Browsing by discipline "Ympäristöbiologia"
Now showing items 1-14 of 14
-
(2013)The trend of energy policy in European Union as well as in international context has lately been to increase the share of renewable biofuels. The causes for this are global warming, shrinking reserves of fossil fuels and governments' aspiration for energy independence. Microalgae have shown to be a potential source of biofuels. Though cultivation of microalgae has a long history, has production for fuel yet been unprofitable. Production has become more effective as cultivation has shifted from open ponds to controlled photobioreactors but to achieve effective cultivation methods substantially more understanding on the ecophysiology of microalgae is needed. The aim of my thesis was to research the optimal light intensity and temperature of photosynthesis for three microalgae (Chlorella pyrenoidosa, Euglena gracilis and Selenastrum sp.), which are the main parameters limiting the level of photosynthesis in nutrient rich environments such as photobioreactor. The research strains were incubated in eight light intensities (0,15-250 µmol m-2 s-2) and in 5-6 temperatures (10-35 °C). Photosynthetic activity was determined with radiocarbon method which is based on the stoichiometry of photosynthesis. The purpose of radiocarbon method is to estimate how much dissolved carbon dioxide do the algae assimilate when photosynthesizing. In the method the algae are incubated in light and dark bottles where certain amount of radiocarbon (14C) has been added as a tracer. The algae fix 14C in the proportion to available 12C. 14C method has become the most common way to measure the photosynthesis of microalgae. All of the algal strains grew in 10-30 °C but C. pyrenoidosa was the only one which grew also in 35 °C. The data was analyzed by fitting them with two photosynthesis-light intensity relationship models and one photosynthesis-temperature relationship model and as a result values of essential parameters, i.e. optimal light intensity (Iopt) and temperature (Topt) for photosynthesis, could be estimated. The model which gave the best fit was chosen to describe the photosynthesis-light intensity relationship. The optimal light intensity for C. pyrenoidosa ranged between 121–242 µmol m-2 s-2 and optimal temperature was 15 °C. Corresponding values for E. gracilis were 117-161 µmol m-2 s-2 and 24,1 °C, and for Selenastrum sp. 126-175 µmol m-2 s-2 and 16,7 °C. Q10-values were also determined. With all research strains, the level of photosynthesis increased as light intensity and temperature grew until optimal values were reached. The strains tolerated higher light intensities in warmer temperatures but after reaching the optimal temperature, the level of photosynthesis did not increase any more with elevating temperature. Robust algal strains, i.e. strains, that are most adaptable in terms of light intensity and temperature, are the most prominent ones for biofuel production. From these research strains the most adaptable strain in terms of light intensity was C. pyrenoidosa and in terms of temperature Selenastrum sp. C. pyrenoidosa had superior carbon fixation rate in relation to cell size. Therefore it can be concluded that C. pyrenoidosa is the most suitable algal strains for biofuel applications of the strains assessed here.
-
(2014)Helsingin niemen edustalla sijaitseva Harakan saari on pieneen kokoonsa nähden kasvillisuudeltaan rikas alue. Saaren käyttö on muuttunut selkeästi viimeisten parinkymmenen vuoden aikana, sillä se avattiin yleisölle vasta vuonna 1989. Viime aikoina saaren luontoa ovat muuttaneet erityisesti siellä viihtyvät valkoposkihanhet, jotka paikoin kuluttavat maata laiduntaessaan, syövät kasveja ja samalla lisäävät maan ravinnekuormaa ulostaessaan. Helsingin kaupungin rakennusvirastolla on koko saarta koskeva Harakan saaren luonnonhoidon ja virkistyskäytön kehittämissuunnitelma työn alla vuosina 2012-2014. Tämän suunnitelman pohjaksi tarvittiin perusteelliset tiedot koko alueen kasvistosta ja kasvillisuudesta, putkilokasveihin keskittyen. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli vastata tähän tarpeeseen. Tutkimuksen yhtenä tavoitteena oli kartoittaa koko Harakan saaren putkilokasvilajisto, ja vertaamalla sitä edellisiin kartoituksiin tarkastella kasvistossa lähes 100 vuoden aikana tapahtuneita muutoksia. Saaren kasvillisuudessa viimeisen 22 vuoden aikana tapahtuneita muutoksia tutkin vuonna 1990 perustettujen seurantaalojen avulla. Muun muassa saaren kasvaneiden hanhi- ja lokkimäärien yhteyttä kasvillisuudessa tapahtuneisiin muutoksiin pyrin selvittämään saatavilla olevien tietojen pohjalta. Kasvillisuusmuutoksen lisäksi tutkin maaperätekijöiden ja kasvillisuuden välistä yhteyttä valli- ja kallioniityillä ja näiden kahden biotooppityypin välisiä eroja maaperä- ja kasvillisuustekijöissä. Niityt kuuluvat putkilokasvilajistoltaan Pohjois-Euroopan rikkaimpiin elinympäristöihin. Perinteisen maatalouden vähenemisen myötä sekundaariset niityt ovat harvinaistuneet kaikkialla Euroopassa, minkä vuoksi onkin tärkeää saada lisää tietoa niittykasvillisuuteen vaikuttavista tekijöistä. Kartoitin kesällä 2012 koko Harakan saaren putkilokasvilajiston ja vuonna 1990 perustettujen seuranta-alojen kasvillisuuden. Lisäksi tein saaren valli- ja kallioniityille molemmille kuusi tutkimusalaa, jotka inventoin ja joilta kultakin otin maaperänäytteet. Tutkimusalojen inventoinnissa käytin menetelmänä 1 m2 määritysruutuja. Kasvistokartoitukseni mukaan Harakan saarelta löytyi 258 villinä kasvavaa putkilokasvilajia. 73 % Saarelta vuosien 1918-1920 inventoinneissa löytyneistä lajeista kasvaa yhä saarella. Useita 1990-luvulla Harakasta löytyneitä, Helsingissä huomionarvoisiksi luokiteltuja lajeja ei kuitenkaan enää kasvanut saarella. Seuranta-alojen inventointitulosten perusteella piha- ja valliniittyjen lajimäärissä ja diversiteetissä ei ollut eri vuosien välillä tilastollisesti merkitseviä eroja. Seuranta-alojen lajistossa oli kuitenkin tapahtunut muutoksia. Kallioaloilla jäkälien peittävyys oli seurannan aikana vähentynyt selvästi. Saarella pesivien lokkien ja valkoposkihanhien määrä korreloi negatiivisesti niittyalojen diversiteetin ja kallioalojen jäkälien peittävyyden kanssa, eli lintujen runsastuminen saattaa olla syynä näihin kasvillisuudessa tapahtuneisiin negatiivisiin muutoksiin. Valli- ja kallioniityt erosivat toisistaan muutamien maaperätekijöiden suhteen. Kasvillisuusmuuttujissa ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja, mutta lajisto oli kuitenkin osin erilaista näillä kahdella biotooppityypillä. Osa maaperätekijöistä korreloi tilastollisesti merkitsevästi niittyjen lajimäärän ja diversiteetin kanssa. Esimerkiksi kaliumpitoisuuden nousu näytti vaikuttavan negatiivisesti valliniittyjen monimuotoisuuteen ja niittylajistoon. Maaperän happamuuden vaikutus niittyjen diversiteettiin näytti olevan eri suuntainen valleilla ja kallioilla. Oletusten vastaisesti maaperän typpipitoisuus ei ollut korkea lintujen lannoituksesta huolimatta, eikä maaperän typpipitoisuudella ollut tilastollisesti merkitsevää vaikutusta kasvillisuusmuuttujiin.
-
(2012)Ihmisvaikutuksen myötä maailman luonnon monimuotoisuus vähenee kiihtyvällä tahdilla. Rajallisten suojeluresurssien vuoksi lajien uhanalaisuusaste on tärkeää määrittää, jotta suojelutoimet voidaan kohdistaa eniten suojelua tarvitseviin lajeihin. Lajien uhanalaisuuden määrittämiseen käytetään yhä enenevissä määrin kansainvälisen luonnonsuojeluliiton (IUCN) maailmanlaajuista uhanalaisuuden luokittelumenetelmää. Luokittelumenetelmä ei sellaisenaan huomioi lajien luokitteluun liittyvää epävarmuutta, mutta Bayes-menetelmien avulla epävarmuutta voidaan esittää ja tarkastella todennäköisyysmuodossa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kuvata IUCN:n uhanalaisuusluokittelumenetelmän logiikka ja luokittelukriteerit Bayes-verkkojen avulla ja tarkastella uhanalaisuusluokitteluun liittyvän epävarmuuden esittämistä ja sen vaikutuksia lajien luokitteluun. Bayes-verkot ovat matemaattisia, verkkokaavioiden avulla kuvattavia malleja, joiden avulla voidaan mallintaa epävarmaa tietoa todennäköisyysjakaumien avulla. Tutkimuksen myötä rakennettiin neljä erilaista eri laskentaperiaatteisiin perustuvaa IUCN:n luokittelumenetelmää kuvaavaa todennäköisyysmallia. Mallien toimivuutta tarkasteltiin haastattelemalla Suomen vuoden 2010 uhanalaisuusarvioinnissa mukana olleita eri lajityöryhmien edustajia. Asiantuntijahaastattelujen tarkoituksena oli mm. tarkastella uhanalaisiin lajeihin liittyvän epävarmuuden esittämistä mallien avulla todellisen uhanalaisuusaineiston ja asiantuntijatiedon avulla ja vertailla haastatteluissa saatavia luokittelutuloksia vuoden 2010 arvioinnin tuloksiin. Tutkimuksessa havaittiin, että uhanalaisuusluokitteluun liittyvän epävarmuuden ilmaiseminen on tärkeää ja vaikuttaa luokittelutuloksiin. Keskeinen havainto oli, että kun uhanalaisuusluokitteluun liittyvää epävarmuutta oli mahdollista ilmaista todennäköisyysmallien avulla, luokiteltavien lajien uhanalaisuusluokka muuttui useissa tapauksissa. Kaikissa näissä tapauksissa muutos oli luokan nouseminen aiempaa uhanalaisemmaksi. Epävarmuuden ilmaisemisen tärkeyttä korostavat myös asiantuntijahaastattelujen tulokset, joiden mukaan suurin osa lajien luokitteluun liittyvästä tiedosta on jollakin tasolla epävarmaa. Tutkimuksessa ilmeni, että Bayes-verkkojen käyttö uhanalaisuusluokittelussa epävarman tiedon tarkastelussa on hyödyllistä, sillä malleja käytettäessä uhanalaisuuden luokittelukriteereihin liittyvä epävarmuuden aste välittyy selvästi todennäköisyysmuodossa ja luokittelukriteerien keskinäisten vaikutussuhteiden hahmottaminen on selkeää. Lisäksi luokittelua kuvaavien graafisten mallien tarkastelu auttaa hahmottamaan ja ymmärtämään kriteerien avulla tapahtuvaa luokittelukäytäntöä. Uhanalaisuusmallien käyttö lisää myös luokittelun järjestelmällisyyttä ja selkeyttää ja yhdenmukaistaa käytännön luokittelutyötä, esim. luokitteluehtojen toteutuminen voidaan aiempaa paremmin varmistaa mallien avulla. Bayes-verkkojen käyttäminen uhanalaisuusluokittelussa on hyödyllistä myös siksi, että menetelmän käyttö saattaa mahdollistaa uusien lajien tarkastelun ja arvioimisen. Haastatteluihin osallistuneiden asiantuntijoiden suhtautuminen todennäköisyysmallinnukseen oli positiivista, joten menetelmää olisi hyödyllistä soveltaa ja kehittää edelleen niin, että sitä voitaisiin jatkossa hyödyntää epävarman tiedon tarkastelussa käytännön luokittelutyössä.
-
(2014)The purpose of this master's thesis was to study environmental impacts of nature-based tourism on vegetation, insect communities, birds and soil nitrogen levels in Käsivarsi wilderness area in the Finnish Lapland. Tourism is the largest industry in the world and nature-based tourism is the fastest growing segment of it. Nature-based tourism takes place in areas that holds great nature values. These areas are often protected to preserve significant nature values from negative impacts of human activities. This controversy creates disharmony between nature tourism and nature conservation. Most popular nature tourism destinations in Finland are state owned national parks and wilderness areas. Wilderness areas are not within strict nature conservation. They are areas defined by law for preserving the typical character of the remaining wilderness areas, preserving native Saami culture and for preserving and developing recreational use of these areas. Studies have shown that nature-based tourism has caused changes by erosion and human disturbance to vegetation, mammals and birds. The key study question was to examine if there are changes in the soil nitrogen levels around huts used by hikers. I was also a point of interest to discover what kind of bird, insect and plant communities occur around these huts. Main interest was to see if there are changes in these communities on a gradient from high human impact areas around the huts to more pristine mountainous areas. The study was performed around five huts with three study lines, which had study points 15, 30, 60, 120, 240, 480 and 960 meters away from the hut. Birds were observed from the same lines but with 200 meter point counting intervals. It was also studied whether the abundance of graminoids was affected by the soil nitrogen levels and if soil nitrogen levels or the abundance of graminoids influenced changes in insect or bird communities. Results show that nature-based tourism has an impact on soil ammonium and nitrate levels. This impact was visible in increased nitrate and ammonium levels on a 30 meter radius area around the huts. The observed fauna and flora around the huts were typical for the mountainous region in the northern Finland. There were no observed invasive species. No species was discovered to have a negative impact from nature-based tourism. Abundance of graminoids increased near the huts whereas plant species richness and vegetation biomass did not. The insect community was more diverse and abundant near the huts. Especially Amara brunnea ground beetle and rove beetles showed a clear increase in numbers near the huts. Birds were also more abundant and species rich near the huts. Especially insect eating bird species as a group were more abundant close to the hut compared to the surrounding study areas. The increased level of ammonium in the soil correlated with the increased graminoid and insect abundances. The increased graminoid abundance correlated also with the observed insect abundance. The influence between nature-based tourism and the changes in soils nitrogen levels and in the insect communities were scientifically demonstrated for the first time in this study. This thesis provides a comprehensive view of the effects that nature-based tourism has in the northern Finnish nature. The generalization of the result was weakened by the fact that the study was conducted only around five different huts and that the studied plant and animal communities were relatively diverse between these huts. The results are still substantial for the nature tourism in Käsivarsi wilderness area. The results can be useful for developing nature tourism infrastructure for the plausible new national park in the area.
-
Metsän rakenteen muutokset ja liito-oravan esiintyminen Tampereen kaupunkialueella vuosina 1966–2004 (2011)Liito-orava (Pteromys volans) on havumetsävyöhykkeen varttuneissa sekametsissä esiintyvä pieni yöaktiivinen nisäkäs. Suomen liito-oravakannan on arvioitu taantuneen viimeisten vuosikymmenien aikana ja laji on luokiteltu Suomessa vaarantuneeksi. EU:n luontodirektiivissä liito-orava on mainittu erityistä suojelua vaativana lajina, jonka lisääntymis- tai levähdyspaikkoja ei saa hävittää. Liito-oravan suosimat varttuneet kuusivaltaiset sekametsät ovat yleisiä useiden suomalaisten kaupunkien taajama-asutusten tuntumissa. Näihin metsiin kohdistuu suuri kaavoituspaine. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää metsämaiseman rakenteen muutoksen vaikutusta liito-oravaan ja arvioida eroavatko kaupunki- ja metsätalousalueet liito-oravan elinympäristönä. Selvitin Tampereen kaupungin ja Kangasalan kunnan alueella sijaitsevan tutkimusalueen metsärakenteen muutokset vuosina 1966–2004 ja liito-oravaesiintymät vuonna 2004. Tarkoituksena on selvittää miten metsärakenteen muutos on vaikuttanut alueen liito-oravakantaan ja liito-oravien esiintymiseen. Ilmakuvatulkinnalla rajasin 52 km2 kokoisen tutkimusalueen metsät niiden rakenteen perusteella metsäkuvioihin. Keväällä 2004 kartoitettiin tutkimusalueen liito-oravaesiintymiä ja kirjasin metsäkuvioiden tärkeimmät puustotiedot. Luokittelin kaikki metsäkuviot neljään, liito-oravalle soveltuvuuteen perustuvaan luokkaan. Paikkatieto-ohjelmassa annoin kullekin kuvioluokalle eri värin ja lopputuloksena oli monivärinen kartta josta pystyy helposti havaitsemaan liito-oravalle soveltuvat, sopimattomat sekä liikkumiseen soveltuvat alueet. Ilmakuvatulkinnalla tein vastaavia karttoja myös vuosille 1966, 1979, 1987 ja 1995. Metsäkuviotietojen perusteella laskin eri vuosille pirstoutumista kuvaavan läheisyysindeksin. Aiemmin Etelä-Suomesta saatuja liito-orava radiopantatutkimustuloksia ja monivuotisia kartoitustuloksia vertailuaineistona käyttäen tein arvion liito-oravaesiintymien määrän kehityksestä vuosina 1966–2004. Tutkimusalueen liito-oravakartoituksessa löysin 318 papanahavaintopaikkaa. Papanahavainnoista 78 % olivat enintään 500 m päässä lähimmästä ihmisasutuksesta. Tampereen kaupungin alueen havainnoista 73 % sijaitsevat Tampereen kaupungin omistamilla alueilla. Liito-oravalle sopivien metsien pinta-ala on vuosina 1966–2004 laskenut 48,8 %. ja liito-oravalle sopimattomien alueiden pinta-ala on kasvanut 22 %. Liikkumiselle soveltuva metsäpinta-ala on kasvanut 46,3 %. Liito-oravalle sopivien laikkujen keskikoko on laskenut 13,1 hehtaarista 4,7 hehtaariin ja alue on voimakkaasti pirstoutunut. Arvion mukaan Tampereen tutkimusalueen asuttujen liito-orava elinpiirien määrä on laskenut vuosina 1966–2004 yli 59 %. Tutkimusalueen metsiköiden kehitys on ollut vastaava kuin muilla metsätalousalueilla eteläisessä Suomessa. Kaupungin läheisyys ei ole merkittävästi vaikuttanut kehitykseen. Metsänhakkuiden ja asutuksen pirstomassa maisemassa viherkäytävien merkitys korostuu. Kuitenkin suuri osa liito-oravaesiintymistä sijaitsee kaupungin mailla ja jäljellä oleva soveltuvan metsän määrä on niin pieni ja pirstoutunut, että tulevaisuuden kaavoitustoimilla ja metsänkäsittelyllä tulee olemaan suuri vaikutus paikalliseen liito-oravakantaan.
-
(2012)Tässä kokeellisessa tutkimuksessa seurattiin ennallistamistoimien vaikutuksia kenttäkerroksen putkilokasvilajistoon Seitsemisen kansallispuistossa vuosina 1995−2010. Ekologisen ennallistamisen tavoitteena on nopeuttaa ihmisen muuttaman ekosysteemin palautumista luonnontilaiseksi. Tässä tutkimuksessa ennallistamismenetelmänä käytettiin pienaukottamista, jonka avulla jäljitellään metsän luontaisia rakennepiirteitä ja prosesseja, kuten tuulenkaatoja ja myrskytuhoja. Sen ekologiset perusteet ovat boreaalisen havumetsän aukkohäiriödynamiikassa. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, (1) muuttaako pienaukottaminen kenttäkerroksen kasvillisuutta ennallistamiskäsittelyn saaneilla alueilla, (2) monipuolistaako pienaukottaminen metsärakennetta luomalla elinolosuhteita valoa vaativalle sukkession alkuvaiheen kasvillisuudelle, (3) aloittaako pienaukottaminen uuden sukkessiokehityksen aukkohäiriödynamiikkamallin mukaisesti ja (4) voidaanko tämän seurannan perusteella ennustaa tulevan sukkessiokehityksen suuntaa ja nopeutta. Tutkimuskohde oli nuori kivennäismaalla sijaitseva havupuuvaltainen kasvatusmetsä. Ennallistamiskoe sisälsi 15 koealaa. Viidelle koealalle tehtiin syksyllä 1995 pieni aukko (2 aaria), viidelle suuri aukko (8 aaria) ja viittä käsittelemätöntä aluetta käytettiin vertailualoina. Kenttäkerroksen putkilokasvillisuutta tutkittiin koealoilla neliömetrin kokoisilla kasvillisuusruuduilla. Kasvillisuusseuranta suoritettiin vuoden 1995 lähtötilanteen (ennen ennallistamistoimia) lisäksi neljä kertaa vuosina 1997, 2001, 2005 ja 2010. Tutkin eri tavalla käsiteltyjen koealojen kasviyhteisöjen rakennetta ordinaatioanalyysillä (Non-Metric Multidimensional Scaling; NMDS) ja ennallistamiskäsittelyn vaikutuksia kasvilajien runsauden vaihteluun yleistetyllä lineaarisella sekamallilla (Generalized Linear Mixed Models; GLMM). Tutkimusaineiston yleisimmät ja runsaimmat lajit olivat puolukka (Vaccinium vitis-idaea), metsälauha (Deschampsia flexuosa), mustikka (Vaccinium myrtillus) ja kanerva (Calluna vulgaris). Kasvillisuuden kokonaispeittävyys oli merkittävästi suurempi pienaukkokäsittelyn saaneilla koealoilla kuin vertailualoilla 6−10 vuotta pienaukkokäsittelyn jälkeen. Pienaukotettujen koealojen kasviyhteisön rakenteessa tapahtunut muutos oli voimakkaampaa ja erisuuntaista kuin vertailualoilla. Sukkession alkuvaiheen pioneerilajit runsastuivat pienaukkokäsittelyn saaneilla alueilla heti käsittelyn jälkeisinä vuosina, mutta vähenivät seuranta-ajan lopussa sulkeutuneen metsän lajien palatessa koealoille. Pienaukkokäsittelyn vaikutus oli samansuuntainen sekä pienissä että isoissa aukoissa. Koealojen pohjois- ja eteläosien kasvillisuuden kokonaispeittävyys muuttui samansuuntaisesti koko seuranta-ajan. Myrskyn jäljittely pienaukottamalla aiheutti alueella paikallisesti lyhytaikaisen ja pienialaisen häiriön, mikä loi metsikkötasolla selvästi rakenteellista monimuotoisuutta, mutta niiden pienen määrän takia vaikutus maisematasolla oli vähäinen. Viidentoista vuoden aikana pystyttiin käynnistämään aukkohäiriödynamiikkamallin mukaisia pienialaisia nuoria sukkessiovaiheita, joiden vaikutus näkyy mahdollisesti vasta pidemmän ajan kuluttua koko metsäalueen monirakenteisuutena. On todennäköistä, että sukkessiokehitys jatkuu näillä aloilla kohti sulkeutunutta metsää seuraavien vuosikymmenien ajan. Silloin metsään muodostunut monirakenteisuus edesauttaa monipuolisen ja luonnontilaisen metsän kaltaisen elinympäristöverkoston kehittymisen alueella.
-
Modeling climate change impacts on European tree species : comparing statistical and dynamic models (2013)Climate change has been predicted to cause extinctions and range shifts in European flora. Two common methodologies assessing climate impact on vegetation are statistical bioclimatic envelope models (BEMs) and process-based dynamic vegetation models. BEMs are relatively easy to implement, but have been criticized for being unreliable, because they assume equilibrium between species' observed ranges and climate. Dynamic models can be considered biologically more sound, but require large quantities of detailed input data, which is often not available. The aim of this study is to investigate the effects of climate change on common tree species ranges in Europe and in Scandinavia, and to find out whether two commonly used modeling strategies, dynamic and statistical models, produce similar estimates of future ranges. To address these questions, I first built statistical models (bioclimatic envelope models) for five common European trees: Pedunculate Oak (Quercus robur, L.), Common Hazel (Corylus avellana L.), European Beech (Fagus sylvatica, L.), Scots Pine (Pinus sylvestris, L.) and Norway Spruce (Picea abies (L.) H. Karst.). All species are widely distributed and characteristic species in their ecosystems and thus their possible range shifts would indicate larger shifts in ecosystem structure and function. I then compare the projections produced with the statistical models to outputs of a tree speciesparameterized dynamic global vegetation model LPJ-GUESS, obtained from another study. The statistical model predictions are compared with dynamic model results for entire European distributions, while the statistical model predictions for Scandinavian area are examined in further detail. Input distribution data had great influence in future predictions of statistical models. Statistical models and the dynamic model produced very different future predictions, statistical models predicting increasing contractions on the southern edge of distribution towards the end of the century, indicating larger climatic impacts. The role of biological interactions, successional processes and modeling relationship between distribution and climate are discussed. I propose a way to assess the possible causes of differences between statistical and dynamic models to produce more robust future predictions on plant species distributions. Statistical model predictions in the Scandinavian area indicated substantial northward shift of hemiboreal vegetation zone by 2050.
-
(2005)Otsoni (O3) on ilmakehässä sekä elintärkeä että haitallinen ihmisille, eläimille ja kasvillisuudelle. Yläilmakehässä eli stratosfäärissä (15-50 km korkeudessa) otsoni estää vahingollisen UV-säteilyn pääsyä maanpinnalle. Alailmakehässä eli troposfäärissä (alle 15 km korkeudessa) otsoni on puolestaan kasvihuonekaasu sekä aiheuttaa ihmisille ja eläimille mm. hengitysteiden ärsytystä ja kasvillisuudelle vaurioita. Otsonin on todettu koeolosuhteissa aiheuttavan kasveille lehti- ja neulasvaurioita sekä vähentävän niiden fotosynteesiä ja kasvua. Myös luonnonkasveista on löydetty otsonivaurioita mm. Puolassa, Ukrainassa ja Sveitsissä. Erityisesti lämpimät ja aurinkoiset ajanjaksot lisäävät otsonivaurioita. Alailmakehän otsonipitoisuus on ihmistoiminnan vaikutuksesta noussut viimeisen sadan vuoden aikana kaksinkertaiseksi. Pohjoisella pallonpuoliskolla vuosittainen otsonipitoisuuden kasvu on viimeisen 30 vuoden aikana ollut noin 0.5-2.0 %. Otsonia ei sellaisenaan pääse ilmakehään, vaan se muodostuu ilmakehässä fotokemiallisissa reaktioissa hapesta, typen oksideista ja hiilivedyistä auringon säteilyenergian avulla. Typen oksideja ja hiilivetyjä pääsee ilmakehään lähinnä liikenteestä ja petrokemian teollisuudesta. Tässä Pro gradu -tutkielmassa tutkittiin kesällä 2002 sveitsiläisiltä LESS-aloilta (light exposed sampling site) kerättyjä pyökin (Fagus sylvatica), saarnen (Fraxinus excelsior), villaheisin (Viburnum lantana) ja kuusaman (Lonicera xylosteum) lehtinäytteitä. Alat kuuluvat kansainväliseen metsien kuntoa kartoittavaan yhteistyöhankkeeseen (IPC-forest). Aloilta oli käytettävissä otsonipitoisuus ja sademäärätiedot. Lehdistä mitattiin näkyvien vaurioiden määrä, ilmarakotiheys, huulisolupituus, lehden paksuus sekä lehden poikkileikkauksen soluja soluvälimäärät. Tutkimuksen lajeista ilman näkyviä otsonivaurioita oli säästynyt vain pyökki. Osassa saarnen ja villaheisin lehtiä oli erittäin paljon näkyviä vaurioita (51-100%). Otsonipitoisuus korreloi tilastollisesti merkittävästi (p < 0.05) vain saarnen ilmarakotiheys/huulisolupituus-suhteen kanssa, tämä oli negatiivinen korrelaatio. Suuntaa-antavia korrelaatioita otsonipitoisuudella oli useiden lehtiparametrien kanssa. Sademäärän korreloi tilastollisesti merkittävästi negatiivisesti saarnen pylväs-/hohkatylppysuhteen kanssa ja positiivisesti pyökin pylvästylpyn osuuden kanssa. Suuntaa-antavia korrelaatioita oli myös sademäärän ja lehtiparametrien välillä useita. Näkyvät vauriot korreloivat villaheisillä negatiivisesti ilmarakotiheyden kanssa. Otsonin haitallisuus ehkä vähenee sen levittyessä lehteen tasaisemmin. Tämä tutkimus vahvistaa aiempia tutkimustuloksia siitä, että Sveitsissä puusto kärsii luonnossa vallitsevista alailmakehän otsonipitoisuuksista. Koska merkit kasvillisuuden otsonivaurioista ovat selvät, täytyisi otsonipitoisuudet saada laskemaan. Kasvien vaurioitumiseen vaikuttavat monet ympäristötekijät ja eri lajien (myös yksilöiden) otsoniherkkyys vaihtelee. Tämä tulisi huomioida otsonipitoisuuden raja-arvoja tarkennettaessa. Otsonin vaikutusten tutkimus on painottunut ihmisille taloudellisesti arvokkaisiin lajeihin. Myös muita lajeja ja luontotyyppejä tulisi tutkia enemmän
-
(2012)Kasvava kaupungistuminen pirstoo elinympäristöjä pieniksi laikuiksi vaarantaen niin alueellisen kuin paikallisen luonnon monimuotoisuuden. Kaupunkialueilla on kuitenkin lukuisia erilaisia viheralueita, joilla on potentiaalia ylläpitää ja vahvistaa monimuotoisuutta. Kaupunkien viheralueista golfkentät vievät eniten pinta-alaa, mutta tarjoavat eliöille monipuolisia pienelinympäristöjä ja oikein hoidettuina golfkentillä on potentiaalia vahvistaa monimuotoisuutta. Tässä tutkimuksessa selvitetään maankäytössä tapahtuvan muutoksen vaikutusta maakiitäjäisten (Coleoptera:Carabidae) yhteisökoostumukseen kolmella eri pääkaupunkiseudun golfkentällä, joilla on toteutunut laajennusosa. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää miten maankäytössä tapahtuva muutos pellosta golfkentäksi on vaikuttanut maakiitäjäisyhteisöön. Tutkimuksen hypoteesit ovat: (1) maankäytön muutos pellosta golfkentäksi on lisännyt yksilömääriä, mutta pienentänyt lajimäärää, (2) maakiitäjäisten lajiyhteisön koostumus on riippuvainen elinympäristötyypistä ja häirinnän voimakkuudesta, (3) lajiyhteisön koostumus eroaa golfkentän eri osilla (kenttä, laajennus ja lähiympäristö), (4) lähiympäristössä ja laajennusalueilla esiintyy samoja lajeja ja (5) laajennusalueilla esiintyy osittain samoja lajeja kuin ennen maankäytön muutosta. Tutkimus on jatkoa vuonna 2007 aloitetulle selvitykselle, jossa tutkittiin maakiitäjäisten monimuotoisuutta viidellä eri golfkentällä ennen laajennusosien rakennusta. Tutkimusalueiksi valittiin kolme pääkaupunkiseudulla sijaitsevaa golfkenttää, joilla oli toteutumassa/toteutunut laajennusalueet ja joista oli kerätty aineistoa ennen laajennustöiden aloittamista. Helsingistä mukana oli Paloheinä golf, Vantaalta Hiekkaharju golf ja Espoon puolelta Gumböle golf. Pyydysmenetelmänä käytettiin kuoppapyydyksiä, jotka ovat menetelmänä hyvin vakiintuneet hyönteistutkimuksissa. Kaikille golfkentille sijoitettiin alun perin yhteensä 72 kuoppapyydystä kolmelle eri elinympäristötyypille, joita olivat korkea kasvillisuus, väylän reunat ja metsäalueet. Jokaiselle elinympäristötyypille sijoitettiin kolme rinnakkaista kolmen pyydyksen sarjaa. Näytesarjat sijoitettiin vanhalle kenttäosalle, toteutuneelle laajennusalueelle sekä kontrollialueelle eli golfkentän lähiympäristöön. Aineistosta laskettiin Shannon-Wienerin, Simpsonin ja Renkosen diversiteetti-indeksit. Yleistetyn lineaarisen sekamallin (GLMM) avulla arvioitiin pienelinympäristöjen vaikutusta 12 runsaimman lajin esiintymiseen. NMDS-skaalauksella selvitettiin lajikoostumukseen vaikuttavien tekijöiden merkitsevyyttä kolmella eri tasolla. Tutkimuksessa havaittiin yhteensä 3937 yksilöä, jotka kuuluivat 71 eri lajiin. Yleisin laji oli Harpalus rufipes, jonka osuus kokonaisyksilömäärästä oli 25 % (996 yksilöä). Toiseksi yleisin laji oli Pterostichus melanarius ja kolmanneksi yleisin laji oli Pterostichus niger. Maankäytön muutos pellosta golfkentäksi on rikastuttanut laajennusalueiden maakiitäjäislajistoa ja kasvattanut yksilömääriä. Lajiyhteisön koostumus ei eroa merkittävästi golfkentän eri osilla, vaan koostumukseen vaikuttavat eniten pienelinympäristöt sekä häirinnän voimakkuus. Uusilla laajennusalueilla esiintyy yhä osittain samoja lajeja kuin ennen maankäytön muutosta. Maakiitäjäiset ovat levittäytyneet hyvin lähiympäristöstä laajennusalueille. Kaupunkien viheralueet ja virkistysalueet tarjoavat suuren potentiaalin vahvistaa monimuotoisuutta, mutta parhaan mahdollisen tuloksen saavuttamiseksi on osattava yhdistää luonnonsuojelu ja maankäytön suunnittelu toisiinsa. Golfkentillä on mitä parhain potentiaali vahvistaa eliöstön monimuotoisuutta kunhan niiden hoitosuunnitelmat ja sijoitus on oikein toteutettu. Se, kuinka suureksi golfkentän ekologinen merkitys muodostuu, on suurelta osin kiinni siitä, minkälaisen elinympäristön golfkenttä korvaa.
-
Phytoplankton biomass and its relation to phosphorus loading and thermal conditions in Lake Pääjärvi (2015)The purpose of this thesis was to explore the relationships between phytoplankton biomass in lake Pääjärvi and environmental factors. These factors were divided into two categories: external phosphorus loading (total phosphorus, PO4 and organic phosphorus) and thermal conditions (Schmidt stability, heat volume and parent thermocline depth). The data sets at my disposal spanned the years 1994-2010 and contained phytoplankton observations, measurements of lake water temperature and measurements of phosphorus loading from the main rivers and streams flowing into lake Pääjärvi. Heat volume and stability were calculated based on the provided temperature data using a macro for Microsoft Office. The same data were used to calculate parent thermocline depth using LakeAnalyzer. The main statistical analysis performed on these data sets was Redundancy Analysis (RDA) in Canoco for Windows. The data were divided into three different periods: June, July-August and September-October. Each period was examined separately. In addition to total phytoplankton biomass, phytoplankton main groups and selected diatom and flagellate taxa were also examined in relation to the environmental factors. Heat volume proved statistically significant in June in the analysis of total biomass and the main groups and in September-October in the analysis of selected diatom taxa. A statistically significant relationship between PO4 loading and phytoplankton biomass was only detected for Peridinium sp, Rhodomonas lacustris and Mallomonas caudata for July-August. The lack of significance for phosphorus loading in the other contexts may in part be attributed to the distances between the phytoplankton sampling location and the loading measurement sites. The loading would have to drift some time in the lake to traverse these distances before it would come into contact with the measured phytoplankton. During that time, the loading would be susceptible to variations in weather or hydrological conditions as well as susceptible to uptake by other organisms. This may be the reason, or a contributing reason, why phosphorus loading was not significant for most of the contexts explored. However, since phosphorus loading was significant in at least one context, it clearly exerts some influence on the phytoplankton in Pääjärvi. The greater significance for heat volume could be attributed to the cumulative nature of the variable as well as the lack of spatial distance between the temperature sampling distance and phytoplankton sampling location.
-
(2015)Suoturpeen energiankäyttö kattaa n. 7 prosenttia Suomen energiantuotannosta. Tätä käytetään erityisesti talojen lämmitykseen kaupungeissa. Turpeenpoltto tuottaa kuitenkin runsaasti hiilidioksidia, kattaen n. 20 % koko energiasektorin hiilipäästöistä. Tämä taas kiihdyttää ilmastonmuutosta, joka tekee turpeenpoltosta kansainvälisen asian. Suomi on osana YK:n ilmastosopimusta sitoutunut vähentämään kasvihuonekaasupäästöjään. Vain noin 1 % Suomen suoalasta on turvetuotannossa, mutta silti sen vaikutukset paikallisesti suoekosysteemiin ja vesistöihin voivat olla huomattavat. Suomella on lisäksi kansainvälinen vastuu soiden säilyttämiseksi, sillä alun perin kolmannes pinta-alastamme on ollut suota. Soiden moniulotteisuuden vuoksi maa- ja metsätalousministeriö valmisteli vuonna 2011 soiden ja turvemaiden kestävän käytön strategian. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastellaan turpeen energiakäytön ympärille muodostunutta konfliktia, jota kutsutaan aineistossani turvekiistaksi. Siihen ovat vaikuttaneet soiden käytön ristiriitainen luonne ja strategian julkaisu, joka on herättänyt keskustelua intressiryhmien, erityisesti turvetuotantosektorin ja luonnonsuojelijoiden, välille. Molempien osapuolten intressit ovat törmänneet toisiinsa monella tapaa, ja seurauksena keskustelu on jämähtänyt paikalleen. Tilanteen ratkaiseminen parantaa kestävää soiden käyttöä ja auttaa kestävän energiapolitiikan suunnittelussa. Jotta turvekeskustelussa päästään kehittävässä mielessä eteenpäin, on tärkeää selvittää Suomen turvekeskustelun kenttä. Siihen pohjaavat tutkimuskysymykseni: 1. Mistä turvekiista koostuu ja 2. millaisia ratkaisuja kiistalle on löydettävissä? Aineisto koostuu 2008 2014 aikana kerätystä kirjallisessa muodossa olevasta medianäytteestä aina sanomalehdistä adresseihin ja kommenttiketjuihin. Menetelmänä käytän laadullista sisällönanalyysiä, jonka avulla turvekiistan osapuolten intressikenttä ja kiistelyn takana olevat tulkintakehykset voidaan hahmottaa. Tulkintakehykset ovat yhtenäisiä tapoja ymmärtää ilmiö mielekkäänä kokonaisuutena, minkä kautta turvetuotannon kokonaisvaikutukset nähdään joko uhkana tai mahdollisuutena, mikä jakaa kiistan osapuolet turvetuotannon puoltajiin ja vastustajiin. Analyysin mukaan turvekiistan intressikentässä on teollisuutta edustava puoli, vesistön virkistyskäyttäjät sekä luonnonsuojeluorientoitunut puoli. Kiistan keskeiset vastakkainasettelut on jaettu ekologiseen ja teknis-taloudelliseen kestävyyteen sekä hallinnon heikkouksiin. Niissä kiistellään muun muassa turvetuotannon vesistövaikutuksista, suon luontoarvoista, turpeen uusiutuvuudesta, sen energiakäytön huoltovarmuudesta, ympäristöluvasta ja sen valituksista sekä poliittisen ohjauksen nykytilasta. Vesistön virkistyskäyttäjien hahmottuminen osana kiistaa oli tärkeä havainto, koska keskustelua tulkitaan helposti pelkästään luonnonsuojelijoiden ja teollisuuden väliseksi vastakkainasetteluksi. Kiistan osapuolia hahmottavat tulkintakehykset nimesin kotimaisen tuotannon ja luonnon kestävän käytön kehyksiksi, jotka omilla tulkinnoillaan osallistuvat edellä mainittuihin vastakkainasetteluihin. Turvekiistassa esiintynyttä retoriikkaa on havaittavissa muissakin ympäristökonflikteissa. Mahdolliset ratkaisut kiistan selvittämiseen ovat jaettavissa tiedolliseen, arvo- ja intressikiistaan. Ratkaisuja ovat esimerkiksi paikallisen tason huomiointi ympäristöluvassa, turvetuotannolle ominaisiin vesistövaikutuksiin keskittyvän tutkimuksen lisääminen ja osapuolia yhdistävän kehyksen tietoinen rakentaminen, joka toimisi ns. sillanrakentajana. Kiistassa on lopulta kyse siitä, kumpi osapuoli pystyy yhdistämään oman tulkintansa paremmin sosiokulttuuriseen kestävyyteen.
-
(2014)The purpose of this Master s thesis was to investigate the influence of land use and soil on the amount, quality and lability of dissolved organic matter (DOM) coming from the Vantaa River drainage basin. The DOM output of three major waste water treatment plants was also investigated. DOM is a mix of organic compounds dissolved in water and passing through a 0.2 0.45 µm filter. DOM is produced in water ecosystems and it is being flushed in from land with runoff water. Terrestrial DOM is mostly originated from plants. DOM consists of dissolved organic carbon (DOC) and organic nutrients such as dissolved organic nitrogen (DON) and phosphorus (DOP). DOM is the most important source of energy to the heterotrophic bacteria in the aquatic ecosystems. The bacteria also pass it on in the food web through the microbial loop. Along with inorganic nutrients DOM influences the state of the Baltic Sea and enforces the problems caused by eutrophication. The temporal and spatial variation of the DOC concentrations in the Vantaa River drainage basin was followed during a 5 month long survey, where samples were taken from 25 points along the river area. The influence of land use and soil to the quality, quantity and lability of DOM was tested in a 2 month long incubation experiment. Bacterial inoncula from the Baltic Sea was incubated in samples taken from the Vantaa River area and different parameters of DOM were followed. The land use and soil characteristics of each sub basin of the sampling points were calculated and their effect on DOC and DON concentrations, bacterial growth and respiration, and the concentration and share of labile DOC and DON was analyzed. Optical measuring techniques were used to analyse the chromophoric fraction of DOM (CDOM), which gives information on the quality of DOM. Similar experiment was conducted with samples from the three major waste water treatment plants in the area; Riihimäki, Klaukkala and Viikinmäki. The DOC concentrations in the Vantaanjoki River area were on a similar level than in previous studies in the northern Baltic Sea area. DOC concentrations had seasonal variation and were higher in spring than in late summer. There was also spatial variation between different river areas of the drainage basin, and on average Keravanjoki had the highest concentrations. Around 8 % of the DOC coming from Vantaa River basin was biologically labile, which is in the same range as in previous studies. The share of biologically labile DON was around 50 % which is much higher than in previous studies. Similar results have been reported from the southern Baltic Sea. In this study, DON instead of ammonium, was the most preferred form of nitrogen to the heterotrophic bacteria of the Baltic Sea. Thus, DON could have an influence on the plankton dynamics of the Baltic Sea. If the concentration of labile DON in runoff water is low, the heterotrophic bacteria can compete with phytoplankton for inorganic nutrients and inhibit phytoplankton growth. In turn, labile DOM with high nitrogen content offers plenty of nitrogen to heterotrophic bacteria leaving inorganic nutrients to phytoplankton. Heterotrophic bacteria used the most labile DOM during the first month of incubation. During the experiment the share of aromatic and more refractory DOM increased in the DOM pool. The share of organic soil in the drainage basin was the major factor influencing the DOC-concentrations in the runoff water. It also correlated positively with the growth of bacterial biomass and bacterial respiration. On the other hand, organic soil didn't have an effect on the lability of DOM. DOM coming from clay soils was more labile than DOM coming from organic soils. Soil was more important factor in determining the quality, quantity and lability of DOM in the runoff water than land use. DOM coming from the waste water treatment plants differs in quality from the DOM in the Vantaa River, being fresher and less aromatic. The concentration of DOC and the share of labile DOC were on a same level in both experiments. Therefore waste water doesn't increase DOM-concentrations in the river, but naturally make the overall load larger.
-
(2012)Kaupungistumisen lisääntyessä luonnontilaiset elinympäristöt pirstaloituvat, jonka seurauksena kaupunkeihin tarvitaan lisää viheralueita monimuotoisuuden säilyttämiseksi. Jotta kaupunkeihin saataisiin lisää elämää tuovia virkistäviä viheralueita, on viherkattoja käytetty muiden kaupungin viheralueiden rinnalla. Viherkatot ovat nimensä mukaisesti rakennusten katoille rakennettuja viheralueita, jotka voivat olla sekä tasakattojen että vinojen kattojen päällä. Tavallisesta, maan pinnalla sijaitsevasta viheralueesta poiketen viherkatolla on rajallinen maaperän paksuus, sillä sen pohjana on talon kattorakenne. Viherkatot ovat osa kaupunkien ekosysteemipalveluita, joilla tarkoitetaan ihmisen saamia hyötyjä ekosysteemeistä. Viherkatoista saatavat hyödyt ovat monenlaisia: hiilen sitominen yhteyttämisessä ja hapen vapautuminen ilmaan, elinympäristöjen tarjonta, melun väheneminen kasvillisuuden avulla sekä pölytys ovat esimerkkejä viherkattojen tarjoamista ekosysteemipalveluista. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, voisivatko viherkatot toimia korvaavina elinympäristöinä katoaville elinympäristöille ja uhanalaisille kasvilajeille viherkattojen eristyneisyydestä ja kaupunkiympäristöstä huolimatta. Katoavilla elinympäristöillä tarkoitetaan usein maankäytön muutosten takia harvinaistuneita elinympäristöjä, kuten niittyjä ja paahdeympäristöjä. Erityisesti kasvilajeista putkilokasvit, joihin tutkimus keskittyy, ovat uhanalaistuneet elinympäristöjen katoamisen vuoksi. Niittyjen ja ketojen umpeenkasvu, ilmastonmuutos ja kaupunkien rakentaminen ovat suurimmat syyt uhanalaistuneiden ja silmälläpidettävien kasvilajien lisääntymiseen. Viherkattojen kasvilajistoa inventoitiin kesän 2012 aikana pääkaupunkiseudulla 51 viherkatolla keskittyen putkilokasvien esiintymiseen. Viherkatoilta löydettiin yhteensä 192 putkilokasvilajia ja 27 sammal- ja jäkälälajia. Näistä putkilokasveista kahdeksan on luokiteltu Punaisen kirjan uhanalaisuusluokituksen mukaisesti uhanalaisiksi ja Retkeilykasvion luokittelun mukaisesti kymmenen lajia osoittautui harvinaisiksi. Viherkatoilta löydettyjen uhanalaisten ja harvinaisten lajien luontaisia esiintymisalueita olivat pääosin kuivat niityt, kedot, tienpientareet, joutomaat ja kallioiset alueet. Näin ollen viherkatot voisivat toimia korvaavina elinympäristöinä edellä mainittujen elinympäristöjen harvinaistuville ja uhanalaisille kasvilajeille. Viherkattojen kasvillisuutta selittäviä tekijöitä tarkasteltaessa harvinaisten ja uhanalaisten lajien määrää selittää parhaiten kasvualustan syvyys. Tulokset kasvualustan syvyyden merkityksestä ovat selviä: mitä syvempi kasvualusta, sitä enemmän viherkatoilla esiintyi harvinaisia ja uhanalaisia kasvilajeja. Muista tekijöistä uhanalaisten ja harvinaisten kasvilajien esiintymiseen vaikuttavat viherkaton pinta-ala, ikä, viherkaton kokonaislajimäärä ja viherkaton korkeus. Näytealan etäisyydellä reunasta ei havaittu olevan merkitystä uhanalaisten ja harvinaisten lajien esiintymiseen.
Now showing items 1-14 of 14