Browsing by Subject "akvatiska vetenskaper"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-18 of 18
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aittamäki, Anne (Helsingin yliopisto, 2020)
    Rakkohauru (Fucus vesiculosus) on ruskeisiin leviin kuuluva makrolevä, joka kasvaa Atlantin valtameressä laajalla alueella Grönlannista Portugaliin asti. Rakkohauru on valtamerissä vuorovesivyöhykkeen laji, joka sietää laajaa suolaisuuden ja lämpötilan vaihtelua. Itämeressä rakkohauru kasvaa kilpailun vähäisyyden vuoksi sublitoraalissa vyöhykkeessä jopa kymmenen metrin syvyyteen asti ja on tärkeä elinympäristöjä muodostava laji. Rakkohaurua pidetään useimmiten kovien pohjien lajina, joka kiinnittyy alustaansa tyvilevyn avulla. Rakkohaurusta tunnetaan kuitenkin myös toinen tyyppi, joka elää pehmeillä hiekkapohjilla tai suistoalueilla eikä ole kiinnittynyt tyvilevyllä pohjaan. Tässä työssä selvitettiin, ovatko kiinnittyneet ja vapaana elävät rakkohaurut geneettisesti erilaisia, mistä vapaana kasvavat yksilöt ovat peräisin ja voivatko ne lisääntyä itsenäisesti. Suomen ja Ruotsin rannikoilta kerättiin kymmenestä eri paikasta sekä vapaana kasvavia että kiinnittyneitä rakkohaurunäytteitä, joita verrattiin toisiinsa. Keräyspaikat sijaitsivat yhden, muutaman tai satojen kilometrien päässä toisistaan. Kerätyistä näytteistä eristettiin viisi DNA-mikrosatelliittimarkkeria, joiden perusteella tehtiin geneettiset analyysit. Tutkimustuloksista selvisi, että Suomen ja Ruotsin rakkohaurupopulaatioiden välillä ei ollut tilastollisesti merkittävää geneettistä eroa eivätkä populaatioiden väliset geneettiset erot riippuneet niiden välisestä etäisyydestä. Niinpä kysymykseen siitä, mistä vapaana kasvavat populaatiot ovat lähtöisin, ei saatu vastausta. Sen sijaan vapaana kasvavat ja kiinnittyneet rakkohaurun muodot erosivat toisistaan geneettisesti. Tämä viittaa siihen, että vapaana kasvavat populaatiot lisääntyvät ainakin osittain itsenäisesti. On mahdollista, että tämä johtaa ajan kuluessa vapaana kasvavien ja kiinnittyneiden rakkohaurun muotojen kehittymiseen omiksi lajeikseen, mutta tällä hetkellä se ei vaikuta kovin todennäköiseltä. Koska tutkitut populaatiot olivat pieniä ja käytettyjen mikrosatelliittien määrä vähäinen, lisätutkimukset ovat tarpeen tulosten luotettavuuden varmistamiseksi.
  • Vuoristo, Mikko (Helsingin yliopisto, 2020)
    Eliölajit ovat jatkuvassa vuorovaikutuksessa niin fysikaalisen ympäristönsä, kuin muiden eliölajienkin kanssa. Nämä vuorovaikutukset voivat olla osapuolille negatiivisia, neutraaleja tai positiivisia. Fasilitaatio tarkoittaa sitä, että joku laji edesauttaa toisen lajin selviytymistä. Äärimmäinen esimerkki fasilitaatiosta on perustajalaji. Perustajalaji on laji, joka pelkällä läsnäolollaan tarjoaa muille eliöille kriittisiä resursseja, joita ilman muut lajit eivät voi selviytyä. Nämä resurssit voivat olla esimerkiksi ravintoa, suojaa tai elintilaa. Alustaansa kiinnittyvät simpukat ovat perustajalajeja, joita tavataan kaikilta maailman merialueilta. Esiintyessään tiheinä kasvustoina kalliorannoilla ne tarjoavat lukuisille selkärangattomille eläimille suojaa aallokon voimalta ja pedoilta, ravintoa ja elintilaa lisääntyneen sedimentaation myötä, sekä runsaasti sekundaarista kiinnittymispintaa. Alustaansa kiinnittyvät simpukat muodostavat perustan habitaatille, joka lopulta muotoutuu simpukoiden ja muiden lajien yhteisvaikutuksella. Vähäsuolaisessa ja -lajisessa Itämeressä sinisimpukka (Mytilus trossulus x edulis) on alustaansa kiinnittyvänä simpukkana erittäin tärkeässä roolissa. Sinisimpukkaa esiintyy pinnan läheltä aina kymmenien metrien syvyyteen asti, kunhan kiinnittymiseen sopivaa alustaa vain on tarjolla. Simpukoiden esiintymiseen Itämeressä vaikuttavat monet tekijät, joista tärkeimpinä ovat aallokko joka aiheuttaa fysikaalista stressiä, ja alhainen, itää ja pohjoista kohti pienentyvä suolapitoisuus joka aiheuttaa fysiologista stressiä. Paikoin erittäin runsaina esiintyvät sinisimpukat edesauttavat sedimentin kertymistä muodostamansa kolmiulotteisen matriisin onkaloihin mikä mahdollistaa myös pehmeän pohjan lajien esiintymisen kalliorannoilla. Sinisimpukkayhteisössä onkin piirteitä sekä pehmeistä, että kovista pohjista, mikä tekee niistä edullisia elinympäristöjä runsaalle määrälle erilaisia selkärangattomia eläimiä. Tässä tutkimuksessa tutkittiin sisäsaaristosta ulkosaaristoon voimistuvan aallokon vaikutusta sinisimpukka-rakkohauru -yhteisön rakenteeseen kolmella lähellä toisiaan sijaitsevilla merialueilla läntisellä Suomenlahdella, missä suolapitoisuus laskee läntisimmän ja itäisimmän tutkimusalueen välillä ainoastaan muutamilla promillen kymmenyksillä. Näytteitä noudettiin sukeltamalla 36:sta eri pisteestä kolmen metrin syvyydeltä rakkohauruvyöhykkeeltä, neljältä eri avoimuusvyöhykkeeltä. Näytteistä havaitut eläintaksonit tunnistettiin ja eläinten yksilömäärät laskettiin, ja sinisimpukoiden sekä rakkohaurun (Fucus vesiculosus) kuivapaino määritettiin. Tilastollisilla menetelmillä selvitettiin eliöyhteisön rakenteen eroja näillä kolmella alueella, sekä kasvavan avoimuuden vaikutusta. Lisäksi selvitettiin korreloivatko tavattujen eläinlajien yksilömäärät sinisimpukan tai rakkohaurun biomassan kanssa. Sinisimpukka oli kaikilla näytepisteillä runsain tavattu laji, ja jäljessä yksilömääristä puhuttaessa sinisimpukkayksilöitä ei huomioida. Alueet eivät eronneet toisistaan taksonien tai eläinyksilöiden kokonaismäärien osalta, mutta yksittäisillä taksoneilla eroja kuitenkin havaittiin. Avoimuudella havaittiin olevan merkittävä vaikutus eliöyhteisön rakenteeseen. Avoimuuden kasvaessa havaittujen taksonien määrä laski ja runsaimmat taksonit vaihtuivat sedimenttiä suosivista nilviäisistä vapaasti uiviin äyriäisiin, sen sijaan eläinten kokonaisyksilömäärissä merkitseviä eroja ei havaittu. Merkittävä osuus tavatuista yksittäisistä taksoneista korreloi negatiivisesti kasvavan avoimuuden kanssa, avoimuuden kanssa positiivisesti korreloivia taksoneita oli vähemmän. Sinisimpukoiden biomassan kanssa havaittiin korrelaatiota usealla taksonilla, kaikki positiivisia, sen sijaan rakkohaurun biomassan kanssa korrelaatiota havaittiin ainoastaan yhdellä taksonilla. Tämä tutkimus osoittaa, että avoimuudella on selkeä vaikutus perustajalajina toimivan sinisimpukan ympärille muotoutuneeseen eliöyhteisöön ja sen rakenteeseen. Suolapitoisuuden vähäinen lasku tutkimusalueiden välillä sen sijaan ei vielä merkitsevästi vaikuta sinisimpukkayhteisön rakenteeseen, vaikka yksittäisillä lajeilla - merkittävimpänä juuri sinisimpukka - viitteitä vaikutuksista havaittiinkin. Sinisimpukan merkitys muuhun lajistoon on merkittävä, rakkohaurun merkitys on sen sijaan varsin vähäinen.
  • Hämäläinen, Liisa (Helsingin yliopisto, 2019)
    In a national assessment of threatened habitat types published in December 2018, the state of brooks in Finland was evaluated poor throughout the country. The situation is the worst in the channels of clay rich areas that have a long history of agriculture and are suffering from excessive nutrient loads. The developmental direction of all flowing water habitat types is negative compared to the assessment given in 2008. Currently there are tens of thousands of kilometers of brooks in the need of restoration.The problem with the already accomplished restorations is that they are limited only to specific and short parts of the channels. Because the restorations usually do not include monitoring, the data available of the effects of the restorations is limited. The problem is global, which has led to only small development in the restoration methods in the past decades. In order to improve the condition of brooks in Finland, there is a need for new planning methods focusing on the drainage basins and the importance of monitoring. Methods developed in Central Europe and North America focus in considering the restoration area and its drainage basin as one unit, mapping of the original characteristics of the ecosystem and specifying the goals of restoration. In the presence of specific goals, the monitoring will become an integral part of the restoration plan. This study investigated the effect of setting specific goals for the restoration, and whether it could offer solutions in improving the situation of brooks in Finland. This study applies to brooks in general, but through the restoration example used, focuses especially in the restoration of channels in agricultural areas. This study describes the first extensive restoration of agricultural brook completed in Finland. Kumianoja, located in Hämeenkoski, was restored to flow in its original meandering shape of the channel in the length of approximately one kilometer. With the documentation of this restoration, this study creates an overview of brook restoration planning and the different stages of its execution. The study was part of the “Sustainable management and restoration of dredged agricultural streams (KURVI)”-project (2016-2018) of the Finnish Environment Institute that was funded by the Ministry of the Environment. The goal of the project was to develop methods for improving the state of the flowing waters damaged by the agricultural land drainage according to the Strategy for Protection and Restoration of Small Water Bodies published in 2015 and the goals of the Water act renewed in 2011.
  • Anttila, Pirita (Helsingin yliopisto, 2019)
    Environmental stress caused by heavy metal contamination of the sediment can threaten ecosystem functioning. Sediment macrofauna are often used to study the effects of environmental stress factors over time, as they are relatively sedentary and thus reflect the ambient conditions in an area. This study investigates whether heavy metal pollution influences the macrofaunal community adjacent to a former steel works factory in Koverhar, in the western Gulf of Finland. Various indices based on macrofaunal community composition and diversity are used in the Baltic Sea to evaluate the environmental status. This thesis evaluates the performance of three of these indices, Shannon-Wiener’s Index (H’), Benthic Quality Index (BQI) and Brackish water Benthic Index (BBI), in detecting the influence of heavy metal pollution on the marine environment. Two macrofaunal sampling methods, GEMAX corer and van Veen grab, are also compared to each other to investigate if there are differences in the structure of the macrofaunal communities that they capture. The study found that while there were indications of environmental stress, such as a lack of sensitive species and an abundance of tolerant species at the more heavily polluted stations, the heavy metal pollution could not be definitively proven to be the cause. H’ and BBI failed to find the differences potentially associated with heavy metal pollution between the stations, while BQI detected some of the differences found by the macrofaunal community analysis. The two sampling methods were found to not be significantly different from each other in terms of macrofaunal communities, but yielded significantly different macrofaunal index values, with the GEMAX results displaying a larger variance between replicates while the van Veen results were more consistent.
  • Saarman, Pauliina (Helsingin yliopisto, 2020)
    Iron is a trace element but indispensable for all photosynthesizing organisms. It is unevenly distributed in the world’s oceans, limiting production in offshore high nitrogen low chlorophyll (HNLC) seas. The Caribbean Sea periodically receives high amounts of iron-carrying aeolian dust originating in the African desert. This aerosol Fe is estimated to contribute three times as much as riverine input to the total iron in the seawater, a considerable fraction of it being soluble ferrous Fe(II) due to photochemical reactions. It has been hypothesized that the excess iron in the Caribbean Sea is one of the reasons why the Caribbean coral reefs are less resilient to degradation. The algae that are not limited by iron have the potential to efficiently utilize the macronutrients from e.g. anthropogenic sources and overgrow the corals. In this study Fe, N & P enrichment experiments were conducted in situ in Guadeloupe to find out if iron limitation can be detected and to contemplate the role of atmospheric iron and the anthropogenic impact. Sargassum polyceratium and Dictyota spp. (Phaeophyceae) were collected from four locations that had degraded coral reefs with macroalgae growing on them. The samples’ fluorescence was measured using Pulse Amplitude Modulator (PAM) fluoroscope to detect nutrient-induced fluorescence transients (NIFTs), rapid changes in chlorophyll fluorescence caused by nutrient assimilation in the algal specimen. Iron limitation was detected in all of the study locations but it was weak, which gives limited support to the hypothesis about iron deteriorating the Caribbean reefs’ chances against disturbance. Comparison of the locations did not result in differences in iron limitation according to the anthropogenic impact level. The difference was statistically significant in P limitation, the algae from high impact sites expressing greater demand. Ammonium and nitrate enrichments did not result in significant differences, but NH4 limitation did occur, as well as co-limitation of N & P. Iron has an important role in the phosphorus flux in the sediments and high Fe availability benefits N-fixing cyanobacteria. Redox conditions in the sediment control both Fe and P availability in the water column. Nutrient leaching does affect the local nutrient dynamics but the effects of eutrophication depend on both the species and the community. Notable differences in the NIFT responses were detected between the species that may indeed exert differing nutritional strategies. Coral reef ecosystem complexity emphasizes the importance of timing as well as consistence in quantification of the environmental parameters. The applicability of NIFT results would improve if they were combined with nutrient concentrations data. The fluorescence method appears to be useful in studying iron limitation but more research on iron-induced NIFTs is needed.
  • Hyrsky, Matias (Helsingin yliopisto, 2020)
    The River Vantaa Gypsum Project’s (2018–2020) effects on fish stock were studied in a total of six different research areas in the Lepsämä River and the Luhtajoki River in Nurmijärvi. Two reference areas unaffected by the gypsum-treated fields and four downstream impact areas were selected as research areas. The goal was to examine the status of the local fish stock and its possible changes in the impact areas by electrofishing and the suitability of water quality for the reproduction of brown trout by incubating eggs in situ. These results were compared with those of the reference areas. Electrofishing was conducted in the autumn of 2018 prior to the gypsum treatment and was repeated the following autumn. The results of 2019 and 2018 were compared with each other and the changes in the status of the fish stock in the reference and impact areas were also compared in order to take into account the natural variation between years. The brown trout eggs were incubated from autumn 2018 to spring 2019. The water quality of the rivers was monitored at the same time and particular attention was given to the sulphate concentrations in the river during the incubation. Based on the electrofishing results, gypsum treatment had no observable effects on the fish stocks. The results improved in both the reference and impact areas in the latter year. The natural reproduction of brown trout was also found to have been successful in the impact areas. In the incubation experiment, the survival rate was approximately the same in the reference areas and the impact areas. Survival to hatching was slightly better in the control areas. However, no statistically significant difference was observed. Environmental variables had a significant effect on the test results, and there was a large dispersion both between and within the study areas. According to the results, water quality is suitable for brown trout reproduction even after gypsum treatment. The measured and estimated sulphate concentrations in river waters during the studies were well below the limits established in scientific studies. The results show that the sulphate concentrations and reduced water turbidity did not affect the fish stocks. The results did not reveal gypsum treatments having any effects on fish stocks. According to this and previous studies, it seems very likely that gypsum treatment does not have a significant effect on fish stocks in rivers or on brown trout reproduction. However, the results do not exclude all possible local effects, temporary or long-term, that gypsum treatments might have, especially when the treated areas are larger. A more detailed impact assessment would require further research.