Mutations as molecular tools : The metabolic-rate dependent molecular clock and DNA barcoding of allied species

Mutation and recombination are the fundamental processes leading to genetic variation in natural populations. This variation forms the raw material for evolution through natural selection and drift. Therefore, studying mutation rates may reveal information about evolutionary histories as well as phylogenetic interrelationships of organisms. In this thesis two molecular tools, DNA barcoding and the molecular clock were examined. In the first part, the efficiency of mutations to delineate closely related species was tested and the implications for conservation practices were assessed. The second part investigated the proposition that a constant mutation rate exists within invertebrates, in form of a metabolic-rate dependent molecular clock, which can be applied to accurately date speciation events. DNA barcoding aspires to be an efficient technique to not only distinguish between species but also reveal population-level variation solely relying on mutations found on a short stretch of a single gene. In this thesis barcoding was applied to discriminate between Hylochares populations from Russian Karelia and new Hylochares findings from the greater Helsinki region in Finland. Although barcoding failed to delineate the two reproductively isolated groups, their distinct morphological features and differing life-history traits led to their classification as two closely related, although separate species. The lack of genetic differentiation appears to be due to a recent divergence event not yet reflected in the beetles molecular make-up. Thus, the Russian Hylochares was described as a new species. The Finnish species, previously considered as locally extinct, was recognized as endangered. Even if, due to their identical genetic make-up, the populations had been regarded as conspecific, conservation strategies based on prior knowledge from Russia would not have guaranteed the survival of the Finnish beetle. Therefore, new conservation actions based on detailed studies of the biology and life-history of the Finnish Hylochares were conducted to protect this endemic rarity in Finland. The idea behind the strict molecular clock is that mutation rates are constant over evolutionary time and may thus be used to infer species divergence dates. However, one of the most recent theories argues that a strict clock does not tick per unit of time but that it has a constant substitution rate per unit of mass-specific metabolic energy. Therefore, according to this hypothesis, molecular clocks have to be recalibrated taking body size and temperature into account. This thesis tested the temperature effect on mutation rates in equally sized invertebrates. For the first dataset (family Eucnemidae, Coleoptera) the phylogenetic interrelationships and evolutionary history of the genus Arrhipis had to be inferred before the influence of temperature on substitution rates could be studied. Further, a second, larger invertebrate dataset (family Syrphidae, Diptera) was employed. Several methodological approaches, a number of genes and multiple molecular clock models revealed that there was no consistent relationship between temperature and mutation rate for the taxa under study. Thus, the body size effect, observed in vertebrates but controversial for invertebrates, rather than temperature may be the underlying driving force behind the metabolic-rate dependent molecular clock. Therefore, the metabolic-rate dependent molecular clock does not hold for the here studied invertebrate groups. This thesis emphasizes that molecular techniques relying on mutation rates have to be applied with caution. Whereas they may work satisfactorily under certain conditions for specific taxa, they may fail for others. The molecular clock as well as DNA barcoding should incorporate all the information and data available to obtain comprehensive estimations of the existing biodiversity and its evolutionary history.

Phylogenetics, taxon delimitation and phylogenetic diversity

Throughout the history of Linnean taxonomy, species have been described with varying degrees of justification. Many descriptions have been based on only a few ambiguous morphological characters. Moreover, species have been considered natural, well-defined units whereas higher taxa have been treated as disparate, non-existent creations. In the present thesis a few such cases were studied in detail. Often the species-level descriptions were based on only a few specimens and the variation previously thought to be interspecific was found to be intraspecific. In some cases morphological characters were sufficient to resolve the evolutionary relationships between the taxa, but generally more resolution was gained by the addition of molecular evidence. However, both morphological and molecular data were found to be deceptive in some cases. The DNA sequences of morphologically similar specimens were found to differ distinctly in some cases, whereas in other closely related species the morphology of specimens with identical DNA sequences differed substantially. This study counsels caution when evolutionary relationships are being studied utilizing only one source of evidence or a very limited number of characters (e.g. barcoding). Moreover, it emphasizes the importance of high quality data as well as the utilization of proper methods when making scientific inferences. Properly conducted analyses produce robust results that can be utilized in numerous interesting ways. The present thesis considered two such extensions of systematics. A novel hypothesis on the origin of bioluminescence in Elateriformia beetles is presented, tying it to the development of the clicking mechanism in the ancestors of these animals. An entirely different type of extension of systematics is the proposed high value of the white sand forests in maintaining the diversity of beetles in the Peruvian Amazon. White sand forests are under growing pressure from human activities that lead to deforestation. They were found to harbor an extremely diverse beetle fauna and many taxa were specialists living only in this unique habitat. In comparison to the predominant clay soil forests, considerably more elateroid beetles belonging to all studied taxonomic levels (species, genus, tribus, and subfamily) were collected in white sand forests. This evolutionary diversity is hypothesized to be due to a combination of factors: (1) the forest structure, which favors the fungus-plant interactions important for the elateroid beetles, (2) the old age of the forest type favoring survival of many evolutionary lineages and (3) the widespread distribution and fragmentation of the forests in the Miocene, favoring speciation.

Phylogeny of a taxonomically difficult group and evolution of host location mechanism

The parasitic wasps are one of the largest insect groups and their life histories are remarkably variable. Common to all parasitic wasps is that they kill their hosts, which are usually beetles, butterflies and sometimes spiders. Hosts are often at a larval or pupal stage and live in concealed conditions, such as in plant tissue. Parasitic wasps have two main ways of finding their host. 1) They can detect chemical compounds emitted by damaged plant material or released by larvae living in plant tissue, and 2) detect the larvae by sound vibrations. Even though pupae are immobile and silent, and therefore do not cause vibration, parasitoids have, however, adapted to find passive developmental stages by producing vibration themselves by knocking the substrate with their antennae, and then detecting the echoes with their legs. This echolocation allows a parasitoid to locate its potential hosts that are deeply buried in wood. This study focuses on the relationships of the subfamily Cryptinae (Hymenoptera: Ichneumonidae) and related taxa, and the evolution of host location mechanism. There are no earlier studies of the phylogeny of the Cryptinae, and the position of related taxa are unclear. According to the earlier classification, which is entirely intuitional, the Cryptinae is divided into three tribes: Cryptini, Hemigasterini and Phygadeuontini. Further, these tribes are subdiveded into numerous subtribes. This work, based on molecular characters, shows that the cryptine tribes Cryptini, Phygadeuon¬tini and Hemigasterini come out largely as monophyletic groups, thus agreeing with the earlier classification. The earlier subtribal classification had no support. In addition, it is shown that modified antennal structures are associated with host usage of wood-boring coleopteran hosts. The cryptines have a clear modification series on their antennal tips from a simply tip to a hammer-like structure. The species with strongly modified antennae belong mostly to the tribe Cryptini and they utilise wood-boring beetles as hosts. Also, field observations on insect behaviour support this result.

Characterisation of properties of coniferous wood tracheids by x-ray diffraction, laser scattering and microscopy

In recent years there has been growing interest in selecting suitable wood raw material to increase end product quality and to increase the efficiency of industrial processes. Genetic background and growing conditions are known to affect properties of growing trees, but only a few parameters reflecting wood quality, such as volume and density can be measured on an industrial scale. Therefore research on cellular level structures of trees grown in different conditions is needed to increase understanding of the growth process of trees leading to desired wood properties. In this work the cellular and cell wall structures of wood were studied. Parameters, such as the mean microfibril angle (MFA), the spiral grain angles, the fibre length, the tracheid cell wall thickness and the cross-sectional shape of the tracheid, were determined as a function of distance from the pith towards the bark and mutual dependencies of these parameters were discussed. Samples from fast-grown trees, which belong to a same clone, grown in fertile soil and also from fertilised trees were measured. It was found that in fast-grown trees the mean MFA decreased more gradually from the pith to the bark than in reference stems. In fast-grown samples cells were shorter, more thin-walled and their cross-sections were rounder than in slower-grown reference trees. Increased growth rate was found to cause an increase in spiral grain variation both within and between annual rings. Furthermore, methods for determination of the mean MFA using x-ray diffraction were evaluated. Several experimental arrangements including the synchrotron radiation based microdiffraction were compared. For evaluation of the data analysis procedures a general form for diffraction conditions in terms of angles describing the fibre orientation and the shape of the cell was derived. The effects of these parameters on the obtained microfibril angles were discussed. The use of symmetrical transmission geometry and tangentially cut samples gave the most reliable MFA values.

Two ex situ fungal technologies to treat contaminated soil

Wood-degrading fungi are able to degrade a large range of recalcitrant pollutants which resemble the lignin biopolymer. This ability is attributed to the production of lignin-modifying enzymes, which are extracellular and non-specific. Despite the potential of fungi in bioremediation, there is still an understanding gap in terms of the technology. In this thesis, the feasibility of two ex situ fungal bioremediation methods to treat contaminated soil was evaluated. Treatment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)-contaminated marsh soil was studied in a stirred slurry-phase reactor. Due to the salt content in marsh soil, fungi were screened for their halotolerance, and the white-rot fungi Lentinus tigrinus, Irpex lacteus and Bjerkandera adusta were selected for further studies. These fungi degraded 40 - 60% of a PAH mixture (phenanthrene, fluoranthene, pyrene and chrysene) in a slurry-phase reactor (100 ml) during 30 days of incubation. Thereafter, B. adusta was selected to scale-up and optimize the process in a 5 L reactor. Maximum degradation of dibenzothiophene (93%), fluoranthene (82%), pyrene (81%) and chrysene (83%) was achieved with the free mycelium inoculum of the highest initial biomass (2.2 g/l). In autoclaved soil, MnP was the most important enzyme involved in PAH degradation. In non-sterile soil, endogenous soil microbes together with B. adusta also degraded the PAHs extensively, suggesting a synergic action between soil microbes and the fungus. A fungal solid-phase cultivation method to pretreat contaminated sawmill soil with high organic matter content was developed to enhance the effectiveness of the subsequent soil combustion. In a preliminary screening of 146 fungal strains, 28 out of 52 fungi, which extensively colonized non-sterile contaminated soil, were litter-decomposing fungi. The 18 strains further selected were characterized by their production of lignin-modifying and hydrolytic enzymes, of which MnP and endo-1,4-β-glucanase were the main enzymes during cultivation on Scots pine (Pinus sylvestris) bark. Of the six fungi selected for further tests, Gymnopilus luteofolius, Phanerochaete velutina, and Stropharia rugosoannulata were the most active soil organic matter degraders. The results showed that a six-month pretreatment of sawmill soil would result in a 3.5 - 9.5% loss of organic matter, depending on the fungus applied. The pretreatment process was scaled-up for a 0.56 m3 reactor, in which perforated plastic tubes filled with S. rugosoannulata growing on pine bark were introduced into the soil. The fungal pretreatment resulted in a soil mass loss of 30.5 kg, which represents 10% of the original soil mass (308 kg). Despite the fact that Scots pine bark contains several antimicrobial compounds, it was a suitable substrate for fungal growth and promoter of the production of oxidative enzymes, as well as an excellent and cheap natural carrier of fungal mycelium. This thesis successfully developed two novel fungal ex situ bioremediation technologies and introduce new insights for their further full-scale application. Ex situ slurry-phase fungal reactors might be applied in cases when the soil has a high water content or when the contaminant bioavailability is low; for example, in wastewater treatment plants to remove pharmaceutical residues. Fungal solid-phase bioremediation is a promising remediation technology to ex situ or in situ treat contaminated soil.

Turvemaan männyn (Pinus sylvestris L.) ja kuusen (Picea abies [L.] Karst.) kanto- ja juuripuun ominaisuudet ja asetoniliukoisten uuteaineiden määrä

Tutkimus on osa Metsäklusteri Oy:n Future Biorefinery –tutkimusohjelmaa, jossa kartoitetaan mahdollisuuksia hyödyntää metsäteollisuuden raaka-aineita aiempaa tarkemmin ja uusissa tuotteissa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää männyn (Pinus sylvestris L.) ja kuusen (Picea abies [L.] Karst.) juurten ja kantopuun rakenne ja ominaisuudet. Tutkimuksessa selvitetään löytyykö männyn ja kuusen juurista reaktiopuuta ja määritetään asetoniliukoisten uuteaineiden osuus kantoja juuripuussa. Tutkimusaineistona oli viisi eri-ikäistä mäntyä ja viisi eri-ikäistä kuusta. Juuri- ja kantoaineisto kerättiin Metsäntutkimuslaitoksen toimesta Parkanon seudulta (62.017°N, 23.017°E) hakkuun jälkeen. Maanalaisista juurista otettiin näytteet kolmelta eri etäisyydeltä juurenniskaan nähden. Kummankaan lajin juurista ei löytynyt varsinaista reaktiopuuta, mutta joissakin näytteissä havaittiin lievää reaktiopuuta. Lievää reaktiopuuta löytyi enemmän männyn kuin kuusen juurista, eikä sitä löytynyt lainkaan kaikkein ohuimmista, noin 2 cm paksuisista juurenosista. Männyn kannoissa uuteaineprosentti oli korkeampi kuin kuusen. Männyn juurissa uuteaineprosentti kasvoi edettäessä kohti juuren kärkeä. Kuusella uuteaineprosentti laski aluksi, mutta lähellä juuren kärkeä taas kasvoi. Kuoren uuteainepitoisuus oli molemmilla puulajeilla korkeampi kuin puuaineen. Tutkimusaineisto oli suppea, eikä tutkimuksessa pyritty tilastolliseen yleistettävyyteen. Laajemmasta aineistosta tehdylle tutkimukselle on tarvetta, sillä turvekankailta saatavan puun tarjonta on Suomessa kasvussa, mutta juurten uuteaine- ja reaktiopuututkimuksia on tehty vain kivennäismailta kerätyistä aineistoista.

Biomassan energia-arvon nostaminen sekundäärilämmöllä kuivaamalla

Viime aikoina ilmastonmuutos, fossiilisten polttoaineiden väheneminen ja niiden hinnan nousu ovat lisänneet merkittävästi maailmanlaajuista kiinnostusta uusiutuviin energiavaroihin. Suomessa uusiutuvien energialähteiden käytössä on jo pitkään panostettu metsäteollisuuden sivutuotevirtana tuottamaan puuperäiseen biomassaan, jota metsäteollisuus käyttää energiantuotantoonsa. Metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä syntyy erilaisia lietteitä, jotka joko uusiokäytetään tai hävitetään polttamalla tai sijoittamalla kaatopaikalle. Erityisesti biolietteiden uusiokäyttö on hankalaa ja kaatopaikkasijoitus tulevaisuudessa mahdotonta tai ainakin kustannuksiltaan kohtuutonta. Käytännössä liete hävitetään polttamalla ja kuivaamalla siitä tulee polttoaine. Lietteiden energiakäyttö on järkevin tapa hävittää jäteliete. Lietteiden korkean vesipitoisuuden vuoksi ne tulee kuitenkin kuivata ennen polttoa. Lietteen kuivaaminen sekundäärienergiavirralla eli metsäteollisuusprosesseissa sivutuotteena muodostuvalla ns. hukkalämmöllä lisää lietteen poltosta saatavaa energiamäärää ja korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lietteen kuivaukseen optimaalisin kuoren ja lietteen seossuhde eri kuivausparametrejä vaihdellen. Kokeellinen työ aloitettiin rakentamalla energiatekniikan koehalliin laboratoriokokoluokan kiintopetikuivuri, jossa kuivumista tutkittiin puhaltamalla polttoainepedin läpi lämmitettyä ilmaa. Kuivattavina polttoaineina olivat kuoren ja lietteen seos tai pelkkä kuori ja liete erilaisilla massoilla ja erilaisilla prosenttisilla suhteilla ja erilaisissa lämpötiloissa. Kuivumiskäyrien määritys perustui massanmuutokseen. Koelaitteessa olivat anturit lämpötilan mittausta varten, jotta lämpötila saatiin säädettyä ja seurattua kokeen edellyttämällä tavalla. Lämpötilat ja painonmuutokset tallentuivat koetta tehdessä tietokoneelle. Kuivauskokeet osoittivat, että liete-kuori seos kuivuu hyvin kiintopedissä kun lietteen massaosuus seoksessa on korkeintaan 50 %. Lietteen massaosuuden ollessa tätä suurempi kuivaaminen ei enää ole tehokasta, mikä johtuu luultavasti ilman suuresta kanavoitumisesta kuivauspedissä. Kuorta kuivatessa lämpötilan nosto 50 °C:stä 70 °C:een oli huomattavasti tehokkaampaa kuin 70 °C:stä 90 °C:een, ajallisesti ero oli noin kaksinkertainen.

Heating values of mature trees.

The effective heating values of the above and below ground biomass components of mature Scots pine (Pinus sylvestris), Norway spruce (Picea abies), downy birch (Betula pubescens), silver birch (Betula pendula), grey alder (Alnus incana), black alder (Alnus glutinosa) and trembling aspen (Populus tremula) were studied. Each sample tree was divided into wood, bark and foliage components. Bomb calorimetry was used to determine the calorimetric heating values. The species is a significant factor in the heating value of individual tree components. The heating value of the wood proper is highest in conifers. Broad-leaved species have a higher heating value of bark than conifers. The species factor diminishes when the weighted heating value of crown, whole stems or stump-root-system are considered. The crown material has a higher heating value per unit weight in comparison with fuelwood from small-sized stems or wholetrees. The additional advantages of coniferous crown material are that it is a non-industrial biomass resource and is readily available. The variability of both the chemical composition and the heating value is small in any given tree component of any species. However, lignin, carbohydrate and extractive content were found to vary from one part of the tree to another and to correlate with the heating value.

Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.

Rihmamatolääkkeiden vaikutuskohteita. Betuliinin johdannaisia mahdollisiksi uusiksi yhdisteiksi

Jokisokeus eli onkosersiaasi on ihmisen loismatotauti, jota aiheuttaa Onchocerca volvulus -rihmamato. Tautia esiintyy trooppisilla alueilla Afrikassa ja Latinalaisessa Amerikassa. Tartunnan saaneita on noin 37 miljoonaa. Jokisokeus ilmenee iho- ja silmäoireina. Oireet johtuvat loisen nuorimmista muodoista eli mikrofilarioista. Jokisokeutta vastaan on käyty jakamalla lähinnä mikrofilarioihin tehoavaa ivermektiiniä. Tarvetta olisi lääkkeelle, joka tappaisi aikuiset madot tai steriloisi naaraat. Rokote olisi vielä parempi vaihtoehto. Antibiootit on uusi hoitokeino, sillä O. volvuluksella on elintärkeänä symbionttina Wolbachia-bakteeri. Doksisykliini tappaa vähintään 60 prosenttia aikuisista madoista ja steriloi naaraita, mutta kuuri kestää viikkoja. Yksi lupaava yhdiste on emodepsidi, jolla on loismatolääkkeille uusi vaikutusmekanismi. Rihmamatolääkkeiksi on testattu lukuisia yhdisteitä. Jotkut niistä inhiboivat entsyymejä, joilla madot kiertävät ihmisen immuunipuolustusta. Toiset häiritsevät neljä kertaa tapahtuvaa nahanvaihtoa. Hyvä lääkkeiden vaikutuskohde on loiselle välttämätön mutta puuttuu nisäkkäiltä. Betuliini on triterpeeni, jota on runsaasti koivun tuohessa. Betuliini ja monet sen johdannaiset ovat farmakologisesti aktiivisia yhdisteitä, joita tutkitaan etenkin syöpä- ja HIV-lääkkeiksi. Helsingin yliopiston lääkekemian ryhmä on syntetisoinut ja tutkinut lukuisia johdoksia. Jotkin niistä ovat lupaavia esimerkiksi Leishmania-alkueläimiin, Chlamydia pneumoniae -bakteeriin ja alfaviruksiin. Siksi yhdisteitä kannattaisi tutkia muihinkin taudinaiheuttajiin, kuten rihmamatoihin. Sekä Wolbachialla että C. pneumoniaella on sama lipidisynteesireitti, joka on kummallekin elintärkeä. Betuliinista syntetisoitiin johdoksia, joissa betuliinin alkoholeja on hapetettu karbonyyleiksi ja joihin on liitetty typpiheterorengas. Sekä Leishmania donovani että L. braziliensis -tutkimuksissa tehokkain oli formyylibetuliinin heterosykli. Vaikka valmistettuja yhdisteitä ei ole tutkittu rihmamatotesteissä, jatkossa voisi syntetisoida johdannaisia, joissa karbonyylien tilalla on typpirakenteita, koska C. pneumoniaehen hyvin tehonneessa yhdisteessä betuliinin OH-ryhmien tilalla on oksiimi.

Emerging bioenergy business at Finnish independent industrial sawmills

Finnish forest industry is in the middle of a radical change. Deepening recession and the falling demand of woodworking industry´s traditional products have forced also sawmilling industry to find new and more fertile solutions to improve their operational preconditions. In recent years, the role of bioenergy production has often been highlighted as a part of sawmills´ business repertoire. Sawmilling produces naturally a lot of by-products (e.g. bark, sawdust, chips) which could be exploited more effectively in energy production, and this would bring more incomes or maybe even create new business opportunities for sawmills. Production of bioenergy is also supported by government´s climate and energy policies favouring renewable energy sources, public financial subsidies, and soaring prices of fossil fuels. Also the decreasing production of domestic pulp and paper industry releases a fair amount of sawmills´ by-products for other uses. However, bioenergy production as a part of sawmills´ by-product utilization has been so far researched very little from a managerial point of view. The purpose of this study was to explore the relative significance of the main bioenergy-related processes, resources and factors at Finnish independent industrial sawmills including partnerships, cooperation, customers relationships and investments, and also the future perspectives of bioenergy business at these sawmills with the help of two resource-based approaches (resource-based view, natural-resource-based view). Data of the study comprised of secondary data (e.g. literature), and primary data which was attracted from interviews directed to sawmill managers (or equivalent persons in charge of decisions regarding bioenergy production at sawmill). While a literature review and the Delphi method with two questionnaires were utilized as the methods of the study. According to the results of the study, the most significant processes related to the value chain of bioenergy business are connected to raw material availability and procurement, and customer relationships management. In addition to raw material and services, the most significant resources included factory and machinery, personnel, collaboration, and geographic location. Long-term cooperation deals were clearly valued as the most significant form of collaboration, and especially in processes connected to raw material procurement. Study results also revealed that factors related to demand, subsidies and prices had highest importance in connection with sawmills´ future bioenergy business. However, majority of the respondents required that certain preconditions connected to the above-mentioned factors should be fulfilled before they will continue their bioenergy-related investments. Generally, the answers showed a wide divergence of opinions among the respondents which may refer to sawmills´ different emphases and expectations concerning bioenergy. In other words, bioenergy is still perceived as a quite novel and risky area of business at Finnish independent industrial sawmills. These results indicate that the massive expansion of bioenergy business at private sawmills in Finland is not a self-evident truth. The blocking barriers seem to be connected mainly to demand of bioenergy and money. Respondents´ answers disseminated a growing dissatisfaction towards the policies of authorities, which don´t treat equally sawmill-based bioenergy compared to other forms of bioenergy. This proposition was boiled down in a sawmill manager´s comment: “There is a lot of bioenergy available, if they just want to make use of it.” It seems that the positive effects of government´s policies favouring the renewables are not taking effect at private sawmills. However, as there anyway seems to be a lot of potential connected to emerging bioenergy business at Finnish independent industrial sawmills, there is also a clear need for more profound future studies over this topic.

Onttojen puiden lahopuukovakuoriaiset — kolmen pyydystyypin vertailu

Vanhat ja ontot puut ovat tärkeä elinympäristö monelle lahopuusta riippuvaiselle eliölajille. Onttoihin puihin on erikoistunut suuri määrä myös vaarantuneita ja harvinaisia hyönteislajeja, jotka elävät puun onkalon seinämillä tai onkalon pohjalle kerääntyvässä orgaanisessa aineksessa, ns. mulmissa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mikä kolmesta pyydystyypistä (ikkuna-, vuoka- ja kuoppapyydys) soveltuu parhaiten onttojen puiden lahopuukovakuoriaisten pyyntiin. Lisäksi tavoitteena oli kartoittaa hyönteisnäytteiden ensimmäiseen laboratoriokäsittelyyn vaadittua aikaa. Tutkimuksessa oli mukana vanhoja rungostaan onttoutuneita lehmuksia, tammia ja vaahteroita pääkaupunkiseudun puisto- ja kartanoalueilta. Puiden onkaloiden sisään aseteltiin ikkuna-, vuoka- ja kuoppapyydyksiä, kaksi kutakin tyyppiä ja ne tyhjennettiin kolmen viikon välein touko-heinäkuussa 2006. Pyydyksiä oli siis yhteensä 90 per pyyntijakso. Kun näytteistä eroteltiin halutut hyönteislahkot (mukaanlukien kovakuoriaiset) niiden käsittelyyn käytetty aika kirjattiin ylös. Aineistosta tunnistettiin yhteensä 3825 kovakuoriaisyksilöä ja 212 lajia, joista lahopuusta riippuvaisia oli yhteensä 3398 yksilöä ja 121 lajia. Ikkunapyydyksissä esiintyi yhteensä 1639 yksilöä ja 140 lajia, vuokapyydyksissä 1506 yksilöä ja 134 lajia, kuoppapyydyksissä 680 yksilöä ja 111 lajia. Näytteiden käsittelyaikojen keskiarvot olivat 48,3 minuuttia ikkunapyydykselle, 65,5 minuuttia vuokapyydykselle ja 34,1 kuoppapyydykselle. Lajistokoostumuksen huomioiva ?-diversiteetti erosi huomattavasti pyydysten välillä, se oli 36,5 % ikkuna- ja vuokapyydysten välillä, 13,1 % ikkuna- ja kuoppapyydysten välillä ja 14,2 % vuoka- ja kuoppapyydysten välillä. Ikkuna- ja vuokapyydysten välillä ei havaittu tilastollisesti merkitsevää eroa saproksyylilajien (p<0,05), -yksilöiden (p<0,05) tai käsittelyaikojen (p<0,05) keskiarvoissa. Ikkuna- ja vuokapyydyksillä saatiin keskimäärin selvästi enemmän saproksyylilajeja ja –yksilöitä kuoppapyydykseen verrattuna. Kuoppapyydyksellä saatiin kokonaisyksilömäärään verrattuna suhteellisesti vähemmän saproksyylejä (59 %) kuin ikkuna- (69 %) ja vuokapyydyksillä (71 %). Ikkunapyydykset olivat tehokkain pyydystyyppi vertailtaessa pyydysten keräämää saproksyyliyksilömäärää suhteessa aineiston käsittelyn vaatimaan aikaan. Tehokkuus (yksilöä minuutissa) ikkunapyydykselle oli 0,74, vuokapyydykselle 0,43 ja kuoppapyydykselle 0,21. Ikkunapyydyksiä ei ole aikaisemmin käytetty puun onkalon sisällä hyönteisiä pyydettäessä vaan ne ovat aikaisemmissa tutkimuksissa roikkuneet onkalon ulkopuolella. Ikkunapyydykset kuitenkin toimivat erinomaisesti myös onkaloiden sisällä. Ikkuna- sekä vuokapyydys toimivatkin selkeästi paremmin lahopuukovakuoriaisten pyynnissä verrattuna kuoppapyydykseen, jonka poisjättäminen olisi kuitenkin tuottanut huomattavasti lajiköyhemmän aineiston. Mahdollisimman monimuotoisen onttojen puiden lahopuukovakuoriaislajiston keräämiseksi tulisi käyttää ikkuna- tai vuokapyydyksiä yhdessä kuoppapyydysten kanssa.