Browsing by Subject "Aquatic Sciences"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 33
  • Tolvanen, Oula (Helsingfors universitet, 2015)
    Tutkielman tavoitteena oli laatia todennäköisyyspohjainen kanta-arviomalli merivaelteisen taimenen (Salmo trutta L.) juveniili vaiheen populaatiodynamiikan kuvaamiseksi. Mallin tarkoituksena on kuvata taimenen jokipoikasvaihe kuoriutumisesta merivaellukselle lähtöön tai sukukypsyyteen saakka, tiivistämällä saatavilla oleva tieto taimenen ekologiasta populaatioparametreiksi. Näitä parametreja olivat ikäryhmäkohtainen selviytymisen todennäköisyys ja ikäryhmäkohtainen syönnösvaellukselle lähdön todennäköisyys. Epävarmuuden huomioimiseksi mallin parametrien kuvaamiseen käytettiin todennäköisyysjakaumia. Ikäryhmäkohtainen syönnösvaellukselle lähdön todennäköisyys kuvattiin käyttämällä käyräfunktiota, jonka parametrit liitettiin aikaisemmin julkaistuihin aineistoihin taimenen keskimääräisen vaellusiän vaihtelusta leveyspiirin mukaan. Mallin muiden parametrien odotusarvojen asettaminen ja mallin rakenteen laatiminen perustui asiantuntija-arvioihin ja aikaisemmin julkaistuun taimenta tai sen sukulaislajeja koskevaan tutkimustietoon. Mallissa käytettyjen parametrien posteriorijakaumat ratkaistiin käyttämällä Markov chain Monte Carlo (MCMC) -simulointia. MCMC-simuloinnin toimivuus tarkastettiin käyttämällä keinotekoisesti tuotettua havaintoaineistoa. Mallin yhteensopivuutta todellisiin havaintoaineistoihin tutkittiin sovittamalla malli kahdesta Suomenlahteen laskevasta joesta kerättyyn sähkökoekalastus ja vaelluspoikaspyyntiaineistoon. Viron puoleisen Pirita joen aineisto koostui vuosien 2005 - 2013 sähkökoekalastusaineistosta ja vuosien 2006 - 2014 vaelluspoikaspyyntiaineistosta. Suomen puoleisen Ingarskilan joen aineisto koostui vuosien 2009 - 2013 sähkökoekalastusaineistosta ja vuosien 2012 ja 2013 vaelluspoikaspyyntiaineistosta. Molempien jokien aineistojen, sekä kirjallisuudesta kerätyn 41 muun joen vaelluspoikasten keskimääräisistä i'istä koostuva aineiston analysointi toteutettiin samanaikaisesti hierarkkisena meta-analyysina. Mallin sovituksen yhteydessä havaittiin, että malli systemaattisesti yliarvioi keväisin tutkimusjoista alasvaeltavien taimenen poikasten määrän. Mallin havaittiin kuitenkin ennustavan onnistuneesti analyysistä poisjätetyn Piritajoen vuoden 2014 vaelluspoikaspyyntiaineiston ikäjakauman. Kirjallisuudesta kerätyn aineiston pohjalta taimenten syönnösvaellukselle lähtemisen todennäköisyyttä kuvaavan käyrän µ parametrin havaittiin korreloivan positiivisesti leveyspiirin kanssa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella tämä työ on ensimmäinen yritys laatia todennäköisyyspohjainen populaatiodynamiikkaan perustuva kanta-arviomalli, joka pystyy huomioimaan myös taimen populaatioiden vaelluskäyttäytymisen. Mallin laajamittainen käyttö kalastuksen säätelyn tukemisessa vaatii vielä parannuksia mallin rakenteisiin.
  • Sairanen, Eeva Elisa (Helsingfors universitet, 2015)
    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.
  • Chrysafi, Anna (Helsingin yliopisto, 2019)
    Stock assessment is a critical step in fisheries management, since it directly estimates reference points that help determine whether a population’s size is acceptable and subsequently, to set harvest levels. Therefore, many international agreements require that all exploited aquatic populations are assessed quantitatively. However, for the majority of the worlds’ harvested fish stocks, data is lacking. Such fisheries are often referred to as data-poor or data-limited and are a major challenge for stock assessment scientists and fisheries managers, since the traditional approaches to stock assessment cannot be implemented. The necessity to assess the status of all fisheries, led to the development of models tailored to data-limited situations. In this thesis, I first introduced the characteristics of data-limited fisheries, and then described the various quantitative indicators and models developed to assess them, some of which are widely used in real assessment schemes. I reviewed the approaches by their input requirements and their biological realism. Compared to the models used to assess data-rich stocks, models tailored to data-limited stock assessment contain a large degree of uncertainty and therefore, I recommended further exploration of the existing datalimited approaches. This thesis continued by focusing on a particular group of data-limited assessment methods, which are based on stock reduction analysis. Although such models can cope with low data availability, at the same time, they are particularly sensitive to the misspecification of relative stock status (expressed as the current biomass level relative to virgin biomass), a critical input requirement. However, stock status is unavailable for the majority of data-limited stocks. Therefore, I explored different sources of information used to estimate stock status under such circumstances. First, I considered the use of fisheries experts’ opinion and presented a method to elicit expert knowledge using a novel, user-friendly on-line application. To evaluate the experts’ ability to predict stock status, I compared the elicited distributions to stock statuses derived from data-rich models. In this work, I explored the performance of experts with different levels of experience in stock assessment, since scientific expertise is not evenly distributed throughout the world, and quantified how well they performed relative to each other. The results indicated that the true stock status is the most significant factor accounting for bias in expert opinions, followed by their experience level. Nevertheless, expert opinions are often used to inform management decisions and this thesis revealed that for data-limited stock assessment, expert elicited stock status priors potentially can be highly biased, leading to highly biased harvest recommendation levels. A way to overcome this issue is by calibrating expert judgment. To achieve this, my coauthors and I developed a hierarchical Bayesian model for expert calibration. The model’s main assumption is that experts’ biases vary as a function of the true value of the parameter, as identified in the expert elicitation experiment. Experts’ bias function was explicitly modeled, following the supra-Bayesian approach, using Gaussian processes to construct the prior, and the results of the expert elicitation experiment were used as calibration data to infer the posterior. The constructed models were tested both with simulated data and with the expert elicitation results. The tested models for expert judgment calibration, substantially improved stock status predictions compared to those that were uncalibrated and in comparison to vague uniform guesses, thereby demonstrating the value of calibration in minimizing expert bias. In the last article included in this thesis, uncalibrated and calibrated expert opinion derived stock status priors were compared to productivity and susceptibility (PSA) vulnerability scores and catch trend-derived (Boosted regression trees; BRTs) stock status priors. Furthermore, the performance of each of these methods was evaluated and compared to a commonly used prior that assumes a stock is at B40% (i.e. 40% of the virgin biomass). First, I evaluated the degree of bias in estimating true stock status and then, the effect of bias on the estimation procedure of overfishing limits (OFLs) in the specific assessment models for ten data-rich stocks. All, with the exception of fisheries experts with no experience in stock assessment, provided more accurate priors about stock status than the B40% rule. Experts with experience in stock assessment produced particularly informative and accurate priors, exemplifying their important role in the assessment procedure. Based on the performance evaluation and the data requirements for constructing a stock status prior, I recommended a procedure for selecting the most appropriate prior(s).
  • Joensuu, Laura (Helsingfors universitet, 2010)
    Carbon dioxide (CO2) is the most significant greenhouse gas produced by mankind. The oceans play a significant role in the global carbon cycle. Due to its restricted size the Baltic Sea doesn't play an important role as a global reservoir. However, due to its large annual fluctuations, alternations in salinity in the different basins, and a wide drainage-basin with varying soil, it is an excellent study system. The aim of this research was to examine both the vertical and the horizontal distributions of the components of the inorganic carbon in the Baltic Sea, their interactions and annual fluctuations. In addition, the long-term alterations of the surface water pH were reviewed. The study was performed at the Finnish Meteorological Institute as a part of an international research programme regarding the Baltic Sea (BONUS: Baltic-C). The total alkalinity in the Baltic Sea was found to be determined mainly by salinity. Surface water alkalinity is controlled by mixing of highly saline waters originating in the North Sea and waters of low salinity from the rivers draining into the Baltic Sea. The amount of total alkalinity entering the Baltic Sea through the rivers is dependent on the soil quality in the catchment area. According to the alkalinity-salinity-relation, the Baltic Sea can be divided into four distinguishable basins. The alkalinity is lowest in the Bothnian Bay and grows towards the Kattegat as a function of salinity. Salinity controls alkalinity, which together with biological activity controls the concentration of total inorganic carbon. The distribution of total inorganic carbon is very similar to that of total alkalinity. The results in this study support earlier findings on total inorganic carbon and total alkalinity in the Baltic Sea. As the atmospheric partial pressure of carbon dioxide (pCO2) rises, the partial pressure in the surface waters rises as well. In addition to the concentration of total inorganic carbon, the biological activity has a great impact on the annual fluctuations of pCO2. The primary production forms the basis of the biological uptake of carbon dioxide in the surface waters. The results indicate that the Baltic Sea fluctuates from being a source to being a sink for atmospheric CO2 according to the annual fluctuations in primary production. However, simultaneous measurements on the atmospheric pCO2 are needed to ascertain the assumptions on the direction of CO2 flux between the sea and the atmosphere. The rise of the pCO2 in water leads to descending pH levels, because of a relative shift in the components of total inorganic carbon. The results indicate a slight decreasing trend in pH levels In the Baltic Sea during the 30-year observation period, however more research on the subject is needed. The reliability of pCO2-values calculated from known parameters was estimated by comparing them to the measured values. The study shows that pCO2 results for the Baltic Sea derived from the program developed for the oceans, should be used with caution.
  • Raitanen, Henna (Helsingin yliopisto, 2020)
    In this study, the goal was to determine which nutrient, phosphorus or nitrogen, limits the phytoplankton growth at the Vanajavesi freshwater site. The aims were to detect spatial and temporal changes and find out if the wastewater treatment plant (hereafter, WWTP) located by the study site affects the nutrient concentrations and the limiting nutrient. The reliability of determining limiting nutrient by bioassays and measuring the phytoplankton response to different treatments as fluorescence was also evaluated. The study was conducted because knowledge of nutrient limitation is essential when allocating resources to reduce nutrient loading and planning other remediation practices in eutrophicated waterbodies. According to the EU Water Framework Directive, all waterbodies in the EU must be in a good ecological status by the year 2027. This goal is yet to be achieved in Vanajavesi; the ecological status of the river Vanajanreitti is poor and that of lake Vanajanselkä is moderate. The samples for bioassays were taken from five different locations. Three sampling sites were in the river and two by the lake. Based on the direction which the water flows, one of the sampling sites was before the outlet from the WWTP and the rest after it. The bioassays were carried out with the water and natural phytoplankton community taken from the study site. The experiment was conducted five times: in November, March, May, July and August. The temperature and light conditions in the incubation room were set to mimic those in Vanajavesi at each given time. Part of the preparations was to filter out the zooplankton using 50 μm plankton net. There were four different treatments: control without nutrient additions, nitrogen addition, phosphorus addition and nitrogen and phosphorus additions. Fluorescence from the 2 litre incubation bottles was measured every 1-3 days during each experiment. Chlorophyll a was determined in laboratory before and after the experiments. Nutrient concentrations were also determined before each experiment. Small seasonal and temporal changes were observed in the nutrient concentrations and the limiting nutrient. These changes were most likely due to changing seasons, effluent from the WWTP and denitrification at lake Vanajanselkä. Phosphorus limited phytoplankton growth year around at all places. At the end of the summer also nitrogen was limiting. In July co-limitation was detected in all sampling sites. In situations of co-limitation there was either no secondary limiting nutrient, or it was phosphorus. Only once, in August at the sampling point before the outlet from the WWTP, was the secondary limiting nutrient nitrogen. On average the nutrient concentrations were higher in the river than in the lake. Chlorophyll a concentrations and some nutrient concentrations were higher after the WWTP. However, no significant negative impact due to WWTP could be detected, especially at lake Vanajanselkä and the WWTP did not result in a change from phosphorus limitation to nitrogen limitation. Bioassays and the phytoplankton yield measured with a fluorometer was a reliable way of determining the limiting nutrient. Chlorophyll a concentrations verified the fluorescence results. The probe used in this study measured only the fluorescence of chlorophyll a. Even more accurate result of the phytoplankton biomass would have been obtained with a probe that measures also the fluorescence of phycocyanin, the photosynthetic pigment in cyanobacteria, because cyanobacteria has less chlorophyll a than other phytoplankton groups. As Vanajavesi is phosphorus limited or co-limited by phosphorus and nitrogen year around, reductions in phosphorus loading will likely improve the water quality. The main source of phosphorus to Vanajavesi is the nutrient loading from agricultural practises on the drainage basin. Efficient management of this diffuse loading will cause the phytoplankton biomass, especially the biomass of harmful cyanobacteria, to decrease. Nitrogen-fixing cyanobacteria is not dependent on the nitrogen concentrations in the water column, but the concentration of phosphorus. Significantly reducing the phosphorus loading is a prerequisite for the Vanajanreitti and Vanajavesi to be in a good ecological status by the year 2027.
  • Myyryläinen, Jerry (Helsingin yliopisto, 2020)
    Hypolimnetic withdrawal and purification is a new method developed to restore eutrophic lakes, which enables the removal and capture of nutrients such as phosphorus from hypolimnetic water. The method is currently being studied in a pilot-scale project at Lake Kymijärvi, Lahti, Finland. The project employs a closed-circuit system, in which the hypolimnetic water is pumped into a filtering system onshore, where the dissolved phosphorus is first precipitated. There are two possible methods for precipitation: aeration of water, in which dissolved phosphorus is precipitated by iron hydroxides as the water aerates, and addition of calcium hydroxide (Ca(OH)2) (hereafter “chemical treatment”), in which dissolved phosphorus is precipitated as hydroxyapatite. The water then flows through a nutrient filter, which traps the precipitate. The nutrient filter consists of two parallel filters, which enables the simultaneous comparison of two different filter materials. Finally, the water is returned to the lake via a wetland. A closed hypolimnetic withdrawal and purification system like this has not been previously studied as a restoration method. The aim of this master's thesis is to study the operation of the hypolimnetic withdrawal and purification system of Lake Kymijärvi by comparing the phosphorus retention capacity with 1) two different filter materials and 2) two different precipitation methods. The compared filter materials were fine gravel (manufactured by Rudus) and calcitic waste rock (manufactured by Nordkalk). Additionally, the thesis investigates the ratio of phosphorus fractions (Ca-P and Fe-P) of the phosphorus trapped in the filters, the distribution of trapped phosphorus between different filter layers and the effect of the filter materials on the concentrations of calcium, iron, manganese and sulfur of the water flowing through the filters. The operation of the hypolimnetic withdrawal and purification system was tested during four hypolimnetic water test pumping periods in summer 2019. The material for this thesis consisted of water and filter material samples collected from the system during the test pumping periods. The water samples were used to determine the capacity of the filter materials to capture phosphorus and other elements. The filter material samples were used to study the ratio of different phosphorus fractions and the distribution of trapped phosphorus between different filter layers. Both filter materials captured phosphorus efficiently via both precipitation methods. At their highest efficiency, both materials captured over 90 % of dissolved phosphorus and over 75 % of total phosphorus. No statistically significant difference was found in the phosphorus retention capacity between the filter materials, nor the precipitation methods. Of other elements, both filter materials captured iron very efficiently during both precipitation methods, and manganese during the chemical treatment. The phosphorus trapped in the filters was not evenly distributed between different filter layers and most of the phosphorus was trapped in the bottom-most layer in both filters. The phosphorus fractions between the two precipitation methods differed less than expected. After water aeration, all the phosphorus trapped in the filters was bound to iron. Even after the chemical treatment, less than half of the trapped phosphorus was bound to calcium, with the remainder bound to iron. According to the results, it is possible to remove phosphorus efficiently from hypolimnetic water with the system, using whichever of the studied precipitation methods or the filter materials.
  • Paloheimo, Anna (Helsingfors universitet, 2005)
    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.
  • Jaale, Marko (Helsingfors universitet, 2007)
    Saaristomeren pinnanalaisen ravintoverkon rakennetta sekä ravinteiden alkuperää ja kulkeutumista tutkittiin hiilen ja typen pysyviä isotooppeja hyväksi käyttäen. Tutkimuksen kohteena olivat suspendoitunut partikkeliaines (SPM), sedimentin pintakerros, pohjaeläimet, kalat ja makrolevät. Näytteitä otettiin toukokuussa, kesäkuussa ja lokakuussa. Ravinnelähteiden arvioinnin ohella tutkittiin voiko sisäsaariston kalankasvatuksen vaikutusta määritellä analysoimalla kalanrehupellettejä. Lisäksi arvioitiin joidenkin lajikohtaisten tai lajien välisten ominaisuuksien erojen vaikutusta (esimerkiksi eläimen koko ja kudosten C:N –suhde rasvapitoisuuden kuvaajana) δ-arvojen määräytymiseen. Myös joitain tarkennuksia tehtiin lajien ravinnonkäyttöluokituksiin. Sisäsaaristossa toukokuussa pian lumien sulamisen aiheuttaman kasvaneen jokivirtaaman jälkeen SPM:stä havaittiin korkeita δ13C- ja δ15N-arvoja (keskimäärin -16 ‰ ja 9 ‰, vastaavasti). Ulkosaariston asemilta saatiin paljon alempia arvoja (-24 ‰ ja 4 ‰, vastaavasti). Sisäsaaristossakin arvot laskivat kesäkuuhun mennessä (-26 ‰ ja 5 ‰, vastaavasti) ollen kuitenkin hieman korkeampia kuin samaan aikaan tutkituilla ulommilla välisaariston asemilla. Kasviplanktonin lajistokoostumusta tutkittiin touko- ja kesäkuussa, mutta suuria eroja ei ajankohtien välillä havaittu. Lokakuussa sateisen loppukesän jälkeen δ13C oli tasainen (-23 ‰ - -24 ‰) koko tutkimusalueella, mutta δ15N oli taas huomattavasti korkeampi sisäsaaristossa (8 ‰) kuin ulkosaaristossa (4 ‰). Päinvastoin kuin yleensä tutkimuksissa on esitetty, tässä tutkimuksessa korkeat δ13C ja/tai δ15N-arvot kuvannevat lisääntynyttä jokien tuomaa terrestristä alkuperää olevaa ravinnekuormaa. Lisäksi kauden aikana suuresti vaihtelevat, mutta silti voimakkaasti korreloivat δ13C ja δ15N indikoivat hiilen ja typen olevan pääosin samaista alkuperää. Kirjallisuudessa ravinnepulssien yhtäaikaisesti korkeat δ13C ja δ15N katsotaan alkuperältään ihmis- tai eläinperäisiksi ja yleensä liitetään karjanlannan käyttöön lannoitteena. Tätä ei kuitenkaan voitu Saaristomerellä osoittaa, koska terrestrisiä ravinnelähteitä ei tutkittu. Kuitenkin muista tunnetuista SPM:n δ-arvoja voimakkaasti muokkaavista tekijöistä voitiin poissulkea ravinnerajoitteisuudesta johtuva fraktionaation muutos sekä synteettisten lannoitteiden käyttö ja kalankasvatus ravinnelähteinä. Pintasedimentistä saatiin paljon tasaisempia δ13C- ja δ15N-arvoja kaikilla näytteenotoilla (keskimäärin -24 ‰ ja 4 ‰, vastaavasti), jotka kuvannevat sedimentoituvan aineksen pitkäaikaisia keskiarvoja. Havaittavissa oli hienoinen laskeva suuntaus kohti ulompia asemia ja monista pohjan lähellä tai sedimentissä elävistä eläimistä saatiin samaan tapaan laskevia arvoja. SPM:n vaihtelevat ja eläinten δ-arvot korreloivat heikosti lukuunottamatta joitakin suspensionsyöjiä (Balanus improvisus ja Mytilus edulis). δ13C ja C:N korreloivat negatiivisesti joillakin lajeilla (Macoma balthica, Monoporeia affinis ja Mytilus edulis), joka johtunee muuttuvasta rasvojen osuudesta kudoksissa. Ainakin näiden lajien käyttöön ravinnelähteiden arvioinnissa kannattaa suhtautua varauksella. Makrolevien δ15N oli n. 4 ‰ korkeampi sisäsaaristossa kuin ulommilla asemilla, joka myöskin heijastanee jokien tuoman terrestristä alkuperää olevien ravinteiden vaikutusta. Fucus vesiculosus, tutkimuksen ainut varsinainen monivuotinen levä, sai 6 ‰ korkeampia δ13C-arvoja kuin muut levät keskimäärin. Gammarus sp:n Idothea baltican δ15N seurasi makrolevien δ15N:n vaihtelua, mutta δ13C:n perusteella arvioituna ne suosivat rehevöitymisen seurauksena runsastuvia rihmaleviä sisäsaaristossa, kun taas F. vesiculosus näytti kasvattavan tärkeyttä ravintona ulkosaaristossa. Hiilen ja typen pysyvät isotoopit osoittautuivat tehokkaiksi työkaluiksi ravinteiden lähteiden ja kulkeutumisen tarkasteluissa erityisesti sisäsaaristossa, vaikkakin joitakin lajikohtaisia piirteitä on otettava huomioon ja joidenkin biologisten prosessien, kuten denitrifikaation osuus fraktionaation aiheuttajana pitäisi määrittää ennen kuin luotettavia arvioita ravinnelähteistä voidaan tehdä.
  • Ihalainen, Vilma (Helsingin yliopisto, 2020)
    Ongoing climate warming has unprecedented impacts on glacial melt and associated fjord systems in Greenland. As the glaciers are shrinking, freshwater inflow to the sea is increasing resulting in increased nutrient supply by upwelling. In this study I examined environmental factors impacting marine primary productivity, biomass (chlorophyll a), phytoplankton abundance and species composition along a transect from the glacier front to the outer fjord in Godthåbsfjord, SW-Greenland, in August 2019. Gradients in nitrogen and phosphate concentrations were explained by glacial runoff and coastal water inflow while silicate concentration did not follow these patterns. The main variables explaining phytoplankton biomass distribution were nitrogen together with phosphate concentrations, salinity, and depth. Silicate limited waters were strongly dominated (≥ 90%) by the diatom Chaetoceros socialis, which had a strong influence on phytoplankton community response to environmental conditions. High dominance of C. socialis was also related to high species richness. Nitrogen depleted waters were usually related to relatively high abundances (9–46%) of mixotrophic Dinobryon balticum. Higher number of species and higher dominance of C. socialis was detected closer to the glacier. Phytoplankton abundance and biomass (chlorophyll a) were higher in the inner fjord region, whereas primary productivity had the opposite pattern (higher productivity in the outer fjord). This suggested that an autumn bloom was peaking in the inner fjord, whereas in the outer fjord the autumn bloom was still developing. Thus, glacial surface runoff and subglacial discharge contributed to higher phytoplankton abundance and chlorophyll a concentrations, whereas primary production was also dependent on other factors such as light availability and vertical mixing. Melting of Greenland Ice sheet is predicted to accelerate in the future. Thus, the upwelling effect might increase, leading to transitory increase in marine primary production. Increased surface runoff might increase silicate concentrations benefiting diatom species, although turbid runoff water will also decrease the primary productivity due to light limitation. Nevertheless, if marine-terminating glaciers retreat further and become land-terminating glaciers, lack of nutrient upwelling will lead to faster exhaustion of nitrogen in the upper water column and primary productivity will eventually decrease. Thus, global warming and retrieving of glaciers will change the productivity of the fjord and inevitably shape the rich and unique fjord ecosystems of the Arctic.
  • Nousiainen, Tea (Helsingin yliopisto, 2020)
    Ihminen on viljellyt kalaa noin 4000 vuotta. Egyptin hieroglyfeissä on löydettävissä todisteita tästä. Suomessa kalankasvatus alkoi 1800-luvun lopulla, kun kalaistukkailla täytyi korvata heikkoja kalakantoja. Kalakantojen laskun syynä oli uitto ja voimalaitosten rakentaminen. Kaupallinen kalankasvatus pääsi alkuun 1960-luvulla, jonka jälkeen kalankasvatus on kehittynyt ja kehittyy edelleen. Tässä tutkielmassa keskitytään kuhanviljelyyn (Sander lucioperca) ja viljelyn kannattavuuteen kirjallisuuden ja kannattavuuslaskelmien avulla. Kuha on ahvenkaloihin kuuluva peto, jota esiintyy Suomessa, Euroopassa ja Venäjällä. Kuhaa pyydetään nykyisin vähemmän ja kasvatetaan enemmän. Suomessa kuhaa viljellään erityisesti istutuksia varten. Kasvatuslaitoksessa kuhan kudun käynnistäminen vaatii hormonipistoksen. Tämän jälkeen kuhien annetaan joko kutea turoille tai ne lypsetään. Jos mäti lypsetään, se täytyy hedelmöittää noin 30 minuutin kuluessa. Mäti voidaan hedelmöittää joko kuiva- tai märkähedelmöityksellä. Hedelmöityksen jälkeen mäti siirretään hautomoon odottamaan poikasten kuoriutumista esimerkiksi sumukaappiin. Kuhan mäti on paakkuuntuvaa, joten on suositeltua käsitellä se tämän estämiseksi. Poikasten kuoriuduttua ne voidaan siirtää niille varattuun altaaseen ja aloittaa joko rehuruokinta tai artemialla ruokkiminen. Poikasilla on 6. eri kehitysvaihetta, jonka aikana ne täyttävät ilmarakkonsa ja kehittyvät toukasta muistuttamaan aikuista. Kuhan poikasilla kannibalismi on yleistä. Kannibalismin vaikutuksia voidaan estää esimerkiksi takaamalla riittävä ravinnon saanti poikasille, joka vastaa noin 1,6 % ravintoa poikasen painosta. Samalla kannattaa poistaa myös kannibaaliset yksilöt viljelystä. Poikaset ovat valohakuisia noin 32 mm asti, jonka jälkeen valohakuisuus muuttuu valopakoisuudeksi. Kuhan tuotantoa ei ole vielä saatu toimimaan Suomessa ja haasteita on vielä paljon. Kuhan, taimenen (Salmo trutta) nieriän (Salvelinus alpinus) ja sammen (Acipenser sturio) yhdistetty tuotanto elintarvikkeeksi on noin 0,3 miljoonaa kiloa vuonna 2019. Ero kirjoloheen (Salmo salar), jonka vuosituotanto oli 15,3 miljoonaa kiloa, on huomattava. Vaikka kuhan suosio on kasvussa ja hinta sen mukainen, suurin osa kaupasta saatavasta kuhasta on kalastettua. Jotta kuhanviljely saataisiin kannattavaksi, olisi siitä saatavan kilohinnan oltava yli 7€ tai vielä korkeampi. Vuonna 2019 kuhan kilohinta oli 6,07 €.
  • Haro, Elias (Helsingin yliopisto, 2020)
    Tutkielman tavoitteena oli selvittää kalastajien lukumäärää ja vuosittaista rahankäyttöä eri kalastusvälineisiin Lahden Vesijärvellä. Kalastajien lukumääriä laskettiin 10 kertaa vuoden 2019 aikana Vesijärven Enonselällä. Laskentakerroista 4 tehtiin talvella ja 6 avovesiaikaan. Laskentakertojen ajankohdat, kellonajat ja viikonpäivät satunnaistettiin. Tällä pyrittiin saamaan mahdollisimman satunnainen otanta Vesijärven Enonselän kalastajista. Rahankäyttöä arvioitiin verkkokyselytutkimuksella. Kyselytutkimus toimitettiin vastattavaksi Lahden kaupungilta pyydys – tai virkistyskalastuslupia ostaneille kalastajille ja kyselyn vastauslinkkiä jaettiin myös Facebookissa. Kyselytutkimuksen tavoitteena oli saada kalastajilta tarkasti luokiteltua tietoa eri kalastusmuotoihin liittyvistä hankinnoista. Luokittelu tehtiin jakamalla yleisimmät kalastusmuodot pääluokkiin ja niissä käytetyt välineet alaluokkiin. Kalastajien lukumäärästä ja kyselyllä saadut tiedot yhdistettiin Metsähallituksen kalastonhoitomaksurekisterin tietoihin Lahden alueella kalastonhoitomaksun suorittaneista henkilöistä. Yhdistämällä tämän tutkimuksen aineistot muihin, aiemmin aihetta selvittäneisiin tutkimuksiin kyettiin muodostamaa kolme lähestymistavoiltaan eroavaa laskentatapaa ja tulosta vuosittain Lahden Vesijärvellä kalastavien kalastajien lukumääristä ja näiden kalastajien kalastuksesta syntyvästä rahankäyttökertymästä. Laskennan tuloksena Lahden Vesijärven Enonselällä kalastetaan erityisesti pilkkien ja vetouistellen. Ajankohdalla oli huomattava merkitys, sillä sääolosuhteet eivät selittäneet kalastuksen ajankohtaa. Kyselytutkimuksen tuloksena saatiin arvio kalastajien kalastukseen käyttämien välineiden keskimääräisistä euromääräisistä arvoista ja hankintamääristä, sekä näiden hankintojen välisistä lukusuhteista. Kalastusvälineluokkien välisen rahankäytön perusteella pystyttiin myös arvioimaan eri kalastusmuotojen rahallista merkitystä. Hankituimmat kalastusvälineluokat olivat heittokalastus – ja vetouisteluvälineet. Erityisesti uistimia hankittiin kaikissa kalastusmuodoissa. Vastaajat olivat käyttäneet veneisiin tai vastaaviin huomattavia rahasummia. Kalastajamäärien ja rahankäytön eri laskentatavat antoivat kolmella eri lähestymistavalla melko yhtäläiset arviot Vesijärven kalastuksesta syntyvästä rahankäyttökertymästä. Summat vaihtelivat laskentatavasta riippuen välillä 1 148 518 ja 4 620 012 euroa vuodessa. Kalastajamäärä Vesijärvellä ja Enonselällä vaihteli huomattavasti laskentatapojen välillä. Todennäköisin kalastajamäärä Vesijärvellä on noin 9000 yksittäistä kalastajaa vuodessa, joista kalastonhoitomaksun suorittaa noin 2000 kalastajaa. Vapaa-ajankalastuksen aluetaloudellista merkitystä on tutkittu Suomessa suhteellisen vähän. Tämän tutkimuksen perusteella vapaa-ajankalastuksen aluetaloudelliset vaikutukset voivat olla merkittävästi suurempia, kuin suoraan kalatalouteen liittyvä rahankäyttö (kalastusluvat, saaliin arvo yms.). Tutkimus osoittaa, että vapaa-ajankalastuksen aluetaloudellinen merkitys voi olla suuri, vaikka kalastuskohteen lajisto koostuisi tavanomaisista ja yleisistä suomalaisista järvikaloista. Kalatalouteen liittyvässä päätöksenteossa tulisi tulevaisuudessa tiedostaa vapaa-ajankalastuksen aluetaloudellinen merkitys, jonka tuotot realisoituvat pääasiassa varsinaisen kalatalousalan ulkopuolelle. Merkityksellistä oli myös huomata yleiskalastusoikeudella kalastavien kalastajien suuri potentiaalinen harrastajamäärä, mutta näiden kalastajien olevan kaikin tavoin haasteellisesti arvioitava joukko huonon tavoitettavuuden vuoksi.
  • Ilmarinen, Karoliina (Helsingfors universitet, 2007)
    The underwater vegetation of the coastal zone has been studied in the Helsinki capital region with comparable methodology since the 1970s. The water framework directive (WFD) which was implemented in 2000 requires that new methodology is applied in the monitoring of underwater vegetation. In this study, the old contamination methodology is compared to the new WFD-compatible methodology based on ecological status classification of the water. This study was also a part of the monitoring of underwater vegetation carried out by the Helsinki Environment Centre. In this study, the occurrence of submerged aquatic vegetation was studied in the summer of 2005 in the sea area stretching from Seurasaarenselkä to Katajaluoto. Twenty sampling sites were included, all situated on rocky and stony shores. With the rake method, a stretch of shoreline was studied to the depth of two meters, and with the diving method a line from the shoreline was mapped downwards to the depth were all vegetation ceased. Based on their vegetation, the areas were placed into classes which are used to describe the state of near-shore waters. The contamination methodology is based on the species composition and relative abundance of several indicator plants, while the WFD-derived ecological status classification at present is based solely on the lowest depth at which bladder wrack (Fucus vesiculosus) L. grows. No significant improvements have occurred in the near shore aquatic vegetation compared to the previous monitoring study (1999) in either Seurasaarenselkä or the eastern shore of Lauttasaari. Bladder wrack has not returned to the area, although several of the sampling sites would suit the species. The turbidity of the water impedes the growth of submerged macrophytes, and the high sedimentation of material derived from the water column prevents the attachment of small plants to the bottom. Internal loading weakens the status of the water in the area and maintains a high number of species which are indicators of eutrophication. The status of Vattuniemi was still worse than that of the other sampling sites on Lauttasaari s eastern shore. The aquatic vegetation of Lauttasaarenselkä has remained only slightly disturbed or in natural state. Towards the outer archipelago area the aquatic vegetation indicates an improved state of the water; almost all the sampling sites were classed as in natural state. At the sampling sites in the Katajaluoto area the improvement in the state of the water is probably due to the reduced nutrient loading. Due to improvements in water purification technology, less nutrients, especially nitrogen, are released through the sewage tunnel. Physical and chemical parameters are used to support the biological indicators in using the ecological status classification. One of the most important physical factors is the exposition of the shore which can be defined by estimating the effect of wind disturbance (fetch). Either of the statistical tests I used (the linear regression analysis and the Spearman s ordinal correlation) gave statistical significance for more than one species; according to these tests only Cladophora glomerata (L.) Kütz. has negative correlation between the fetch and the structure of the vegetation (r2 = 0,076, n = 69 ja p = 0,022). However, the variation in the structure of the C. glomerata is mostly explained with other factors than the fetch. Fewer species were found using the rake method than by diving. According to the Friedman s two-way variance analysis sampling method do has on effect on the contamination index (n = 20, df = 2 ja p = 0,001). A more positive picture of the status of the water was gotten with the diving method than with the rake method. The rake method is not intended for the study of species occurring at more than two meters depth, and thus not suited for determining the lowest depth at which bladder wrack occurs as the WFD requires. The diving method is suitable for both types of classification. Based on this study, the ecological status classification gives on average a worse picture of the status of the water than the contamination method. When only one variable related to only one indicator species is used in the study as postulated in the WFD the result is limited, and does not necessarily give a true picture of the status of the water. It has been observed that the lowest growth depth of the bladder wrack clearly correlate with the eutrophication. That supports its using as the only parameter in the implementation of the WFD. The ecological classification of the state of the water cannot be applied to the inner bays due to the absence of bladder wrack, and the status of the water can there only be estimated using the contamination classification. However the use of the contamination classification is problematic: it s not easy to define the indicator value of the species because there are several environment factors in addition to eutrophication that have an impact on the species.
  • Halonen, Sini (Helsingin yliopisto, 2020)
    Laivojen painolastiveden mukana kulkeutuminen on merkittävin väylä vieraslajien leviämiseen Itämerelle. Vieraslajeista voi olla haittaa ympäristölle ja yhteiskunnalle, ja Kansainvälinen merenkulkujärjestö (IMO) onkin hyväksynyt painolastivesien käsittelyä koskevan yleissopimuksen, jonka tarkoituksena on estää haitallisia lajeja leviämästä painolastiveden mukana alueelta toiselle. Sopimuksen mukaan laivan painolastivesi täytyy käsitellä niin, että veden sisältämät eliöt kuolevat, ennen kuin veden voi laskea mereen. Käsittelyn voi kuitenkin jättää väliin poikkeusluvalla, jos haitallisten vieraslajien leviämisen riski katsotaan olevan hyväksyttävällätasolla. Riskin arvioinnissa keskeisessä asemassa ovat niin kutsutut kohdelajit, joiden katsotaan voivan aiheuttaa vahinkoa ympäristölle, ihmisten terveydelle tai taloudelle. Arvioinnissa tarkastellaan näiden kohdelajien mahdollisuuksia siirtyä painolastiveden mukana alueelta toiselle, selvitä vastaanottavalla alueella ja aiheuttaa haittavaikutuksia. Itämeren kohdelajien valintaan kehitetty kriteeristö arvioi eliölajien (1) suhdetta painolastivesiin, (2) mahdollisia vaikutuksia Itämeren eri osien ekosysteemeissä ja ympäröivässä yhteiskunnassa, (3) aiemman leviämisen todisteita ja (4) nykyistä levinneisyyttä. Vallitsevassa luokituslähestymistavassa asiantuntijapaneelin arvioimaan kriteerien täyttymiseen tai täyttymättä jäämiseen ei ajatella liittyvän lainkaan epävarmuutta. Tämän tutkielman tavoitteena on kehittää kohdelajien luokitusta varten todennäköisyyspohjainen Bayes-verkkomalli, joka ottaa huomioon kohdelajikriteerien täyttymiseen liittyviä eliölajikohtaisia epävarmuuksia ja laskee luokitukselle todennäköisyysjakauman. Malli rakennettiin noudattamaan kriteeristöä, ja sitä testattiin neljälle esimerkkivieraslajille, jotka kaikki esiintyvät jo joissain osissa Itämerta: vaeltajasimpukalle (Dreissena polymorpha), villasaksiravulle (Eriocheir sinensis), amerikankampamaneetille (Mnemiopsis leidyi) ja sirokatkaravulle (Palaemon elegans). Kahdeksan vieraslajeihin perehtynyttä asiantuntijaa arvioi kyselykaavakkeen avulla eliölajikohtaisesti kuhunkin kriteriin liittyvää tutkimustiedon tasoa, antaen itsenäisen arvionsa jokaisen kriteerin täyttymistodennäköisyydestä. Saadut asiantuntija-arviot syötettiin lajikohtaisiin malleihin, jolloin mallit antoivat tulokseksi kunkin lajin todennäköisyyden kuulua kohdelaji-luokkaan. Näin ollen mallin on tarkoitus vetää yhteen epävarmuutta, joka nousee toisaalta vallitsevasta tieteellisen tiedon tasosta ja toisaalta asiantuntijoiden näkemysten välisestä hajonnasta. Tuloksia voidaan tarkastella asiantuntijakohtaisesti sekä koko asiantuntijajoukon yhteisten keskiarvojakaumien kautta. Tarkasteltaessa asiantuntijajoukon yhdistettyjä keskiarvojaaumia, vaeltajasimpukka kuuluu kohdelajiluokkaan 99,4 %, villasaksirapu 86,9 %, amerikankampamaneetti 84,9 % ja sirokatkarapu 78,3 % todennäköisyydellä, kun tarkastellaan keskiarvojakaumia. Eniten epävarmuutta liittyy lajien vaikutuksiin uudessa ympäristössä, kun taas paras tietotaso ja vähiten epävarmuutta liittyy kriteereihin lajin suhteeseen painolastiveteen ja todisteisiin lajin aiemmasta leviämisestä. Vaikutusten haitallisuutta voi olla vaikea arvioida muun muassa siksi, että vieraslajit eivät vaikuta Itämeren ekosysteemiin yksin, vaan ovat vuorovaikutuksessa muiden lajien kanssa. Asiantuntijoiden välisissä arvioissa oli eroja erityisesti epävarmuutta sisältävissä kriteereissä. Asiantuntijat itse arvioivat kyselyn useammin helpoksi kuin vaikeaksi, mutta silti arviointityöhön liittyi haasteita. Tutkielman mallia rakennettaessa kävi ilmi, että alkuperäisissä kriteereissä on jonkin verran tulkinnanvaraa, mikä saattoi osaltaan vaikuttaa asiantuntijoiden arvioiden eroavaisuuksiin. Kriteerejä onkin syytä muokata selkeämmiksi. Myös kohdelajiluokituksen Bayes-verkkomallia kannattaa kehittää lisää yhteistyössä asiantuntijoiden kanssa. Koska epävarmuus tulee ilmi tutkielmassa käytetyllä Bayes-verkkomenetelmällä, se voidaan ottaa huomioon, kun tehdään päätöksiä eliöiden kohdelajiluokituksesta. Mallista havaitaan, mihin kriteereihin liittyy epävarmuutta ja tätä tietoa voi hyödyntää lisätutkimuksen kohdentamisessa.
  • Suvitie, Aurelia (Helsingin yliopisto, 2020)
    Insects (Insecta) are the most species-rich class of organisms on earth. Due to their vast biodiversity, insects are found in almost every environment. However, approximately 90 % of the over 1 000 000 insect species described are terrestrial. The ocean covers over 70 % of the earths surface, but less than 2 000 marine insect species are known. The purpose of this thesis is to give the reader a comprehensive understanding of marine insect biodiversity and what has caused its sparceness in the seas. Such a multi-faceted review of the topic has not previously been written. The first aim of this review is to catalogue all insect taxons containing marine species, and to examine the habitat choices and ecology of these species. For this purpose, marine insect species have been researched using the World Register of Marine Species (WoRMS) and reference literature, as well as reviews and other articles. Based mostly on WoRMS, the number of marine insect species is determined to be 1 318, divided between 10 insect orders. In addition, seven insect orders are noted to include an unknown number of marine species. As well as examining marine insect biodiversity order-by-order, this work considers the littoral and pelagic habitats in which marine insects live, and the adaptations that are required of insects living in these environments. The second aim of this review is to investigate the lack of insects in marine environments as a phenomenon. The groundwork is laid at the beginning of the review with an examination of why and how insects have diversified so successfully. Later on, possible factors to prevent a similarily successful diversification in marine environments are presented, such as issues with osmoregulation and breathing systems, the typical features of insect reproduction and life cycles, and the fact that transitions between physically contrasting habitats are rare. Pertaining to this the evolutionary history of insects, which has produced the aforementioned features impeding radiation to the seas is also explored. Ultimately insect species in the oceans are few, because insects are a terrestrial evolutionary branch of Pancrustacea. Even though marine habits are uncommon among insects, they are not unheard of. Marine species have emerged in several insect clades and these species have adapted to their environment in numerous ways. For the purposes of further analyses and research on the radiation and biodiversity of marine insects, further surveying of the species and their habits and adaptations is recommended. This work will hopefully offer a point of reference for more detailed future studies and reviews of marine insect biodiversity and the factors that have led to the near-exclusion of insects from the seas.
  • Pippingsköld, Ella (Helsingin yliopisto, 2020)
    Microplastics (usually particles smaller than 5 mm) have the potential to cause environmental damage in the ocean as they disperse efficiently accumulating on beaches and sea sediments. The effects are partly still unknown, but physiological changes in organisms have been detected with a relation to the plastic material. This study focuses on the microplastic abundances in southern Thailand and its shallow sandy sediments in Phuket. Plastic materials were also identified. The existence of a depth gradient in relation to the plastic abundance was studied. The density separation method was validated experimentally. A meta-analysis on existing microplastic studies was conducted. Samples were collected from four locations on the western side of Phuket from two eastern locations from an island (south of Phuket, called Racha Yai). Underwater samples from the depths of 3-5 meters and 8-10 meters were collected from the island locations. All sites are open sandy beaches affected by strong tides. Samples were dried and microplastics were separated with a saturated sugar-salt solution from the sediment. Organic matter was oxidized with H2O2 (30%). Plastic were recovered using a microscope and analysed with FTIR spectrometry and pyrolysis gas chromatography mass spectrometry. Differences in microplastic concentration in relation to the sampling site were studied statistically. Microplastic fibres were excluded from this study due to a high external contamination risk. The meta-analysis was conducted from 10 separate microplastic studies focusing on sandy beaches on 5 different continents. An equation was applied to transform all microplastic abundances such that they were comparable with each other (particles kg-1 dry sediment). This was done due to different practices in reporting microplastic abundances. Five studies were chosen to evaluate the plastic materials and their relation to global production proportions of different plastic materials A total of 12 microplastic particles were recovered from Phuket. The size class 1-5 mm was the most abundant size and polyethylene the most common plastic type. The island locations lacked microplastics in the depth of 3-5 m. No significant differences were found in the gradient or between the continental and island sampling sites despite a small difference in the mean values. Validation of the density separation method resulted in a recovery percentage of 94,5. Based on the meta-analysis microplastic abundances vary greatly (on average 2,4 to 740 particles kg-1 in the chosen studies). Some differences were seen in the relations of microplastic in beach sediments and global production rates. These might be due to the differences in accumulation of plastic materials and the life cycles of different plastic products. The microplastic abundance on beaches in Phuket was relatively low. A possible explanation for this can be found in the beach characteristics, these areas not being the accumulation areas for microplastics. Constructing the meta-analysis, it was evident, that microplastic study methods must be made comparable using the same protocols and reporting practices (preferably particles kg-1 dry sediment). The monitoring of microplastic abundances in different environments should be continued to ensure better understanding on the patterns of accumulation and to eventually reduce the plastic pollution globally.
  • Zidbeck, Erika (Helsingin yliopisto, 2018)
    In this Master’s thesis, microplastic (<5 mm) ingestion by coastal fish in Finland was investigated. Fish were caught at nine locations on the coast of Finland. Water samples were taken at seven locations. The research questions were: How much microplastics are there in coastal fish in Finland? Are there differences in the frequency of microplastic ingestion by fish between different locations or species? Is there a relationship between the size of the fish and the presence of ingested plastic particles? Is there a relationship between the stomach fullness and the presence of ingested plastic particles? Does the frequency of microplastic ingestion by fish correlate with the amount of microplastics in seawater in the same locations? The gastrointestinal tracts of 503 fish were analysed. Microplastics were found in 40 fish (8 %). The frequency of fish with plastic was significantly higher in Kivinokka, Helsinki than in other locations studied. No relationship was found between the size or the species of the fish and the presence of ingested plastic particles. Also, no relationship was found between the stomach fullness and plastic ingested. There was no correlation between the frequency of microplastic ingestion by fish and the amount of microplastics in seawater. The results of the thesis were compared to previous research results from the open sea areas of the northern Baltic Sea. The comparison suggests that the ingestion of microplastics is more common in coastal fish in Finland than in the open water fish in the northern Baltic Sea. This thesis provides the first published record of plastic particles in the gastrointestinal tracts of coastal fish in Finland. Long-term studies are recommended in order to confirm the results.
  • Lehto, Anne-Mari (Helsingin yliopisto, 2019)
    Tiivistelmä gradun pdf-tiedostossa.
  • Riitakorpi, Johanna (Helsingin yliopisto, 2020)
    Ecosystem modelling gives us a tool to understand the complicated processes in an ecological system. When studying the changes in an ecosystem, the system health is one of the main characteristics to define. Healthy ecosystem can endure stress and is in stable state. Ecological network analysis and different ecological indices have been used as a basis for measuring the state of an ecosystem, characterizing the dynamics of marine environments, and quantifying the impacts of fishing. The Archipelago Sea, located in Northern Baltic Sea, is characterized by large gradients in salinity and numerous islands. The area is greatly affected by human impact and climate change. However, no broad research on ecosystem changes has been carried out, hence, there is a need for holistic models both scientifically and societally to understanding the changing ecosystem thoroughly and to provide contribution in the decision-making processes of environmental management actions. The aim of this study was to find out how the state of the Archipelago Sea food web has changed from 1990 to 2014. Three steady-state trophic models of the study area for three different years (1990, 2000 and 2014) were constructed using the Ecopath modelling software and approach. The changes in the study area were measured comparing the calculated ecological indices and fishing impact indicators. The models captured changes in the system such as before and after the invasion of non-indigenous species, increase of cormorants, increase of seals, and decrease of cod. The models consist of 23 (1990), 25 (2000) and 27 (2014) different functional groups from predators to producers and detritus. The quality of the models was tested and according to three different approaches, the models can be said to adequately represent the Archipelago Sea food web and ecosystem. The ecosystem indices calculated showed that there had been system wide changes. The state of the Archipelago Sea food web had changed during the study period to a less mature but more resilient condition. This was due to the increase in number of predator species and higher primary production and flow to detritus. The fishing impact on ecosystem changed as fishery practice experienced a change into a more industrialized direction. Changes in trophic levels and ecosystem composition were observed. The invasion of non-indigenous species and the increase in top predators such as seals and the great cormorant affected the structure of the food web. In Addition, the decrease of flounder and unsuccessful recovery of cod have had an impact on the ecosystem and its maturity. Further research on the Archipelago Sea food web is needed. The ecosystem is stressed and does not show recovery; hence, management actions may become necessary. Future simulations based on these Ecopath models would facilitate the selection of the most suitable ecosystem management application. Knowledge of the whole ecosystem and its health is required, and this can be achieved with the help of ecosystem modelling.
  • Herranen, Tuulianna (Helsingin yliopisto, 2020)
    Maisterin tutkielma käsittelee uupumuksen yhteyttä oppimisen lähestymistapoihin ja opintomenestykseen. Tutkimus-kohteena ovat bio- ja ympäristötieteellisen tiedekunnan ensimmäisen vuoden opiskelijat vuonna 2018. Tutkimuksen tarkoituksena on hahmottaa uupumuksen, opintomenestyksen ja oppimisen lähestymistapojen välisiä yhteyksiä, sekä muodostaa uupumusprofiileita joiden avulla havaitaan minkälaisia opiskelijoiden joukkoja tiedekunnassamme on. Aineisto on kerätty HowULearn palautejärjestelmän avulla ja tilastolliset testit on tehty SPSS ohjelmalla. Tutkimuksen tuloksena suunnitelmallisella opiskelulla on yhteys hyvään opintomenestykseen, mutta syväsuuntautuneel-la oppimisen lähestymistavalla ei ollut merkitsevää yhteyttä parempaan opintomenestykseen. Pintasuuntautunut op-pimisen lähestymistapa on yhteydessä uupuneisuuteen. Uupumusprofiilit (jotka on toteutettu ANOVA: lla) jakavat vastaajat neljään eri ryhmään. Uupumusprofiilit ovat aiemman tutkimuksen kanssa samankaltaisia, mutta uupuneisuus on bio- ja ympäristötieteellisessä tiedekunnassa yleisempää muihin oppilaitoksiin verrattuna. Uupumusprofiilit eroavat merkitsevästi toisistaan oppimisen lähestymistapojen suhteen. Oppimisympäristö liittyy uupuneisuuteen, sekä oppimisen lähestymistapoihin. Yliopistot, lukiot ja peruskoulut voivat pyrkiä lisäämään opiskelijoiden hyvinvointia suuntaamalla oppimisen lähestymistapoja kohti suunnitelmallisempaa ja syvällisempää oppimista. Pedagogista tutkimusta oppimisen lähestymistapoihin vaikuttamisesta tulisi kuitenkin ensin tehdä enemmän, jotta syy-seuraussuhteet ymmärretään paremmin.