstin lukemisen seurauksena sekä biologian pääaineopiskelijoiden ja sivuaineopiskelijoiden virhekäsitysten eroja. Suomalaisten opiskelijoiden virhekäsityksiä on aiemmin tutkittu niukasti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää virhekäsityksiä suomalaisten opetussuunnitelmien mukaan opiskelleilta opiskelijoilta sekä selvittää virhekäsitysten yksityiskohtaista muuttumista käsitteellisen muutoksen näkökulmasta. Tutkimuksen aineistona oli yliopiston biologian peruskurssin opiskelijoiden (n=171) vastaukset fotosynteesiä ja sen ekologista merkitystä koskeviin avoimiin kysymyksiin. Opiskelijat vastasivat kysymyksiin ennen opetustekstin lukemista, heti opetustekstin lukemisen jälkeen sekä kaksi viikkoa lukemisen jälkeen. Aineisto analysoitiin laadullisin menetelmin kuvaamalla, tyypittelemällä ja tulkitsemalla havaittuja virhekäsityksiä. Virhekäsitysten tulkinnassa hyödynnettiin tiedon ja ajattelutaitojen tasojen luokittelua. Opiskelijoilla havaittiin yhteensä 58 fotosynteesiä koskevaa selkeästi virheellistä käsitystä ja 14 puutteellista tai epämääräistä käsitystä. Virhekäsitykset liittyivät fotosynteesireaktioon, kasvien rakenteisiin, kasvin energiatalouteen ja fotosynteesin ekologiseen merkitykseen. Lähes kaikki virhekäsitykset ja puutteelliset käsitykset olivat yleisempiä biologian sivuaineopiskelijoilla kuin pääaineopiskelijoilla. Virhekäsitykset vähenivät opetustekstin lukemisen seurauksena, ja monimutkaisempia tiedon ja ajattelutaitojen tasoja ilmentävät virhekäsitykset vähenivät vähintään yhtä paljon kuin muutkin. Lukuisia virhekäsityksiä kuitenkin säilyi oikeat vastaukset antaneesta opetustekstistä huolimatta. Kaksi viikkoa opetustekstin lukemisen jälkeen osa jo virhekäsityksensä korjanneista opiskelijoista vastasi jälleen virheellisesti. Tutkimus osoittaa, että suomalaisen peruskoulun ja lukion fotosynteesin oppimista koskevat tavoitteet eivät täyty edes monen biologian yliopisto-opiskelijan kohdalla. Suomalaisilla opiskelijoilla on pitkälti samoja virhekäsityksiä kuin kansainvälisesti tehdyssä tutkimuksessa on havaittu. Fotosynteesin oppimisen kannalta keskeisin tutkimuksessa havaittu ymmärryksen puute on vaikeus ymmärtää fotosynteesin merkitys Auringon valoenergian ja ravintoketjujen energian välisenä linkkinä. Opiskelijoiden vaikeudet korjata virhekäsityksiään selittyvät käsitteellisen muutoksen prosessin haastavuudella ja hitaudella. Fotosynteesiä koskevan oppimisen edistämiseksi opetuksessa tulisi aiempaa paremmin huomioida käsitteellisen muutoksen haasteet kognitiivisesta, sosiaalisesta ja motivaatioon liittyvistä näkökulmista. Tämä tutkimus tarjoaa tietoa niistä fotosynteesin oppimista koskevista erityispiirteistä, joita ilmiön tehokkaaseen oppimiseen pyrkivän opetuksen tulee huomioida.
-
(2012)In my master's thesis I have studied the characteristics of pedagogically well-designed web-based learning environment, where the contents are presented according to the principles of biology didactics. I have created a website called Virtuaalimetsä (Virtual Forest). Virtuaalimetsä is a web-based learning environment of Finnish forests for the pupils of classes 5 and 6 in primary school. Virtuaalimetsä is made to support both teaching and learning of biology. It offers lots of information and a variety of tools to develop thinking skills. The information of Virtuaalimetsä has its basis in biological research, but the academic nature of this information has been modified to be understandable to children. In this modification the didactics of biology and natural sciences has had a great role. The contents of Virtuaalimetsä fulfill the requirements of National Core Curriculum for Basic Education. With the information from research of blended learning Virtuaalimetsä website has become an effective learning environment. In planning and creating Virtuaalimetsä I had four objectives: 1. Objectives concerning blended learning: to create a good web-based learning environment 2. Objectives concerning learning materials: to increase learners' knowledge and develop their thinking skills, and to create proper tools to achieve this 3. Objectives concerning teaching: to support traditional teaching with a meaningful web-based learning environment 4. Objectives concerning environmental education: to awake a sense of environmental responsibility especially in relation to forests. To achieve these objectives I have studied research about blended learning and didactics of biology. Characteristics of a good web-based learning environment appears to be a proper pedagogical goal, clear research-based information, tools to develop thinking skills, information structuring and intense contemplation, as also logical and pedagogically operational website with good navigation tools. As the leading rules of teaching biology can be mentioned emphasizing the wholeness of nature, system thinking, proper use of concepts, holistic examination of ecological phenomena, using children's previous ideas as a basis for learning and developing observation skills. Virtuaalimetsä has six parts: Metsäkartta (Forest Map), Metsäpolku (Forest Path), Metsäsanasto (Forest Vocabulary), Testaa taitosi (Test your skills), Metsän kasvit (Forest Plants) and Opettajalle (For teacher). This division has been made consistently with the learning tools, and most parts offer a specific way to enhance learning. Virtuaalimetsä is further divided into sub-parts according to different themes: Metsä elinympäristönä (Forest as a habitat), Metsätyypit (Forest types), Metsän kerrokset (Forest layers) and Metsäluonnon monimuotoisuus (Biodiversity in forests). Forest Map concentrates on mind maps and concept maps. These help children to create ideas of wholes and concepts. Concept maps enhance active and meaningful learning and develop learners' meta-cognitive skills. Forest Path has the biological information of Virtuaalimetsä. The information is so presented that learners can get a good picture of forest nature as a whole and as a systemic structure. Information is presented at a concrete level, and new information is continuously connected to the context of forest. Thus the information is kept together, and no single detail is left detached. Many biological concepts are presented, and they help to compose a meaningful image of forests and of the nature of biological phenomena. In Virtuaalimetsä forest environment also gives a familiar ground to examine matter cycle, energy flow and population dynamics. These phenomena represent different kinds of interaction patterns and causal structures in nature, and that is why they improve development of biological thinking and understanding. To awake environmentally responsible attitudes Virtuaalimetsä offers a great deal of necessary information to contemplate environmental problems. Test you skills is a place for exercises. Exercises help in repetition, they give a possibility to test skills and most importantly they activate learned information. Many of the exercises are describing, comparing and classifying exercises, which help to understand the concepts. Exercises that involve explaining help to organize and analyze information. Forest Plants -part has a link to Helsinki University's Pinkka -learning environment. In Pinkka there is a section made especially for Virtuaalimetsä with 30 forest plant species. Plant identification has its own part in Virtuaalimetsä, because knowledge about species has a crucial role in understanding nature and ecosystems. In Forest vocabulary all the concepts presented in Virtuaalimetsä are explained in alphabetical order. In For teachers the idea of Virtuaalimetsä is explained in nutshell. There are also tips for teachers of how to use Virtuaalimetsä in teaching, and how to use information and cognitive tools for example in teamwork, whole class discussions or outside the classroom. The structure of Virtuaalimetsä website has been made into a logical and easily navigated whole by dividing the site according to the different cognitive tools and forest themes. Links are clearly presented, and studying is guided by explaining the contents of each part in advance and by giving tips of how to move in the site. There are also left many possibilities for learners to plan their own course of study. Multiple presentations are present: the information is presented both as pictures and text, and to minimize cognitive load all the information of one subject is presented on the same page.
-
(2008)Ligniini on heti selluloosan jälkeen puiden toiseksi yleisin rakenteellinen biomolekyyli. Ligniini on tärkeä biopolymeeri sekä biologisesti että taloudellisesti. Ligniini antaa kasville fysikaalista kestävyyttä, erityisesti vettä kuljettavissa solukoissa, se toimii kasvin puolustuksessa patogeeneja vastaan fysikokemiallisena suojana. Taloudellisesti ligniini on sekä haitallinen että hyödyllinen yhdiste. Paperiteollisuudessa ligniinistä pyritään pääsemään tarkasti eroon, koska hapettuessaan valon vaikutuksesta ligniinin absorbanssi muuttuu, ja kellastaa paperin. Energiatalouden kannalta ligniini on hyvin tärkeä molekyyli. Se sisältää paljon hiiltä ja sen polttaminen tuottaa näin ollen runsaasti energiaa. Ligniinin rakennetta kemiallisesti muokkaamalla siitä voidaan valmistaa monia hyödyllisiä yhdisteitä, kuten ravintolisiä, kuidunlähteitä, polttoainetta ja suoja-aineita. Ligniinin biosynteesin tunteminen on edellytys sen rakenteen muuttamiseen hyötykäyttöön. Paperiteollisuuden kannalta erityisen tärkeää olisi yrittää vähentää ligniinin määrää sellupuussa, näin säästettäisiin rahaa ja ympäristöä huomattavasti, koska kemiallinen ja fysikaalinen ligniinin poistaminen paperimassasta on kallista ja ympäristölle haitallista. Toisaalta energiapuun ligniinikoostumusta kannattaisi pikemminkin lisätä, näin puusta saatavaa energiamäärää voidaan tilavuuteen nähden kasvattaa. Ligniinin biosynteesi jakaantuu karkeasti ottaen kolmeen osaan: 1) ligniinin esiasteiden synteesiin 2) esiasteiden kuljetukseen solulimasta soluseinään 3) ligniinin polymerisaatioon soluseinässä. Ligniinin biosynteesin ensimmäinen ja kolmas vaihe tunnetaan yksityiskohdiltaankin jo sangen hyvin. Sen sijaan toinen vaihe esiasteiden kuljetus on lähes täysin tuntematon. Tämä ei suinkaan tarkoita, että kuljetusvaihe olisi biosynteesin kannalta merkityksetön. Päinvastoin, se on hyvin tärkeä osa synteesiä. Kuljetustapahtuma selvittäminen voi hyvinkin lisätä tietämystämme myös ligniinin biosynteesin säätelystä ja ajoituksesta. Kuljetusmekanismia ei tunneta, mutta sille on esitetty kolme hypoteesi: 1) monolignolien suora diffuusio solukalvon läpi soluseinään, 2) Golgin laite –välitteinen kuljetus 3) ABC-transportterivälitteinen kuljetus. Tämän työn tarkoituksena on tutkia Golgin laitteen ja ABC-transporttereiden osallisuutta monolignolien kuljetukseen. Tässä työssä koniferiinia, mahdollista monolignolin kuljetus- ja varastomuotoa vastaan on valmistettu ja karakterisoitu vasta-aine, anti-koniferiini. Anti-koniferiinia käyttämällä on yritetty selvittää koniferiinin paikallistumista kuusen erilaistumisvaiheessa olevissa putkisoluissa. Koniferiinin sijaintia on myös selvitetty lituruohon juuressa ja kuusen A3/85-solukkoviljelmän soluissa. ABC-transporttereiden osallisuutta monolignolien kuljetukseen on selvitetty inhiboimalla monolignolien kuljetusta kuusen solukkoviljelmän soluissa, jotka ovat saaneet radioaktiivista glukoosia ja seuraamalla kuinka inhibiittori vaikuttaa solujen erittämien radioaktiivisten monolignoleiden eritysnopeuksiin. Anti-koniferiinin havaittiin puhdistettuna tunnistavan sekä koniferiinin että koniferyylialkoholin. Jälkimmäisen tunnistus on kuitenkin heikompaa. Koniferiinin havaittiin paikallistuvan kolmevuotiaitten kuusten varressa puutuvien solujen soluseiniin. Lituruohossa koniferiini paikallistuu juuren huntuun. A3/85-soluissa koniferiini paikallistuu vakuolimaisiin rakenteisiin ja pistemäisiin rakenteisiin solukalvon läheisyydestä. Käytetyistä inhibiittoreista vanadaatin ei havaittu inhiboivan monolignoleiden kuljetusta, se päinvastoin kiihdyttää sitä. Reversin 121:stä saadut tulokset ovat tässä vaiheessa vielä ristiriitaisia.
-
(2010)Biologisesti aktiivisilla oligosakkarideilla on vaikutuksia kasvin kasvuun ja kehittymiseen. Tietyn tyyppiset oligosakkaridit voivat myös indusoida puolustusreaktion valikoivasti oligosakkaridista riippuen. Useat biologisesti aktiiviset oligosakkaridit on löydetty kasvien soluseinää keinotekoisesti hajottamalla. Pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli karakterisoida kuusen (Picea abies) solukkolinjan A3/85 solususpensiokasvatukseen erittämiä oligosakkarideja. Kuusisolukko A3/85 on otollinen kandidaatti tutkimukseen, sillä sen on todettu erittävän solunulkoista ligniiniä suspensioliuokseen. Oligosakkarideja karakterisoitiin yhden ja neljän vuorokauden kasvatuksista. Alustan sokeripitoisuutta alennettiin neljän vuorokauden kasvatuksissa karakterisoinnin helpottamiseksi. Oligosakkaridien pitoisuudet voivat olla hyvin alhaisia, joten solujen tuottamia yhdisteitä seurattiin myös radioaktiivisen D-[U-14C]-glukoosin avulla. Kasvien soluseinässä yleiset glukuronihappo, galakturonihappo, ksyloosi, arabinoosi ja apioosi valmistetaan glukoosi-6-fosfaatista, joko myo-inositolihapetusreitin tai sokerihapetusreitin kautta. Lisäksi tutkittiin, muuttuuko radioaktiivisen leiman jakautuminen näytteissä, kun kasvatusliuoksessa on tai ei ole myo-inositolia. Kasvatusliuos fraktioitiin geelisuodatuskromatografialla. Fraktioiden sisältämät yhdisteet eroteltiin paperikromatografialla ja värjättiin hopeanitraatilla, aniliinivetyftalaatilla tai ninhydriinillä. Hopeanitraatti on hyödyllinen monosakkaridien, oligosakkaridien ja alditolien värjäyksessä. Radioaktiivisuuden kertymistä yhdisteisiin seurattiin nestetuikelaskimella ja autoradiografialla. Paperikromatografialla erotelluista yhdisteistä valittiin mielenkiintoiseksi koetut yhdisteet, jotka eristettiin preparatiivisella paperikromatografialla. Eristetyille yhdisteille tehtiin happohydrolysointi, borohydridikäsittely tai entsymaattinen Driselaasi -käsittely. Happohydrolysointi avaa sokeriyksiköiden väliset glykosidiset sidokset. Natriumborohydridipelkistys muuttaa oligosakkaridiketjun pelkistävän sokerin sokerialkoholiksi ja Driselaasi -käsittely avaa isoprimeveroosin Xyl-α-(1 –> 6)-Glc -sidosta lukuun ottamatta muut glykosidiset sidokset. 14C-leima on jakautunut myo-inositolin kanssa kasvatetun näytteen fraktioinnissa vahvemmin suurimolekyylisiin yhdisteisiin, kun taas ilman myo-inositolia kasvatetussa näytteessä suurin aktiivisuus D-[U-14C]-glukoosin jälkeen on trisakkaridien alueella. Suspensioliuoksista analysoitiin useita oligosakkarideja polymerisaatioasteella 1-4. Analysoiduista yhdisteistä kolme sisälsivät ksyloosia, jota solut voivat syntetoida joko myo-inositolin hapetusreitin tai glukoosin hapetusreitin kautta. Myo-inositolin puuttuminen alustasta lisäsi näiden leimattujen yhdisteiden pitoisuutta. Alustan myo-inositoli ei ole radioaktiivista, joten myo-inositolihapetusreitin kautta valmistetut monosakkaridit eivät näy autoradiografiassa. Vaikuttaisi siis siltä, että myo-inositolihapetusreitti on aktiivinen ainakin, jos solukolle tarjotaan myo-inositolia. Lisätty myo-inositoli vähentää sokerihapetusreitin aktiivisuutta. Työn aikana onnistuttiin eristämään ja osittain tunnistamaan useita kuusen suspensioliuoksen yhdisteitä. Myo-inositolihapetusreitti todettiin aktiiviseksi solukkokasvatuksessa, kun ravintoalustassa on myo-inositolia.
-
(2017)Chitinolytic enzymes belong to a group of pathogenesis-related proteins, which are induced in plants by a pathogenic attack. They have also been shown to function in abiotic stresses and related to signalling. Chitinases catalyze the degradation of β-1,4-N-acetyl glucosamine units of chitin. Chitin is not found in plants, but for example the shells of invertebrates, cell walls of certain fungi, algae and bacteria contain it abundantly. Lately chitinases have gathered attention because of their potential utilization possibilities in medicine, agriculture, food industry and biofuels. Strong chitinase gene expression and also chitinolytic activity has been found in a spruce (Picea abies L. Karst.) cell culture, which produces apoplastic lignin into the medium. Plant chitinases are known to be induced also in developmental processes. Chitinase-like genes have been shown to be essential in cellulose synthesis and in development of cell walls and tracheary elements and also affected the localisation of lignin in tissues. Therefore, the secretion of chitinases into the culture medium has not necessarily been caused by stress and chitinases might use also some endogenic substrate in addition to chitin. Because chitin is a structural component of plant pathogens but not present in plants and the growing circumstances of the studied aceptic spruce cell culture were stable, the research hypothesis was, that the secreted chitinases in the culture medium were not a stress reaction but related to development and besides chitin of the pathogens they utilize some own polysaccharide substrate of spruce. Additional hypothesis was connection of the strong expression of chitinases and chitinase-like genes in the culture medium and the production of apoplastic lignin by the spruce cell line. The aim of the study was to characterize the chitinases and chitinase-like enzymes of the spruce cell suspension culture medium and developing xylem by isolating, purifying and cloning them and by producing them heterologously. The aim was also to identify the putative endogenous substrates for the chitinases and chitinase-like proteins to reach better understanding about the meaning of the chitinases in the development of the spruce tissues. Two chitinases of the spruce cell suspension culture were isolated and purified by chromatographic methods. One chitinase gene in spruce cell culture and one chitinase-like gene in spruce xylem were cloned, after which the chitinases and chitinase-like proteins were produced in Pichia pastoris yeast. The total proteins of the culture medium, the purified chitinases isolated from the medium and the chitinases and chitinase-like proteins produced in P. pastoris were used to examine their substrate alternatives with the carbohydrate microarray method. The connection between apoplastic lignin and the chitinolytic enzymes in culture medium was not found and obvious candidates for the endogenous substrates were not detected. However, the mannan degradation in the presence of the chitinases was strong enough to give reason to further analyses.
-
(2010)Elinympäristön vaikutusta eliölajien esiintymiseen voidaan tutkia habitaattimallinnuksen keinoin. Havainnot lajin esiintymisestä ja puuttumisesta eri kohdissa maisemaa suhteutetaan tilastollisen mallin avulla ympäristötekijöihin, jolloin saadaan kuva lajin elinympäristövaatimuksista. Tällöin oletetaan, että laji esiintyy kaikkialla siellä, missä sen elinympäristövaatimukset täyttyvät. Metapopulaatioteorian valossa näin ei kuitenkaan aina ole: maisemassa voi olla runsaasti lajille soveltuvia mutta asuttamattomia kasvupaikkoja, koska uusien yksilöiden leviäminen ja vanhojen häviäminen eivät välttämättä ole yksittäisten kasvupaikkojen tasolla tasapainossa. Siten myös lajin leviämiskyky vaikuttaa siihen, millaiseksi sen levinneisyyskuvio maisematasolla muodostuu. Tässä työssä keskityn tammen (Quercus robur) alueellisen levinneisyyden mallintamiseen. Tammen suhteellinen harvinaisuus Suomessa sekä sen rooli luonnon monimuotoisuuden merkittävänä tukipilarina tekevät siitä mielenkiintoisen kohdelajin ekologiselle tutkimukselle. Tutkimuskohteekseni valitsin Wattkastin saaren, n. 5 km2:n alueen Länsi-Turunmaalta. Wattkastissa on tutkittu kahdeksan vuoden ajan tammella elävien hyönteisyhteisöjen rakennetta ja kannanvaihteluita, ja saaressa kasvaa yli 1800 luonnonvaraista tammea, joiden tarkat sijainnit tiedetään. Tässä ympäristössä tutkin, rajoittaako tammen alueellista levinneisyyttä ensisijaisesti sopivien elinympäristöjen tilajakauma vai pikemminkin sen leviämiskyky. Yhdistin tammen esiintymiskuviota kuvaavaan habitaattimalliin kokeellisen aineiston, jonka avulla arvioin tammen paikallisen esiintymiskuvion ja tammelle soveltuvien elinympäristöjen tilajakauman vastaavuutta. Kokeellisen aineiston muodostivat 104 Wattkastiin vuonna 2004 istutettua pikkutammea, joiden selviytymisen ja kasvupaikkaolot kartoitin syksyllä 2009. Tutkin yleistetyillä lineaarisilla malleilla puiden menestymiseen - siis selviytymiseen ja kuntoon - vaikuttavia tekijöitä. Etsin potentiaalisia selittäjiä tammen menestymiselle kasvupaikan ympäristötekijöistä sekä istutetun puun sijainnista suhteessa luontaisiin tammikasvustoihin. Lisäksi tutkin habitaattimallin avulla, selittävätkö ympäristötekijät tammen nykyisen esiintymiskuvion Wattkastissa. Havaitsin, että istutetut puut olivat selviytyneet keskimäärin hyvin ja ettei niiden menestyminen riippunut sijainnista suhteessa luontaisiin tammikasvustoihin. Habitaattimallin selitysaste oli vain 19 %, eli kasvupaikkatekijät selittivät heikosti tammen nykyisen esiintymiskuvion Wattkastissa. Tulosten perusteella tammen paikallinen esiintymiskuvio ei vastaa sille soveltuvien elinympäristöjen jakaumaa maisemassa, joten tammen levinneisyyttä Wattkastissa rajoittaa ilmeisesti sen leviämiskyky. Tulokseni viittaavat siihen, ettei tammen elinympäristön laadussa ole suuria vaihteluita Wattkastin sisällä, koska sopivia kasvupaikkoja on tarjolla tammen nykyesiintymiseen nähden runsaasti. Tämä on tammihyönteistutkimusten kannalta kiinnostava tulos, koska se tarkoittaa, että aiemmat havainnot isäntäpuun sijainnin ja hyönteisten kannanvaihteluiden välisestä yhteydestä edustavat todellisia, tilaan sidottuja populaatioprosesseja eivätkä isäntäpuun välittämiä eroja elinympäristön laadussa. Lisäksi tutkimukseni osoittaa, että yhdistämällä habitaattimallinnukseen kokeellinen lähestymistapa saadaan realistisempi kuva lajin levinneisyyttä rajoittavista tekijöistä kuin tutkimalla pelkästään ympäristötekijöiden vaikutusta lajin esiintymiseen. Jos lajin rajoittunut leviämiskyky on vaikuttanut sen esiintymiskuvion syntyyn, pelkästään ympäristötekijöihin perustuva levinneisyysmalli liioittelee levinneisyyttä. Kokeellisen tutkimuksen avulla on tällaisessa tapauksessa mahdollista paljastaa myös leviämiskyvyn rooli esiintymiskuvion taustalla.
-
(2010)Vegetation maps and bioclimatic zone classifications communicate the vegetation of an area and are used to explain how the environment regulates the occurrence of plants on large scales. Many practises and methods for dividing the world's vegetation into smaller entities have been presented. Climatic parameters, floristic characteristics, or edaphic features have been relied upon as decisive factors, and plant species have been used as indicators for vegetation types or zones. Systems depicting vegetation patterns that mainly reflect climatic variation are termed 'bioclimatic' vegetation maps. Based on these it has been judged logical to deduce that plants moved between corresponding bioclimatic areas should thrive in the target location, whereas plants moved from a different zone should languish. This principle is routinely applied in forestry and horticulture but actual tests of the validity of bioclimatic maps in this sense seem scanty. In this study I tested the Finnish bioclimatic vegetation zone system (BZS). Relying on the plant collection of Helsinki University Botanic Garden's Kumpula collection, which according to the BZS is situated at the northern limit of the hemiboreal zone, I aimed to test how the plants' survival depends on their provenance. My expectation was that plants from the hemiboreal or southern boreal zones should do best in Kumpula, whereas plants from more southern and more northern zones should show progressively lower survival probabilities. I estimated probability of survival using collection database information of plant accessions of known wild origin grown in Kumpula since the mid 1990s, and logistic regression models. The total number of accessions I included in the analyses was 494. Because of problems with some accessions I chose to separately analyse a subset of the complete data, which included 379 accessions. I also analysed different growth forms separately in order to identify differences in probability of survival due to different life strategies. In most analyses accessions of temperate and hemiarctic origin showed lower survival probability than those originating from any of the boreal subzones, which among them exhibited rather evenly high probabilities. Exceptionally mild and wet winters during the study period may have killed off hemiarctic plants. Some winters may have been too harsh for temperate accessions. Trees behaved differently: they showed an almost steadily increasing survival probability from temperate to northern boreal origins. Various factors that could not be controlled for may have affected the results, some of which were difficult to interpret. This was the case in particular with herbs, for which the reliability of the analysis suffered because of difficulties in managing their curatorial data. In all, the results gave some support to the BZS, and especially its hierarchical zonation. However, I question the validity of the formulation of the hypothesis I tested since it may not be entirely justified by the BZS, which was designed for intercontinental comparison of vegetation zones, but not specifically for transcontinental provenance trials. I conclude that botanic gardens should pay due attention to information management and curational practices to ensure the widest possible applicability of their plant collections.
Now showing items 1-8 of 8