Browsing by Issue Date

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 138
  • Rantala, Ville (Helsingin yliopisto, 2015)
    Tutkimuksessa haluttiin määrittää aikaisempaa tietämystä tarkemmin sytoplasmisen A2-tyypin fosfolipaasi α:n (cPLA2α) substraattispesifisyys sekä sitä rajoittavat tekijät. Tätä varten entsyymin geeniä ekspressoitiin bakulovirusmenetelmällä viljellyissä Spodoptera frugiperda- soluissa. Entsyymi eristettiin ja sen aktiivisuus määritettiin. Aktiivista puhdistettua entsyymiä käytettiin useissa pienillä unilamellaarisilla vesikkeleillä ja miselleillä (makrosubstraatteina) tehdyissä glyserofosfolipidien hydrolyysikokeissa, jotka analysoitiin massaspektrometrisellä menetelmällä. Tutkimuksissa selvitettiin glyserofosfolipidien tyydyttyneisyyden, asyyliketjujen pituuden ja polaaristen pääryhmien vaikutusta hydrolyysiin. Lisäksi tutkittiin keskenään positionaalisten isomeerien hydrolyysin eroja. Tutkimus vahvisti, että cPLA2α todellakin on spesifinen arakidonihappoa sisältäville glyserofosfolipideille. Lisäksi sen todettiin hydrolysoivan merkittävästi 1,2-dilinolenoyyli-sn- glysero-3-fosfatidyylikoliinia. Muita lyhytketjuisia ja tyydyttymättömiä glyserofosfolipidejä se hydrolysoi pieniä määriä. Eri glyserofosfolipidien polaarisista pääryhmistä se hydrolysoi parhaiten fosfatidihappoa, toiseksi parhaiten fosfatidyyliglyserolia ja kolmanneksi parhaiten fosfatidyylikoliinia. Tärkeimmäksi hydrolyysiä rajoittavaksi tekijäksi osoittautui substraattien sitoutuminen entsyymin aktiiviseen keskukseen ja toissijaiseksi niiden kyky irtautua kalvosta/misellistä. cPLA2α:n kohonnut aktiivisuus on yhdistetty muun muassa lukuisiin eri syöpiin, tulehduksellisiin autoimmuunisairauksiin ja neurodegenaratiivisiin sairauksiin. Tutkimuksesta saatua tietoa voitaneen käyttää tulevaisuudessa cPLA2α:a inhiboivien täsmälääkkeiden kehittelyyn kyseisten sairauksien hoitoon.
  • Hyvönen, Hanna (Helsingin yliopisto, 2015)
    Northern aapa mires are important carbon sinks. Their CO2 exchange with the atmosphere is based on plant photosynthesis and respiration, and the decomposition of peat and other dead organic matter by microbial activity. The photosynthetic efficiency of plants depends on environmental factors and the amount and development of plant leaf area and biomass. There is not much research on the leaf area index and biomass of plants on aapa mires which makes them an interesting and important subject of research. This study investigated plant community composition, development and their effect on CO2 exchange at a northern aapa mire in Finland. The purpose of this study was to survey the biomass and leaf area index of plants within mire types and determine how they, together with water level and microbial activity, and explain the CO2 exchange between the mire and atmosphere. Another aim of this study was to construct regression models for predicting biomass and leaf area index using the plants height and coverage data. The study was conducted in summer 2014 at Halssiaapa, an aapa mire in Sodankylä. The mire was divided into oligotrophic, mesotrophic and eutrophic hummocks, lawns and hollows. The plant community species, their height and coverage were determined in early June, mid-July and mid-August. Moreover, the growth of plant groups was monitored weekly at 16 inventory squares between 6th June and 18th August. Biomass and leaf area samples were collected from different mire types in mid-July, and by the use of regression analysis, two equations were modelled for each plant group, one for predicting biomass and another for predicting leaf area index. The equations were used for predicting biomass and leaf area index for plant groups and mire types based on early June and mid-August data, and the weekly inventory squares. CO2 exchange, and factors controlling it, were measured via an eddy covariance method (measures exchange at ecosystem scale), and a closed chamber method (measures exchange from 1m2). Biomass, leaf area index, species composition, water level and soil factors (indicators of decomposer activity) were used to explain CO2 fluxes. The activity of decomposers in peat was measured via a decomposition test where litter bags containing tea or straw were placed at sampling sites on the mire. The regression models based on plant sample data explained well the biomass and leaf area indices of plant groups. The mire s overall and maximum biomass and leaf area indices were 147 g m-2and 0,73 m2 m-2 respectively for vascular plants, and 351 g m-2and 5,5 m2 m-2 respectively for mosses. Hollows displayed the lowest leaf area index and biomass values, whilst hummocks showed the highest values. Mesotrophic hummocks had the highest values for vascular plants and eutrophic lawns showed the highest values for mosses. Despite having a considerably higher level of biomass and leaf area index than vascular plants, Sphagnum mosses had a much lower gross photosynthetic capacity. Plant communities on lawns and hummocks with an abundancy of sedges (Cyperaceae) had a higher gross photosynthetic capacity and respiration level than plant communities in hollows. Factors leading to increased respiration were increasing vascular leaf area index, release of carbon from straw (indicating decomposer activity), decreasing water level (drier peat) and carbon content in surface peat. Factors leading to increased gross photosynthetic capacity were increasing vascular leaf area index, decreasing water level and decreased straw mass in surface peat (indicating decomposer activity). Temperature and PAR (Photosynthetically Active Radiation) explained 25 % of the variation in gross primary production and 39 % in respiration. The other environmental factors explained 55 % of the residual variation in gross primary production and 78 % in respiration. The mire s gross primary production showed highest increase rate in June and reached its maximum level in early August. Mean plant biomass and leaf area index had the same growth pattern as gross primary production, reaching peak levels at the end of July. The plants Menyanthes trifoliata , Potentilla palustris, Andromeda polifolia and the functional group containing sedges and Scheuchzeria palustris, had a similar growth pattern, but no change in biomass and leaf area index of Betula nana and Vaccinium oxycoccos was detected during the growing season. The models constructed in this study for predicting biomass and leaf area index can be used at Halssiaapa and other nearby aapa mires. Plant surveying and CO2 exchange measurements will be continued at the site in future. Longterm changes in plant community species and CO2 exchange can be researched by comparing results from year 2014 with in coming summers.
  • Ketola, Katri (Helsingin yliopisto, 2015)
    Darwinian selection can be measured and investigated from gene sequences. A certain gene form favored by positive selection will become more common in the population. Detecting strong positive selection is rare, but it has been found to affect genes involved in immune defense and perception of odorants. Genes under positive selection have a possible role in speciation or adaptation. This is why chemical communication, being based on the sense of smell, is an interesting topic for measuring natural selection and positive selection in particular. Social insects, such as ants, are model organisms for chemical communication. They use chemical communication not only for finding nutrition and detecting intruders, but also in coordinating the activities of several thousands of colony members. Insects perceive odorant signal molecules with their antennae. Odorant binding proteins (OBP) and chemosensory proteins (CSP) bind and transport odorant molecules through the sensillar lymph. OBPs and CSPs are also suspected to have a role in selecting odorants. This work focuses on two OBP genes and two CSP genes to study natural selection. All of these genes are conserved among all ant species. Three of these genes, OBP1, CSP1 and CSP7, are strongly expressed in the antennae suggesting that they function in chemical communication. CSP7 also has a known function in nest mate recognition in ants and OBP1 is known to bind a queen pheromone in the honeybee. The data includes gene sequences from 7 Formica ant species (270 sequences in total). The main goals of the research were to find out 1) the extent of variation between and within closely related ant species, 2) which evolutionary forces, natural selection or random drift, are behind the variation and 3) are there systematic differences between the two social forms of ants suggesting that these genes would affect the social structure of an ant colony. The variation in the sequence data was visualized by phylogenetic, principal coordinate and fixed differences analyses. Differences between populations were studied by FST values. The evolutionary forces shaping chemical communication genes within the species and populations, were studied by McDonald-Kreitman test, Tajima s D, Fu and Li test and MFDM test. The data shows that two of the species, F. cinerea and F. exsecta, significantly differ from the other five ant species, the F. rufa group species, and that the F. rufa group species don t significantly differ from each other based on these genes and this data. This could be due to their recent speciation or crossing between the species leading to hybrids in the data. The results of the evolutionary analyses are inconsistent. However, CSP7 has the strongest indication of selection based on all of the tests. Possible selection and sequence variation was detected at a predicted transcription factor binding site in F. cinerea. This indicates that selection might affect the regulation of CSP7. In the future it would be interesting to check the true transcription factor binding sites experimentally.
  • Kerminen, Sini (Helsingin yliopisto, 2015)
    Studies of population structure are motivated by the need to understand population history and to have well-characterised groups of individuals in studies of genetics of diseases and traits. A standard method to analyse genetic population structure is principal component analysis (PCA). A disadvantage of PCA is that it can reliably handle only independent genetic markers. This means that the genetic markers that are correlated with other genetic markers have to be excluded from the data. This leads to a loss of information. In 2012, Lawson et al. published a chromosome painting method that can utilise haplotype information, i.e. information from correlated markers, and thus it can detect more subtle differences in populations than the standard PCA. This thesis studies two questions. The first question is whether the chromosome painting method can provide more precise genetic clustering of geographically defined Finnish groups than the standard PCA method. The second question is whether the chromosome painting method can reveal new details of population structure in Finland. The data used in this study are from the FINRISK Study survey of 1997. This cohort includes the genotype data of about 4,000 individuals and the information about individuals and their parents birthplaces. 345 Individuals were randomly chosen from the cohort in such a way that both of their parents were originated from the same province. Ten provinces of Finland were used as study groups for the method comparison. First, the data were analysed with SmartPCA (a standard PCA method) and ChromoPainter (the chromosome painting method) and the results were compared both visually and quantitatively. Finally, the individuals were assigned to populations based on the ChromoPainter result using FineSTRUCTURE program and these genetic populations were compared to the geographic origin of the individuals. The results showed that the chromosome painting method clustered seven out of ten groups significantly tighter than the standard PCA. Nevertheless, SmartPCA was faster and easier to use than ChromoPainter. The main population genetic division was found between the eastern and western parts of Finland, which was consistent with earlier studies. All in all, 15 populations were detected and the results revealed that they were geographically clustered. The genetic populations correlated well with the borders of Finnish provinces and counties. As the first conclusion, the chromosome painting method was able to give more precise results than the standard PCA but the standard PCA is still more suitable for quick preliminary analyses of genetic data. As the second conclusion, the chromosome painting method was able to detect detailed subpopulation structure in Finland and these populations are geographically clustered. Results provide an excellent basis for the future studies of population structure and genetic diseases in Finland.
  • Tolvanen, Oula (Helsingin yliopisto, 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.
  • Lilleberg, Tuomas (Helsingin yliopisto, 2015)
    Suoturpeen energiankäyttö kattaa n. 7 prosenttia Suomen energiantuotannosta. Tätä käytetään erityisesti talojen lämmitykseen kaupungeissa. Turpeenpoltto tuottaa kuitenkin runsaasti hiilidioksidia, kattaen n. 20 % koko energiasektorin hiilipäästöistä. Tämä taas kiihdyttää ilmastonmuutosta, joka tekee turpeenpoltosta kansainvälisen asian. Suomi on osana YK:n ilmastosopimusta sitoutunut vähentämään kasvihuonekaasupäästöjään. Vain noin 1 % Suomen suoalasta on turvetuotannossa, mutta silti sen vaikutukset paikallisesti suoekosysteemiin ja vesistöihin voivat olla huomattavat. Suomella on lisäksi kansainvälinen vastuu soiden säilyttämiseksi, sillä alun perin kolmannes pinta-alastamme on ollut suota. Soiden moniulotteisuuden vuoksi maa- ja metsätalousministeriö valmisteli vuonna 2011 soiden ja turvemaiden kestävän käytön strategian. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastellaan turpeen energiakäytön ympärille muodostunutta konfliktia, jota kutsutaan aineistossani turvekiistaksi. Siihen ovat vaikuttaneet soiden käytön ristiriitainen luonne ja strategian julkaisu, joka on herättänyt keskustelua intressiryhmien, erityisesti turvetuotantosektorin ja luonnonsuojelijoiden, välille. Molempien osapuolten intressit ovat törmänneet toisiinsa monella tapaa, ja seurauksena keskustelu on jämähtänyt paikalleen. Tilanteen ratkaiseminen parantaa kestävää soiden käyttöä ja auttaa kestävän energiapolitiikan suunnittelussa. Jotta turvekeskustelussa päästään kehittävässä mielessä eteenpäin, on tärkeää selvittää Suomen turvekeskustelun kenttä. Siihen pohjaavat tutkimuskysymykseni: 1. Mistä turvekiista koostuu ja 2. millaisia ratkaisuja kiistalle on löydettävissä? Aineisto koostuu 2008 2014 aikana kerätystä kirjallisessa muodossa olevasta medianäytteestä aina sanomalehdistä adresseihin ja kommenttiketjuihin. Menetelmänä käytän laadullista sisällönanalyysiä, jonka avulla turvekiistan osapuolten intressikenttä ja kiistelyn takana olevat tulkintakehykset voidaan hahmottaa. Tulkintakehykset ovat yhtenäisiä tapoja ymmärtää ilmiö mielekkäänä kokonaisuutena, minkä kautta turvetuotannon kokonaisvaikutukset nähdään joko uhkana tai mahdollisuutena, mikä jakaa kiistan osapuolet turvetuotannon puoltajiin ja vastustajiin. Analyysin mukaan turvekiistan intressikentässä on teollisuutta edustava puoli, vesistön virkistyskäyttäjät sekä luonnonsuojeluorientoitunut puoli. Kiistan keskeiset vastakkainasettelut on jaettu ekologiseen ja teknis-taloudelliseen kestävyyteen sekä hallinnon heikkouksiin. Niissä kiistellään muun muassa turvetuotannon vesistövaikutuksista, suon luontoarvoista, turpeen uusiutuvuudesta, sen energiakäytön huoltovarmuudesta, ympäristöluvasta ja sen valituksista sekä poliittisen ohjauksen nykytilasta. Vesistön virkistyskäyttäjien hahmottuminen osana kiistaa oli tärkeä havainto, koska keskustelua tulkitaan helposti pelkästään luonnonsuojelijoiden ja teollisuuden väliseksi vastakkainasetteluksi. Kiistan osapuolia hahmottavat tulkintakehykset nimesin kotimaisen tuotannon ja luonnon kestävän käytön kehyksiksi, jotka omilla tulkinnoillaan osallistuvat edellä mainittuihin vastakkainasetteluihin. Turvekiistassa esiintynyttä retoriikkaa on havaittavissa muissakin ympäristökonflikteissa. Mahdolliset ratkaisut kiistan selvittämiseen ovat jaettavissa tiedolliseen, arvo- ja intressikiistaan. Ratkaisuja ovat esimerkiksi paikallisen tason huomiointi ympäristöluvassa, turvetuotannolle ominaisiin vesistövaikutuksiin keskittyvän tutkimuksen lisääminen ja osapuolia yhdistävän kehyksen tietoinen rakentaminen, joka toimisi ns. sillanrakentajana. Kiistassa on lopulta kyse siitä, kumpi osapuoli pystyy yhdistämään oman tulkintansa paremmin sosiokulttuuriseen kestävyyteen.
  • Hirvikallio, Johanna (Helsingin yliopisto, 2015)
    Ympäristön- ja luonnonsuojelu Suomessa on muuttunut merkittävästi sotien jälkeen. Puhtaasti luonnontuntemukseen ja harrastuneisuuteen pohjaavan luonnonsuojelun rinnalle on kehittynyt 1960- ja 1970-lukujen vaihteessa politisoitunut ja institutionalisoitunut ympäristönsuojelu. Vielä tuolloin ympäristön muutokset koettiin erillisinä ongelmina, kuten ilman saastumisena, elintarvikkeiden myrkkypitoisuuksina ja maiseman pilaantumisena, mutta yksittäisistä ongelmista alkoi kehittyä laajempi kokonaisuus eli ympäristökysymys. Ympäristökysymys käsittää negatiivisesti koettujen ympäristön muutosten tiedostamisen, problematisoinnin, hallinnan ja politiikat. Vaikka ympäristökysymys muodostui ja ympäristöongelmat tunnistettiin yhteiskunnallisiksi ongelmiksi jo 1960-luvun lopulla, kesti ympäristöhallinnon organisoituminen vuosikymmeniä ja ympäristöministeriö perustettiin vasta vuonna 1983. Tutkimuksessani selvitän, millaisena ympäristökysymyksen kehittyminen näyttäytyy Helsingin Sanomien pilapiirroksissa vuosina 1956-1985. Pilapiirros kertoo enemmän kuin pelkkä uutinen; siitä voi tulkita julkaisuajankohdan asenneilmapiiriä sekä ainakin piirtäjänsä mielipiteen, eli paljon sellaista, jota neutraaliin uutistekstiin ei paineta. Lisäksi se, että pilapiirros on tehty ja julkaistu, paljastaa piirroksessa kuvatun aiheen olevan ajankohtainen ja puhuttava. Tutkimuksen aineistona on Helsingin Sanomien pilapiirrokset vuosilta 1956-1985, jotka ovat kaikki Kari Suomalaisen käsialaa. Ajanjaksolle osuu monia suomalaisen ympäristökysymyksen suuria tapahtumia: yksittäisiä taisteluja, kuten Koijärvi, runsaasti uusien luonnon- ja ympäristönsuojeluun liittyvien lakien säätämisiä sekä ympäristöhallinnon organisaation uudistaminen ja oman ministeriön perustaminen. Tutkimus on yhteiskunnallista ympäristötutkimusta ympäristöhistorian kentällä, ympäristötietoisuuden ja ympäristöliikkeiden historiaan painottuen. Tutkimusote on teorialähtöinen, ja sisällönanalyysi on limittynyt aineistonkeruuvaiheeseen. Lopputuloksena on katselmus siitä, miten ympäristökysymys on kehittynyt Suomessa yksittäisten ympäristöongelmien käsittelystä yhteiskunnalliseksi kysymykseksi
  • Lönnberg, Kerstin (Helsingin yliopisto, 2015)
    The purpose of this thesis was to explore the relationships between phytoplankton biomass in lake Pääjärvi and environmental factors. These factors were divided into two categories: external phosphorus loading (total phosphorus, PO4 and organic phosphorus) and thermal conditions (Schmidt stability, heat volume and parent thermocline depth). The data sets at my disposal spanned the years 1994-2010 and contained phytoplankton observations, measurements of lake water temperature and measurements of phosphorus loading from the main rivers and streams flowing into lake Pääjärvi. Heat volume and stability were calculated based on the provided temperature data using a macro for Microsoft Office. The same data were used to calculate parent thermocline depth using LakeAnalyzer. The main statistical analysis performed on these data sets was Redundancy Analysis (RDA) in Canoco for Windows. The data were divided into three different periods: June, July-August and September-October. Each period was examined separately. In addition to total phytoplankton biomass, phytoplankton main groups and selected diatom and flagellate taxa were also examined in relation to the environmental factors. Heat volume proved statistically significant in June in the analysis of total biomass and the main groups and in September-October in the analysis of selected diatom taxa. A statistically significant relationship between PO4 loading and phytoplankton biomass was only detected for Peridinium sp, Rhodomonas lacustris and Mallomonas caudata for July-August. The lack of significance for phosphorus loading in the other contexts may in part be attributed to the distances between the phytoplankton sampling location and the loading measurement sites. The loading would have to drift some time in the lake to traverse these distances before it would come into contact with the measured phytoplankton. During that time, the loading would be susceptible to variations in weather or hydrological conditions as well as susceptible to uptake by other organisms. This may be the reason, or a contributing reason, why phosphorus loading was not significant for most of the contexts explored. However, since phosphorus loading was significant in at least one context, it clearly exerts some influence on the phytoplankton in Pääjärvi. The greater significance for heat volume could be attributed to the cumulative nature of the variable as well as the lack of spatial distance between the temperature sampling distance and phytoplankton sampling location.
  • Jernström, Janni (2015)
    Makrolevien kemiallinen koostumus vaihtelee paljon lajien, elinympäristön ja ympäristötekijöiden mukaan. Erityisesti makrolevien lipidimäärä vaihtelee vuodenajoittain ja eri ympäristömuuttujien, kuten valon, ravinteiden, suolaisuuden ja lämpötilan mukaan. Makrolevien lipidit voidaan jakaa varastolipideihin eli neutraaleihin lipideihin, glykolipideihin ja fosfolipideihin. Talvella ja keväällä makrolevät sisältävät enemmän lipidejä kuin kesällä. Kylmissä vesissä makrolevät sisältävät enemmän monityydyttymättömiä rasvahappoja (PUFA, polyunsaturated fatty acid) kuin lämpimien vesien levät. Niukkaravinteisuus lisää makrolevien lipidien tuotantoa perustuotannon kustannuksella. Makroleväryhmistä ruskolevät (Phaeophyceae) sisältävät enemmän lipidejä kuin viherlevät (Chlorophyta) ja punalevät (Rhodophyta). Makrolevien lipideistä erityisesti neutraaleista lipideistä ollaan kiinnostuneita biopolttoaineiden raaka-aineena. Neutraalilipideistä triasyyliglyserolit (TAG) ovat hyvä biodieselin raaka-aine. Tutkimuksessa selvitettiin Itämeren makrolevien soveltavuutta biodieselin raaka-aineeksi. Samalla tutkittiin, miten veden erilaiset ravinnekäsittelyt vaikuttavat makrolevien lipidimäärään ja rasvahappokoostumukseen. Tutkimuksen oletuksena oli, että makrolevät tuottavat enemmän lipidejä niukkaravinteisissa kuin ravinnekylläisissä olosuhteissa. Kokeessa tutkittiin myös makroleväryhmien välisiä eroja lipidimäärissä. Kokeessa tutkittiin Ulva intestinalis ja Cladophora glomerata -viherlevien sekä Ceramium tenuicorne -punalevän lipidimäärää ja rasvahappokoostumusta, koska kyseiset levälajit ovat yleisiä makrolevälajeja Itämeren litoraalivyöhykkeessä. Akvaariokokeet toteutettiin elokuussa sekä lokakuussa 10 päivää kestävänä faktorikokeena Tvärminnen eläintieteellisellä asemalla. Koejärjestelyssä ravinnekäsittelyinä käytettiin kontrolli- (C), typpilisäys- (N), fosforilisäys- (P) ja typen ja fosforin yhteisvaikutuksen käsittelyitä (N+P). Makrolevien lipidit eristettiin kloroformi:metanoli (2:1 -vol/vol) -liuoksella. Makrolevien lipidit ja rasvahappokoostumus määritettiin kaasukromatografi-massaspektrometrin (GC-MS) avulla lipidien metyloiduista rasvahapon metyyliestereistä (FAME, fatty acid methyl ester). Kokonaislipideistä fraktioitiin neutraalilipidit, jotta pystyttiin arvioimaan makrolevien soveltavuutta biodieselin raaka-aineeksi. Makrolevien kokonaislipidimäärät erosivat lajeittain, mutta eivät käsittelyittäin toisistaan. Makrolevien kokonaislipidimäärät vaihtelivat välillä 31–193 mg l-1 siten, että lokakuussa U. intestinalis -viherlevä sisälsi vähiten kokonaislipidejä verrattuna muihin tutkittuihin makroleviin. Tutkittujen makrolevien kokonaislipidimäärät käsittivät vain alle 2% makrolevien kuivapainosta. Makrolevien kokonaisrasvahappomäärät erosivat toisistaan lajeittain, mutta eivät käsittelyittäin. Makrolevien kokonaisrasvahappomäärät vaihtelivat välillä 0,7-9,0 mg l-1 siten, että pienimmät määrät löytyivät lokakuun U. intestinalis -viherlevältä ja suurimmat määrät C. glomerata -viherlevältä. Makrolevien rasvahappokoostumukset erosivat hieman toisistaan, mutta tyydyttyneet rasvahapot (SFA, saturated fatty acid) olivat makrolevälajien suurin rasvahapporyhmä (42,0–49,7%). Elokuun ja lokakuun U. intestinalis -viherlevät sisälsivät enemmän monityydyttymättömiä rasvahappoja (45,1%; 46,9%) kuin C. glomerata (23,2%) ja C. tenuicorne (22,8%) -levät. Kaikilla tutkituilla makrolevälajeilla rasvahapon C16:0 osuus oli korkein (32,3–45,7 % kokonaisrasvahapoista). U. intestinalis -viherlevän eri tutkimusajankohtina mitatut neutraalilipidifraktion rasvahappomäärät erosivat toisistaan merkitsevästi, mutta ravinnekäsittelyt eivät vaikuttaneet neutraalilipidifraktion rasvahappomääriin. Neutraalilipidifraktion rasvahappomäärät olivat pienet ja ne vaihtelivat välillä 0,6-4,2 mg l-1. Elokuun ja lokakuun U. intestinalis -levän neutraalilipidifraktioiden rasvahappokoostumuksissa ei havaittu eroja. Tutkimuksen makrolevälajien kokonaislipidimäärät erosivat muiden tutkimuksien tuloksista, koska makrolevien näytteenottoajankohta sekä näytteenottopaikka vaikuttavat makrolevien lipidimääriin. Lokakuun U. intestinalis -viherlevän alhainen lipidimäärä voi selittyä sillä, että viherlevä ei ollut enää myöhään syksyllä elinvoimainen, joten makroleväryhmien välisiä lipidimäärän eroja oli vaikea todeta. Tutkitut makrolevälajit eivät tuottaneet merkitsevästi enemmän lipidejä niukkaravinteisissa kuin ravinnekylläisissä olosuhteissa. Kontrolli- ja fosforilisäyskäsittelyissä makrolevien väri muuttui haaleammaksi eli levät eivät saaneet tarpeeksi typpeä klorofyllin tuotantoon. Makrolevälajien olisi mahdollisesti voinut antaa sopeutua uusiin olosuhteisiin ennen kokeen alkua. Akvaariokokeiden erilainen veden lämpötila elo- ja lokakuun kokeissa saattoi vaikuttaa enemmän makrolevien kokonaislipidimäärään kuin ravinnekäsittelyt. Makrolevälajien alhainen rasvahappojen määrä tukee muiden tutkimuksien tuloksia, joissa lipidiryhmistä poolisia lipidejä on eniten. Suuri tyydyttyneiden rasvahappojen osuus kertoo, että tutkitut makrolevälajit olivat stressaantuneita. U. intestinalis -viherlevän neutraalilipidifraktion rasvahappomäärä suhteessa kokonaislipidimäärään oli pieni. Makrolevät voisivat olla sovelias raaka-aine biodieselin tuotantoon korkean kokonaislipidimäärän ja tyydyttyneiden rasvahappojen osuuden vuoksi. Näiden ominaisuuksien avulla voitaisiin valmistaa hyvälaatuista biodieseliä. Makrolevät olisi mahdollista saada tuottamaan enemmän lipidejä niukkaravinteisissa kuin ravinnekylläisissä oloissa, jos valittaisiin oikeat makrolevälajit ja näytteenottoajankohta olisi otollinen lipidien tuotantoon. Makrolevien lipidituotantoa voisi nostaa myös kaksivaiheisen kasvatustavan kautta, kuten Chlorella vulgaris -mikrolevällä lipidituotannon paraneminen on osoitettu. Makrolevien perustuotantoa voisi mahdollisesti lisätä ravinnekylläisissä olosuhteissa, jonka jälkeen makrolevät siirrettäisiin niukkaravinteisiin olosuhteisiin lipidituotannon parantamiseksi.
  • Silvennoinen, Emmi (Helsingin yliopisto, 2015)
    Infiltration rates in urban areas are low due to a high proportion of impervious structures. Impermeability results in increased rates of urban runoff, which often leads to degradation in receiving waters. Stormwater retention in urban areas can be increased, for instance, with green, vegetated roofs. While impervious, normal roofs produce the runoff immediately, studies with green roofs have shown that they cause delays in peak runoff and reduce the runoff rate and volume by water retention and attenuation. The water retaining capacity of green roofs vary due to local weather conditions and roof characteristics. Several studies and experiments considering stormwater management and other ecosystem services that green roofs provide have been performed worldwide, mainly in temperate regions, while more studies are needed in cold climates especially to quantify the performance of green roofs in winter. The purpose of this thesis was to evaluate the effects of various types of precipitation events on runoff rates, timing and water retention in locally built new green roofs from late summer to early winter in southern Finland. Data on precipitation and green roof runoff as well as soil temperature and humidity were monitored automatically. Green roofs included a) precultivated readymade vegetation mats and b) built on site novel substrate mixture with plug plants and seedlings. My principal aim was to study the capability of green roofs in retaining and attenuating water in relation to the intensity and duration of precipitation, the length of the antecedent dry weather period as well as to temperature and moisture of the green roof substrate. I hypothesised that green roofs retain low intensity events better than high intensity events and more effectively in dry and warm than in wet and cold weather, being negligible at temperatures below 0 ºC. Furthermore, I studied whether retention capacity can be improved by the amendment of biochar. Finally, readymade green roofs with dense vegetation was hypothesised to have better retention capacity than the newly created roofs with very sparse vegetation but only in summer due to evaporation. Based on cumulative runoff, green roofs retained 52 % of rainfall, which is close to the retention capability found in previous studies. Retention was generally higher at warm temperatures and for biochar-amended roofs,in agreement with my hypothesis. Against expectations, roofs with readymade vegetation mats had lower retention than those built on site. In summer and autumn, before freezing temperatures occurred, results were generally according to the hypotheses and previous research: retention rates decreased as rain depth or rain peak intensity increased. When the amount of rain preceding the measurement event was low, and the substrate moisture content was low, retention was better. During wintertime, results were contrary to my hypotheses: Total retention rates increased with the amount of rain and rain intensity, or when substrate moisture content increased. However, a long antecedent dry weather period resulted in better retention, especially during winter. Mean peak flow attenuation for rain events in this study was 64 % and results are in accordance with my hypothesis and previous research. Furthermore, delay times from when the rain event started to when runoff started and from rain peak to runoff peak were detected in this study, mean values of more than 1 h being comparable to what has been reported in the literature. Results from my thesis can be used to improve hydrological models for local stormwater management purposes. Furthermore, results can be compared with those of other ecological stormwater treatment methods. Possible future research topics include the functioning of green roofs during different seasons and especially during freezing and melting periods with assumedly complex hydrological interactions.
  • Sairanen, Eeva Elisa (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.
  • Ahvenainen, Terhi (Helsingin yliopisto, 2015)
    Huntington's disease (HD) is a progressive neurodegenerative disorder that causes involuntary muscle movements, deteriorates muscle coordination and cognitive decline. Typical onset age of the disease is in mid age, although a juvenile form of HD is also known. The disease is inherited in an autosomal dominant manner via a mutation in the huntingtin gene (HTT). The characteristic mutation in HTT is an expansion of the glutamine stretch at the 5 end of the gene. Excessive amounts of glutamine residues alters the conformation and chemical features of the huntingtin protein (HTT) leading to accumulation of cellular aggregates. Although to date there are several known alterations in the cell that contribute to the disease, the pathogenesis of HD is not fully understood. Ubiquitin proteasome system (UPS) dismantles proteolytically unneeded or damaged proteins, which are targeted to proteolysis when ubiquitin tags are added to them. Deubiquitinating enzymes (DUB) recycle ubiquitin molecules by releasing them from proteasome substrates. Recycling of ubiquitin is critical to a cell as it maintains the free pool of the targeting molecule. Ubiquitin-specific protease 14 (USP14) is one of the DUB family enzymes and its distinctive function is to remove ubiquitin molecules from the tip of the ubiquitin chain and thus antagonize protein degradation. Although the specific function of the protein is unclear, it seems that USP14 operates as a fine regulator of protein turnover rate and in ER stress both in catalytic and non catalytic manner. The role of USP14 is especially emphasized in the nervous system, as it regulates synaptic transmission and neuronal development. Although it is suggested that dysfunction of UPS is involved in the pathogenesis of HD, the role of USP14 in the disease remains to be unknown. IU1 is a novel inhibitor of the catalytic domain of USP14. Studies with IU1 indicate that inhibition of USP14 enhances the clearance of aggregate prone proteins. The approach of this thesis was aimed to elucidate the routes of HD pathogenesis from diverse approaches. The general aim of the thesis was to investigate the role of USP14 in the wild-type PC6.3 cell model, and in the pathogenesis of HD by expressing HTT proteins with different lengths of glutamine stretches in PC6.3 cells. The specific aim of the study was to examine by western blot and microscopy analysis the pathogenic routes of HD that involve ER stress, oxidative stress, autophagy and mutant HTT aggregate dynamics. The function of USP14 was studied with overexpression of USP14, or by inhibiting its catalytic activity by IU1. The findings of this thesis show that overexpression of USP14 enhances the clearance of mutant HTT aggregates, and this effect is obtained in catalytic activity dependent manner. I show that upregulated USP14 is connected to improved clearance of mutant HTT and inhibition of autophagy, suggesting that the degradation is mediated via UPS. The catalytic activity of USP14 might also be important in ER stress regulation, as the results indicate that IU1 activates phosphorylation of both JNK and eIF2α. I was also able to establish a connection between USP14 and GADD34, as I show that GADD34 upregulates USP14. Finally, I show that catalytic inhibition of USP14 decreases the expression of antioxidant SOD2. The data in this thesis is lacking statistical significance, and it can be considered solely as a guideline. However, together these results indicate that the deubiquitinating activity of USP14 increases survival in PC6.3 cells in both a healthy and a HD model.
  • Valkonen, Sami (2015)
    Mikrovesikkelit (MV) ovat proteiineja, lipidejä, RNA:ta ja DNA:ta sisältäviä kaksoiskalvollisia vesikkeleitä, joita tuotetaan useimmista soluista. MV:llä on rooli monissa fysiologisissa tapahtumissa ja niiden määrä sekä sisältämät molekyylit on pystytty yhdistämään erilaisiin patofysiologisiin ilmiöihin. Tulevaisuuden tavoitteena on käyttää mikrovesikkeleitä diagnostisina sekä terapeuttisina työkaluina. Tätä varten MV:en toiminnallisia mekanismeja pitäisi ymmärtää paremmin sekä kehittää ja standardoida luotettavat menetelmät niiden kvantifiointiin ja karakterisointiin. Tutkimuksen tavoitteena oli 1) määrittää erilaisten aktivaatioiden vaikutusta verihiutaleista tuotetun MV-alapopulaatioiden ominaisuuksiin, 2) pystyttää laboratorioon MV:en kvantifiointiin rikin, fosfaatin ja vanilliinin reaktioon perustuva kokonaislipidimääritysmenetelmä (SPV) ja 3) tutkia trombiini- ja proteinaasi-inhibiittoreiden vaikutusta verihiutaleiden MV-muodostukseen. Verihiutaleet eristettiin terveiltä vapaaehtoisilta luovuttajilta saadusta verestä ja MV:tä tuotettiin aktivoimalla verihiutaleet trombogeenisesti (trombiini ja kollageeni, TC), patofysiologisesti (lipopolysakkaridi, LPS) ja kalsium-ionoforilla (A23187, positiivinen MV-muodostuksen kontrolli). Tuotettu MV:n määrä sekä kokojakauma mitattiin nanopartikkeleiden jäljitysanalyysin (NTA) avulla. MV:t karakterisoitiin bikinkoniinihapon reaktioon perustuvalla menetelmällä (BCA) sekä SPV-menetelmällä. MV-tuottoa inhiboitiin trombiini-proteinaasi-inhibiittori PPACK:lla, jonka vaikutusmekanismia selvitettiin vertaamalla hirudiinin ja hepariinin (trombiini-inhibiittoreita) sekä Complete:n (proteinaasi-inhibiittorivalmiste) vaikutusta mikrovesikkeleiden muodostumiseen. Mikrovesikkeleissä havaittiin aktivaatiokohtainen muutos lipidi- ja proteiinisisällössä. Ionofori-indusoitujen MV:en määrä oli suurin, mutta niiden sisältämä lipidi- ja proteiinimäärä oli vain murto-osa TC- ja LPS-indusoituihin MV:hin verrattuna. Verihiutaleiden merkittävimmistä fysiologisista aktivaatioista vain TC-indusoitujen MV:en määrä oli korkeampi kontrollialtistukseen verrattuna. Vesikkelimuodostuksessa havaittiin PPACK-inhibiittorivälitteinen väheneminen, jonka vaikutus oli mahdollisesti proteinaasi-inhibiittorivälitteinen, mutta ero ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Lisäksi eristetyt MV-alapopulaatiot erosivat toisistaan merkittävästi vesikkelikohtaisen lipidimäärän suhteen. Lisäksi tutkimuksessa osoitettiin, että käytetyillä jaottelusentrifugointiohjelmilla ei MV-alapopulaatioita voitu eristää luotettavasti. Lisäksi näytteen laimennos vaikutti MV:en kvantifiointiin NTA:ssa. SPV-menetelmän havaittiin reagoivan eri intensiteetillä eri lipidien kanssa, mikä yhdessä aktivaatio- sekä vesikkelipopulaatiokohtaisen lipidikoostumuksen erojen kanssa haittasi MV:en kvantifiointia kokonaislipidimäärän perusteella. Tutkimuksen aikana tehtyjen analyysien pohjalta ei voitu tehdä tilastollisesti merkittäviä havaintoja johtuen yksilöiden välisistä suurista eroista. Vesikulaation inhibitiokokeita tulisi jatkaa, jotta PPACK-inhibiittorin vaikutus vesikkelimuodostuksen estoon ja sen mekanismit voidaan selvittää. Vesikkelitutkimuksessa tulee tehdä vielä paljon metrologista kehitystä eri eristys- ja tutkimusmenetelmien optimoinnissa, jotta MV:en (pato)fysiologisia ominaisuuksia ja toiminnallisia vaikutuksia voidaan tutkia luotettavasti.
  • Tentke, Annika (Helsingin yliopisto, 2014)
    This project was about the molecular mechanisms involved in the generation of eicosanoids in human mast cells with particular emphasis on lipid bodies as a source and/or site of lipid mediator biogenesis. The cells to be used are isolated from human peripheral blood provided by Finnish Red Cross Blood Transfusion Service and collected from healthy donors. Human mast cells are found in connective tissue. They contain granules filled with histamine, heparine and proteases. Human mast cells are potent effector cells in host-defense mechanisms of innate immunity, including inflammatory diseases such as atherosclerosis. Activation of mast cells by different stimuli triggers the release of a huge range of mediators, including de-novo synthesized eicosanoids, which are highly biologically active lipid mediators. The major eicosanoid released by activated mast cells is prostanoid prostaglandin D2 (PGD2). The aim of this project was to find out whether mast cell lipid bodies are the cellular compartments of PGD2 synthesis, what are the enzymes involved in AA liberation from TGs, and whether TG-derived AA is a source for PGD2 production. The enzymes of special interest were hormone sensitive lipase (HSL) and adipose triglyceride lipase (ATGL). We were also interested about hematopoietic prostaglandin D synthase (HPGDS), the key enzyme in the production of D and J series of prostanoids. Methods used in this pro gradu work include siRNA transfections, RNA isolation, cDNA synthesis, qPCR, immunoblotting, ELISA and conventional fluorescence microscopy. Immediate increase in the amount of PGD2 released from mast cells sensitized with human IgE (1µg/ml) and activated by polyclonal rabbit anti-human IgE (1µg/ml) was observed. The increase was most prominent after one hour of activation, and slowly decreased to basal levels at 48 h post-activation. siRNA transfection affected the amount of enzyme DNA in mast cells and the amount of PGD2 released. HSL, ATGL and HSL+ATGL double knockdowns all reduced the amount of PGD2 released in acute (5 to 30 minutes) term activation compared to control cells. However, no significant changes were observed in the mRNA expression levels of ATGL, HSL, CGI-58, HPGDS or COX-1 under mast cell activation. The only significant changes in mRNA expression levels were observed with COX-2. However, the relative expression of HPGDS increased in IgE treated mast cells compared to control treated cells and the expression was even greater in mast cells treated with αIgE also. Both ATGL and HPGDS were recognized throughout the cytosolic area in the non-activated Ctrl cells. Although HPGDS located also in the circumference of mast cells, no clear localization of HPGDS was observed in the circumference of mast cell lipid droplets. The experiments carried out at the Wihuri Research Institute, including those presented here, have established that, in addition to phospholipids, the triglycerides present in mast cell lipid droplet core are also an important source of eicosanoids, and that also ATGL and HSL, not just cPLA, can release arachidonic acid for eicosanoid production. The ramifications of this study include the possibility that arachidonic acid release from triglycerides for the formation of eicosanoids could take an indirect or a direct route to supply precursors for cellular eicosanoid biosynthesis. The key is the pathway of AA release. In the direct pathway, AA is released from LD TGs by ATGL or HSL and this free AA is used for the generation of PGs by either COX-1 or COX-2, depending on the status of the cell. In the indirect pathway, AA is liberated from LD TGs by ATGL or HSL and then further re-esterified into phospholipids from where AA is then finally released by cPLA2 for the generation of eicosanoids.
  • Johanson, Anna (2014)
    Havsekosystemen runt om i världen lider av antropogen inverkan såsom näringsutsläpp och utfiske. Speciellt utfiske av högre trofiska nivåer dvs. stora rovfiskar, anses ha ändrat dynamiken i flera näringsvävar. Ändringarna har lett till kraftiga trofiska kaskader som ökat eller minskat primärproduktionen speciellt vid kustliga vattenområden. Speciellt mesopredatorer har ökat i antal, och i Östersjön är storspiggen (Gasterosteus aculeatus) en art som börjat dominera samhället. Storspiggen konsumerar växtavbetare av trådalger, och kan därmed ha en effekt på trådalgstillväxten i Östersjön. Undersökningens syfte är att granska vilken roll storspiggens predation har i trådalgsbältet, och hur ändringarna syns i näringsväven. Undersökningen bestod av ett mesokosmexperiment och en fältundersökning vid Tvärminne zoologiska station. Mesokosmexperimentet bestod av två behandlingar: 10 mesokosm med två trofinivåer (utan storspigg), och 10 mesokosmer med tre trofinivåer (med storspigg). Trofinivåerna bestod av trådalger (Cladophora sp.), märlkräftor (Gammarus sp.) och storspigg. Experimentet pågick 4 veckor, vartefter mesokosmerna tömdes och innehållet analyserades. Med en veckas mellanrum gjordes fältbesök till den närbelägna ön Långskär, för trådalgsprovtagning, observation av storspiggstäthet och magsäcksanalysering av fångade storspiggar. Trådalgsproverna analyserades under mikroskop. Fältundersökningens resultat visade att mängden storspiggshanar och fångade storspiggar minskade längs med säsongen, medan trådalgsbiomassan ökade. Antalet vuxna storspiggar korrelerade negativt med märlkräftor. Mesokosmexperimentets resultat visade att mesokosmen med storspigg hade i medeltal högre trådalgs-biomassa (24%), högre epifytmängder (72%), färre märlkräftor (79%) och lägre färgintensitet än mesokosmerna utan storspigg. I Mesokosmerna utan storspigg hade trådalgsbiomassan inte ökat nämnvärt, men trådalgen var tydligt grönare i färg och saknade epifyter. Av resultaten framgår att storspiggen påverkar primärproduktionen i ekosystemet, genom en trofisk kaskad, då växtavbetarna regleras kraftigt. Primärproduktionen ökar mest i form av epifyter och mikroalger, vilket leder till att trådalgen kvävs och börjar föråldras. Trådalgen och växtavbetarna har därmed ett mutualistiskt förhållande. För att minska mängden skadliga algblomningar i Östersjön, borde näringsvävarnas stabilitet och mångfald tas i beaktande vid fiskeriförvaltningen för att effektivera Östersjöns rehabilitering.
  • Autio, Iida (Helsingin yliopisto, 2014)
    The purpose of this Master s thesis was to investigate the influence of land use and soil on the amount, quality and lability of dissolved organic matter (DOM) coming from the Vantaa River drainage basin. The DOM output of three major waste water treatment plants was also investigated. DOM is a mix of organic compounds dissolved in water and passing through a 0.2 0.45 μm filter. DOM is produced in water ecosystems and it is being flushed in from land with runoff water. Terrestrial DOM is mostly originated from plants. DOM consists of dissolved organic carbon (DOC) and organic nutrients such as dissolved organic nitrogen (DON) and phosphorus (DOP). DOM is the most important source of energy to the heterotrophic bacteria in the aquatic ecosystems. The bacteria also pass it on in the food web through the microbial loop. Along with inorganic nutrients DOM influences the state of the Baltic Sea and enforces the problems caused by eutrophication. The temporal and spatial variation of the DOC concentrations in the Vantaa River drainage basin was followed during a 5 month long survey, where samples were taken from 25 points along the river area. The influence of land use and soil to the quality, quantity and lability of DOM was tested in a 2 month long incubation experiment. Bacterial inoncula from the Baltic Sea was incubated in samples taken from the Vantaa River area and different parameters of DOM were followed. The land use and soil characteristics of each sub basin of the sampling points were calculated and their effect on DOC and DON concentrations, bacterial growth and respiration, and the concentration and share of labile DOC and DON was analyzed. Optical measuring techniques were used to analyse the chromophoric fraction of DOM (CDOM), which gives information on the quality of DOM. Similar experiment was conducted with samples from the three major waste water treatment plants in the area; Riihimäki, Klaukkala and Viikinmäki. The DOC concentrations in the Vantaanjoki River area were on a similar level than in previous studies in the northern Baltic Sea area. DOC concentrations had seasonal variation and were higher in spring than in late summer. There was also spatial variation between different river areas of the drainage basin, and on average Keravanjoki had the highest concentrations. Around 8 % of the DOC coming from Vantaa River basin was biologically labile, which is in the same range as in previous studies. The share of biologically labile DON was around 50 % which is much higher than in previous studies. Similar results have been reported from the southern Baltic Sea. In this study, DON instead of ammonium, was the most preferred form of nitrogen to the heterotrophic bacteria of the Baltic Sea. Thus, DON could have an influence on the plankton dynamics of the Baltic Sea. If the concentration of labile DON in runoff water is low, the heterotrophic bacteria can compete with phytoplankton for inorganic nutrients and inhibit phytoplankton growth. In turn, labile DOM with high nitrogen content offers plenty of nitrogen to heterotrophic bacteria leaving inorganic nutrients to phytoplankton. Heterotrophic bacteria used the most labile DOM during the first month of incubation. During the experiment the share of aromatic and more refractory DOM increased in the DOM pool. The share of organic soil in the drainage basin was the major factor influencing the DOC-concentrations in the runoff water. It also correlated positively with the growth of bacterial biomass and bacterial respiration. On the other hand, organic soil didn t have an effect on the lability of DOM. DOM coming from clay soils was more labile than DOM coming from organic soils. Soil was more important factor in determing the quality, quantity and lability of DOM in the runoff water than land use. DOM coming from the waste water treatment plants differs in quality from the DOM in the Vantaa River, being fresher and less aromatic. The concentration of DOC and the share of labile DOC were on a same level in both experiments. Therefore waste water doesn t increase DOM-concentrations in the river, but naturally make the overall load larger.
  • Zhang, Huizhong (Helsingin yliopisto, 2014)
    Lakes play an important role in both global and regional carbon cycling, especially, the role of lakes is pronounced in the boreal zone, where lakes cover up to 20% of the land area. Allochthonous carbon is discharged mainly from terrestrial processes, but also through anthropogenic eutrophication. The role of allochthonous carbon load in lacustrine ecosystems is important, which can have far-reaching effects on lacustrine biogeochemistry in general and especially on carbon cycling. Part of dissolved organic carbon is transformed to carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) in biological processes that result in carbon gas concentrations in water that increase above atmospheric equilibrium, thus making boreal lakes serve as sources of the important greenhouse gases. Lake Vesijärvi is renowned for its clear-water, but it has suffered eutrophication for a long history. The severely affected Enonslkä lake basin is the most eutrophic part since it surrounded mainly by urban area (28%) and forests (31%). To improve the water quality, large scale aeration in the autumn 2009 was started with the Mixox-oxygenerators. Aeration is used to weaken thermal stratification and recharge oxygen by increasing vertical flow circulation within the water columns. This leads to most chemical cocnetrations become more homogenous with depth and concentrations of reduced forms decrease in the hypolimnion. The aeration units were operated on campaign basis in summer 2013. One aim here was to investigate carbon gas concentrations and fluxes from the urban boreal lake basin, and examine the impacts of artificial aeration on greenhouse gases during the open water period in 2013. Besides CO2 and CH4 concentrations and fluxes, I measured also the water temperature and dissolved oxygen concentration of the water columns for monitoring the efficiency of artificial aeration. All gas samples were analyzed at the Lammi Biological Station of University of Helsinki with gas chromatography using the head space technique. As background data I used the information on temperature and oxygen profiles collected from the measuring platform on Lake Vesijärvi, and a reference study on CO2 and CH4 concentrations and fluxes dating back to 2005 when there was no aeration going on. In 2013, the studied lake basin was a source of CO2 to the atmosphere during the open water period, although the lake basin showed uptake of CO2 from the atmosphere for short times. The lake acted as a steady source of CH4 to the atmosphere throughout the measuring period. The mean CO2 flux was 34.1 mmol m-2 d-1, which was over 2.5 times higher than in the reference year 2005 when there was no the aeration yet. During the campaigns, the CO2 fluxes were higher from aerated than non-aerated water column and from the longer aerations as well. Therefore, aeration mixed stratified water columns and thus enhanced release of gases such as CO2 from surface water to the atmosphere. The mean CH4 flux was 0.2 mmol m-2 d-1. The CH4 fluxes from the Enonselkä basin were slightly decreased in 2013. These decreased CH4 fluxes in Enonselkä basin can be attributed to the limited CH4 production and high rate of CH4 oxidation in the oxygenated hypolimnion and surface of sediment. The daily CH4 fluxes fluxes during the long time aerated operations decreased. The significance of aeration to carbon cycling processes dpended on the residual CH4 concentrations in the water column.
  • Saarinen, Eeva (2014)
    Mikrolevien käyttöä biodieselin raaka-aineena on viime vuosina tutkittu paljon niiden ollessa hiilineutraali vaihtoehto fossiilista alkuperää oleville uusiutumattomille polttoaineille. Tämän lisäksi ne ovat myös ekologisesti ja eettisesti kannattava uusiutuvan energianlähde ja tukevat pyrkimystä kohti energiaomavaraisuuden saavuttamista. Mikrolevien todellista mikso- ja heterotrofiaa on tutkittu toistaiseksi vähän eikä niiden hyödyntämän hiilen määrästä ole tarjolla tutkimustietoa. Mikroleväkantojen todellisen mikso- ja heterotrofiakyvyn selvittäminen mahdollistaa kantojen kustannustehokkaamman kasvatuksen, koska mikso- ja heterotrofiaan kykenevät kannat voivat hyödyntää kasvussaan heikompia valaistusolosuhteita korvaamalla ne osittain tai täysin orgaanisilla hiilen lähteillä. Miksotrofisten leväkantojen käytöllä voidaan myös saavuttaa kasvatuksissa korkeampi solusaanto sekä solujen korkeampi lipidipitoisuus. Heterotrofisten kantojen käytöllä voidaan taas kiertää monia mikrolevien kasvatukseen liittyviä ongelmia. Toteutin tutkimukseni kolmella mikroleväkannalla: Selenastrum sp., Chlorella pyrenoidosa ja Euglena gracilis. Tein aluksi kasvatuskokeita, joissa kasvatin kaikkia leväkantoja auto-, mikso- ja heterotrofisissa olosuhteissa. Selenastrum sp. – ja Chlorella pyrenoidosa – kannan kasvatuksissa käytin epäorgaanista COMBO – kasvatusliuosta. Euglena gracilis – kannalla käytin epäorgaanista AF6 – kasvatusliuosta. Tutkin leväkantojen potentiaalista kykyä mikso- ja heterotrofiaan glukoosin ja asetaatin lisäyksen avulla. Seurasin leväkantojen kasvua solumäärän kehityksen kautta. Kasvatuskokeiden perusteella tein päätöksen ottaa kaikki käyttämäni leväkannat mukaan varsinaisiin mikso- ja heterotrofiakyvyn mittauksiin sekä käyttää ainoastaan glukoosia orgaanisen hiilen lähteenä, sillä leväkannat menestyivät heikosti asetaattikasvatuksissa. Mikso- ja heterotrofiakyvyn mittaamiseen käytin 14C-menetelmää. Kaikkien leväkantojen kyky hyödyntää asetaattia (pitoisuus 5 g l-1) oli yleisesti heikompi verrattuna niiden kykyyn hyödyntää glukoosia (pitoisuus 5 g l-1). Kasvatuskokeissa Selenastrum sp. – kannalla vaihtelu oli eri käsittelyiden välillä solumäärän kehityksen ja kasvunopeuden suhteen suurinta. Euglena gracilis – kannalla vaihtelu solusaannon kehityksen ja kasvunopeuden välillä oli pienintä kasvatusten välillä. Selenastrum sp. – kannan miksotrofisesti ottama hiilen määrä oli suurin muihin miksotrofisesti kasvatettuihin leväkantoihin verrattuna. Heterotrofisesti otetun hiilen määrä oli suurin Euglena gracilis – kannalla. Tutkimukseni merkittävin tulos on käyttämieni leväkantojen todellisen mikso- ja heterotrofiakyvyn todistaminen. Laajemmat lisätutkimukset leväkantojen todellisesta mikso- ja heterotrofiasta ovat kuitenkin tarpeen muun muassa mikroleväbiomassan käyttösovellusten kehittämisen ja käyttöönoton sekä vesiekosysteemien hiilenkierron tuntemisen kannalta.
  • Nieminen, Martta (2014)
    Niin Euroopan unionin kuin kansainvälisenkin energiapolitiikan päämääränä on viime vuosina ollut lisätä uusiutuvien polttoaineiden osuutta kokonaiskulutuksesta. Syinä trendiin ovat hupenevat fossiiliset polttoainevarannot ja kansakuntien pyrkimys energiaomavaraisuuteen. Mikrolevät ovat osoittautuneet potentiaaliseksi biopolttoaineiden raaka-aineeksi. Vaikka mikrolevien viljelyllä on pitkä historia, on tuotanto polttoaineeksi ollut toistaiseksi kannattamatonta. Tuotanto on tehostunut viljelyn siirtyessä avoimista ulkoaltaista säädeltävimpiin fotobioreaktoreihin, mutta tehokkaan tuotannon aikaansaamiseksi tarvitaan vielä paljon ymmärrystä mikrolevien ekofysiologiasta. Tutkielmassani pyrin selvittämään kolmen mikroleväkannan (Chlorella pyrenoidosa, Euglena gracilis ja Selenastrum sp.) fotosynteesin vastetta valointensiteettiin ja lämpötilaan, jotka ovat tärkeimmät fotosynteesin tasoa rajoittavat tekijät fotobioreaktorin kaltaisessa ravinnerikkaassa kasvuympäristössä. Valittuja leväkantoja inkuboitiin kahdeksassa eri valointensiteetissä (0,15–250 μmol m-2 s-2) ja 5–6 eri lämpötilassa (10–35 °C). Fotosynteesi määritettiin radiohiilimenetelmällä, joka perustuu yhteyttämisen stoikiometriaan. Radiohiilimenetelmän tarkoituksena on arvioida, kuinka paljon mikrolevät yhteyttäessään sitovat veteen liuennutta epäorgaanista hiiltä. Menetelmässä leviä inkuboidaan valo- ja pimeäpulloissa, joihin on lisätty tunnettu määrä radioleimattua hiiltä (14C), jota levät käyttävät samassa suhteessa kuin epäorgaanisen hiilen kokonaisvarantoa. Radiohiilimenetelmästä on tullut yleisin tapa mitata mikrolevien fotosynteesiä. Tulokset laskettiin solumäärää kohti. Myös koeviljelmäveden solujen kuivapaino ja klorofylli a -pitoisuus mitattiin solujen fysiologisen tilan arvioimiseksi. Kaikki mikroleväkannat kasvoivat 10–30 °C:ssa, mutta vain C. pyrenoidosa -kannan inkubointi onnistui myös 35 °C:ssa. Tulokset analysoitiin käyttämällä kahta mallia fotosynteesin valovasteelle (Peeters ja Eilers 1978, Platt ym. 1980) ja yhtä fotosynteesimaksimiin sovitettua lämpötilamallia (Lehman ym. 1975). Näiden avulla pyrittiin arviomaan fotosynteesiin liittyvien keskeisten parametrien arvoja, so. fotosynteesille optimaalista valointensiteettiä (Iopt) ja lämpötilaa (Topt). Myös Q10-lämpötilakertoimet määritettiin. Lämpötilamalli arvioi fotosynteesin maksimille optimaalisen lämpötilan. C. pyrenoidosa -kannan fotosynteesille optimaalinen lämpötila oli 15 °C ja optimaalinen valointensiteetti tässä lämpötilassa oli 222 μmol m-2 s-1. Vastaavat arvot E. gracilis -kannalle olivat 24,1 °C ja 152 μmol m-2 s-1 ja Selenastrum-kannalle 16,7 °C ja 154 μmol m-2 s-1. Kaikilla lajeilla fotosynteesin taso nousi valointensiteetin ja lämpötilan kasvaessa, kunnes saavutettiin kyseisten muuttujien optimaaliset arvot. Tutkimusleväkannat sietivät suurempia valointensiteettejä korkeammassa lämpötilassa, mutta optimilämpötilan saavuttamisen jälkeen, yhteyttämisen taso ei enää noussut lämpötilan noustessa. Robustiset leväkannat eli kannat, jotka ovat lämpötilan ja valointensiteetin suhteen joustavia, sopivat parhaiten mikrolevätuotantoon. Tutkimuslajeistani lämpötilan suhteen juostavin laji oli Selenastrum sp. ja valointensiteetin suhteen C. pyrenoidosa. C. pyrenoidosa -kanta oli solukokoon suhteutettuna yhteyttämiskyvyltään ylivoimainen, joten työni perusteella tutkimuskannoista C. pyrenoidosa olisi paras valinta biopolttoaineviljelyyn.
  • Latus, Jessica (2014)
    Urbanization is occurring at rapid rates worldwide. While the effects of urbanization are numerous, those on wildlife are of utmost concern in the continued fight for biodiversity conservation. Specifically, the focus on global pollinator declines is of interest due to the interconnectedness between pollinators and plant communities. It is feared that urban areas could become dead zones to these species, specifically bumblebees. Bumblebees are one of the native pollinators of Finland, and therefore were the focus of this study, which was conducted in Helsinki (southern Finland). This project’s focus was on the influence of both local (i.e. flowering resources) and landscape (i.e. levels of urbanization) features on bumblebee communities. More specifically, I was interested in the effects of urbanization on bumblebee abundance and species richness. To study this question, community gardens (allotment gardens) were used as study sites along a gradient of urbanization from low to high (chosen by GIS mapping of the levels of impervious surfaces within 500 m of the sites). It is thought that these greenspaces could function as habitat for bumblebees in cities. This study was conducted during the summer of 2013 in 12 community gardens across the city of Helsinki. Two methods to survey bee populations were utilized, pan traps as well as sweep netting. Furthermore, a vegetation analysis was conducted to assess the level of resources present within the gardens, while GIS was used to measure a set of landscape variables in and around each garden. At the end of the season (June to September) the bees were identified and Generalized Linear Mixed Effects models were used to analyze the data. This study found that local variables more strongly predicted both bee abundance and species richness. Even though landscape variables were not strong predictors, this does not make them irrelevant in future conservation strategies. However, it is thought that as long as community gardens are planted appropriately (i.e. native flowers) the bees will be present in these gardens despite the surrounding matrix of inhospitable land (sealed surfaces). In conjunction with the investigation into the effects of local versus landscape determinants, this study also aimed to investigate the perception of gardeners towards bees. A questionnaire was utilized in order to gauge gardeners’ opinions towards the bees in their plot and the garden as a whole. These results helped to evaluate the overall attitude towards bees, and in short, were very favorable. This extrapolates to a possibility of working in conjunction with gardeners to conserve habitat for pollinators in the continued effort for interconnected greenspaces in urban areas.