Molecular phylogeny of Archaea in boreal forest soil, freshwater and temperate estuarine sediment

Suurin osa luonnossa havaitsemistamme mikrobeista on sellaisia, joita emme edelleenkään osaa kasvattaa laboratorio-oloissa, vaikka tietomme mikrobien monimuotoisuudesta paranevat koko ajan. Luonnontilaisen mikrobieliöstön kokoonpano eri ympäristöissä on paljolti epäselvä ja ymmärrämme vielä hyvin puutteellisesti mikrobien ekologiaa ja niiden rooleja eliöyhteisöissä. Nykyaikaiset molekulaariset tutkimusmenetelmät auttavat selvittämään mikrobien monimuotoisuutta kokonaisvaltaisesti ja nopeasti. Ympäristöstä kemiallisesti puhdistetut ribosomaalista RNA:ta koodaavat geenit edustavat periaatteessa kaikkia eliöyhteisön geneettisesti toisistaan poikkeavia eliöitä. Niistä voidaan valikoida halutut genomit jatkotutkimuksia varten. Uusien menetelmien käyttö on tuonut esiin sen merkittävän seikan, että "tavanomaisten" elinympäristöjen eliöyhteisöihin kuuluu suuri joukko entuudestaan tuntemattomia arkkieliöitä. Aiemmin kuviteltiin, että arkkieliöt asuttavat vain sellaisia "epätavallisia" tai "äärimmäisiä" elinympäristöjä, joita luonnehtii joku seuraavista ominaisuuksista: hyvin korkea lämpötila, korkea suolapitoisuus, korkea happamuus tai emäksisyys, hapettomuus. Tutkijat ovat viimeisen noin kymmenen vuoden aikana osoittaneet, että arkkieliöt asuttavat hyvin monenlaisia kylmän ja lauhkean vyöhykkeen ympäristöjä, yhtä hyvin maaperää kuin suolaisen ja makean veden pohjaa tai pintakerroksia. Nämä löydöt ovat avanneet uuden alun arkkieliöiden tutkimukselle, erityisesti sen selvittämiselle, mitkä ovat niiden fysiologiset ja ekologiset roolit monimuotoisissa mikrobiyhteisöissä. Tämä väitöskirja kuvaa entuudestaan tuntemattomien arkkieliöiden löytymistä havumetsävyöhykkeen metsämaasta. Arkkieliöitä löytyi myös lauhkean vyöhykkeen vuorovesialueelta, murtoveden huuhtelemasta pohjasta. Nämä löydöt ovat perustavalaatuisia vuorovesialueen eliöyhteisöjen ymmärtämiseksi. Suomalaisen metsäjärven vedestä määritettiin molempien arkkieliöiden pääryhmien - tieteellisiltä nimiltään Crenarchaeota ja Euryarchaeota - edustajia. Euryarchaeota-ryhmän edustajia voitiin havainnoida myös fluoresenssi-mikroskopoinnilla. Löydöt viittaavat siihen, että arkkieliöillä on oma biogeokemiallinen roolinsa makeanveden ravintoketjujen hiilen käytössä. Tässä työssä määritetyt uudet arkkieliöiden genomien nukleotidisekvenssit on toimitettu ARB-tietokantaan, jonka kasvava vertailuaineisto edelleen parantaa uusien arkkieliösekvenssien analyysiä ja auttaa hybridisaatiokoetinten ja polymeraasiketjureaktioalukkeiden suunnittelussa ja arvioinnissa. Tässä väitöskirjassa esitellyt tulokset yhdessä lukuisien vesi-, maaperä- ja muiden ympäristöjen arkkieliöitä käsittelevien julkaisujen kanssa osoittavat, että arkkieliöt asuttavat monia erilaisia elinympäristöjä ja että ne ovat ekologisesti paljon menestyneempiä, kuin tieteenalalla on kuviteltu. Voimme olettaa, että heti kun joitain näistä eliöistä onnistutaan kasvattamaan ja ylläpitämään laboratorio-oloissa, niiden joukosta löydetään aivan uusia, entuudestaan tuntemattomia fysiologisia fenotyyppejä, jotka avaavat mielenkiintoisia näkymiä aineenvaihdunnan ja perinnöllisten ominaisuuksien tutkimukselle.

Degradation of lignin and other 14C-labelled compounds in compost and soil with an emphasis on white-rot fungi

Puu, ruohokasvit ja näistä tehdyt tuotteet kuten mekaanisesta massasta valmistettu sanomalehtipaperi sisältävät ligniiniä, joka hajoaa yleensä hyvin hitaasti luonnossa. Valkolahosienet hajottavat ligniiniä tehokkaimmin, ja koska niiden tuottamat entsyymit hajottavat myös muita vaikeasti hajoavia yhdisteitä, voidaan valkolahosienten avulla mahdollisesti puhdistaa saastuneita maita. Tässä työssä haluttiin selvittää, säilyttävätkö valkolahosienet (Abortiporus biennis, Bjerkandera adusta, Dichomitus squalens, Phanerochaete chrysosporium, Phanerochaete sordida, Phlebia radiata, Pleurotus ostreatus, Trametes hirsuta ja Trametes versicolor) aktiivisuutensa ja kasvavatko ne maassa. Aktiivisuutta mitattiin seuraamalla sienten synteettisen ligniinin (14C-DHP) hajotuskykyä. T. versicolor (silkkivyökääpä) osoittautui tehokkaimmaksi ligniinin hajottajaksi ja sen pentakloorifenolin (PCP) hajotuskykyä tutkittiin erillisessä kokeessa. Entiset tai pitkään käytössä olleet saha-alueet ovat yhä saastuneet puun käsittelyaineista peräisin olevilla kloorifenoleilla. Biohajoavien muovien kehitystyö sekä kompostoinnin yleistyminen jätteiden käsittelymenetelmänä ovat luoneet tarpeen materiaalien biohajoavuuden määrittämiseen. Euroopan standardisoimisjärjestön (CEN) kontrolloidussa kompostitestissä biohajoavuus määritetään materiaalin hajoamisen aikana muodostuvan hiilidioksidin perusteella. Hiilidioksidin tuotto mitataan sekä näytettä sisältävästä kompostista että kompostista ilman näytettä, ja tällöin oletetaan, että kompostin orgaaninen aines molemmissa komposteissa (tausta) tuottaa yhtä paljon hiilidioksidia. Testin puutteeksi saattaa osoittautua kompostissa tai maassa esiintyvä "priming effect". Tällä tarkoitetaan materiaalin lisäämisen jälkeen esiintyvää epänormaalin suurita tai pientä hiilidioksidin muodostusta, minkä seurauksena testin tulosksena saatava biohajoavuus on virheellinen. Ligniinin hajotessa muodostuu enemmän humusta kuin hiilidioksidia, koska ligniini on humuksen tärkein lähtöaine. Näin ollen ligniiniä sisältävät paperituotteet saattavat testin mukaan vaikuttaa biologisesti hajoamattomilta. Valkolahosienet hajottivat 4-23% ligniinistä hiilidioksidiksi ja T. versicolor 29% PCP:sta. Kompostissa ligniini hajosi hiilidioksidiksi 58°C:ssa huomattavasti vähemmän (8%) kuin lämpötiloissa 35°C ja 50°C (23-24%). Kompostin todennäköisesti tärkeimpien ligniinin hajottajien, termofiilisten sienten, tyypillinen optimilämpötila on 45°C, eivätkä ne ole enää aktiivisia 58°C:ssa. Sekä maassa että kompostissa ligniini sitoutui kuitenkin suurimmaksi osaksi humukseen. Valkolahosienet hajottivat sekä humukseen sitoutunutta ligniiniä että PCP:ia, mutta kompostin sekapopulaatio ei tähän pystynyt, ja ligniiniä sitoutui humukseen yhä enemmän kompostoinnin aikana. T. versicolor hajotti PCP:ia tehokkaasti, eikä se tuottanut myrkyllisiä kloorianisoleja, joita jotkut valkolahosienet saattavat muodostaa kloorifenoleista. Priming effect ilmiötä tutkittiin eri ikäisissä ja kypsyydeltään erilaisissa komposteissa. Kompostit erosvat toisistaan myös hajoamattoman jätteen määrän ja mikrobipopulaation suhteen. Negatiivinen priming effect havaittiin kaikissa epästabiileissa komposteissa (ikä enintään 6 kk), ja sen lisäksi yhdessä näistä komposteista positiivinen priming effect kokeen lopussa. Stabiileissa komposteissa (ikä vähintään 6 kk) ilmiötä ei sen sijaan havaittu. Epästabiileissa komposteissa biohajoavuudelle saadut tulokset eivät siis ole luotettavia. Työn tulosten perusteella valkolahosienet, ja erityisesti T. versicolor, ovat lupaavia saastuneen maan puhdistukseen, joskin sienirihmaston mahdollisuudet säilyä aktiivisena maan alkuperäisen mikrobipopulaation kanssa täytyy vielä selvittää. Kompostin sekapopulaatio, joka ei sisällä valkolahosieniä, hajotti ligniiniä yllättävän tehokkaasti termofiilisille sienille sopivissa lämpötiloissa, vaikka ligniini sitoutuikin pääasiallisesti humukseen. Kompostin kypsyys osoittautui tärkeäksi tekijäksi kontrolloidun kompostitestin onnistumisen kannalta. Priming effect ilmiön välttämiseksi on varmistettava, että testissä käytetty komposti on riittävän kypsä. Kompostien mikrobipopulaation koostumusta kompostoinnin eri vaiheissa tulisi tarkemmin selvittää, koska stabiilien ja epästabiilien kompostien ero aiheutui todennäköisesti populaatioiden rakenteessa vallitsevista eroista. Näin myös priming effect ilmiön syyt voitaisiin selittää paremmin.

Organized Nanostructures of Thermoresponsive Poly(N-isopropylacrylamide) Block Copolymers Obtained Through Controlled RAFT Polymerization

Kontrolloidut radikaalipolymerointimenetelmät, kuten RAFT-polymerointi, ovat moderni tapa valmistaa polymeerejä säädellysti. RAFT-polymeroinnilla polymeerien ketjunpituutta, moolimassajakaumaa, mikrorakennetta (taktisuus, järjestys), koostumusta ja funktionaalisuutta kyetään hallitsemaan. Siten menetelmällä voidaan valmistaa uudenlaisia polymeeriarkkitektuureja, kuten blokki- ja tähtipolymeerejä, sekä hybridimateriaaleja ja biokonjugaatteja. Polymeeristen rakennuspalikoiden itsejärjestyminen, missä huolellisesti syntetisoidut polymeerit järjestyvät halutulla tavalla nanoskaalassa, on suosittu tutkimuskohde materiaalitieteessä. On huomattava, että blokkipolymeerien itsejärjestyminen on vielä suhteellisen nuori tutkimusaihe. Tämän hetkiset polymeeriset nanomateriaalit ovat suhteellisen yksinkertaisia luonnon luomuksiin verrattuina, tarjoten jatkuvasti uusia mahdollisuuksia seuraavan sukupolven polymeereille. Tässä työssä RAFT-polymeroinnilla syntetisoitiin amfifiilisiä di- ja triblokkikopolymeerejä sekä tutkittiin niiden järjestymistä nanorakenteiksi. Kaikissa blokkikopolymeereissä käytettiin lämpöherkkää poly(N-isopropyyliakryyliamidia). Siten polymeerit ja tutkitut materiaalit reagoivat lämpötilanmuutokseen ympäristössä eli ovat ns. ympäristöherkkiä. Työssä tutkittiin taktisuuden kontrollointia N-isopropyyliakryyliamidin RAFT-polymeroinnissa. Polymeerin taktisuutta sekä ketjunpituutta ja blokkijärjestystä säätämällä voitiin hallita polymeerin itsejärjestymistä vesiliuoksessa. Amfifiiliset polymeerit järjestyivät laimeissa vesiliuoksissa erilaisiksi misellirakenteiksi, muodostaen ns. mikrosäiliöitä. Tällaisilla polymeereillä odotetaan olevan sovelluksia esim. lääkeainevapautuksessa. Amfifiilejä käytetään myös esimerkiksi apuaineina pinnoitteissa ja kosmetiikassa. Kiinteässä tilassa tutkitut triblokkikopolymeerit muodostivat teoreettisesti ennustettuja morfologioita. Lämpöherkän materiaalin hydrogeelit toimivat suodatinmembraanina nanokokoluokassa. RAFT-polymeroinnilla syntetisoituja polymeereja voidaan sellaisenaan käyttää kultananopartikkeleiden päällystämiseen. Kultananopartikkelit ovat erittäin kiinostavia mm. niiden stabiilisuuden ja ainutlaatuisten pintaominaisuuksien vuoksi. Kun amfifiilisiä polymeerejä kiinnitettiin kultapartikkelin pinnalle, sen liuos- ja optisia ominaisuuksia voitiin säädellä pH:n ja lämpötilan avulla. Tällaisilla kultananopartikkeleilla on sovelluksia mm. diagnostiikassa, sensoreina ja solukuvauksessa.

Host Rock Classification (HRC) system for nuclear waste disposal in crystalline bedrock

A new rock mass classification scheme, the Host Rock Classification system (HRC-system) has been developed for evaluating the suitability of volumes of rock mass for the disposal of high-level nuclear waste in Precambrian crystalline bedrock. To support the development of the system, the requirements of host rock to be used for disposal have been studied in detail and the significance of the various rock mass properties have been examined. The HRC-system considers both the long-term safety of the repository and the constructability in the rock mass. The system is specific to the KBS-3V disposal concept and can be used only at sites that have been evaluated to be suitable at the site scale. By using the HRC-system, it is possible to identify potentially suitable volumes within the site at several different scales (repository, tunnel and canister scales). The selection of the classification parameters to be included in the HRC-system is based on an extensive study on the rock mass properties and their various influences on the long-term safety, the constructability and the layout and location of the repository. The parameters proposed for the classification at the repository scale include fracture zones, strength/stress ratio, hydraulic conductivity and the Groundwater Chemistry Index. The parameters proposed for the classification at the tunnel scale include hydraulic conductivity, Q´ and fracture zones and the parameters proposed for the classification at the canister scale include hydraulic conductivity, Q´, fracture zones, fracture width (aperture + filling) and fracture trace length. The parameter values will be used to determine the suitability classes for the volumes of rock to be classified. The HRC-system includes four suitability classes at the repository and tunnel scales and three suitability classes at the canister scale and the classification process is linked to several important decisions regarding the location and acceptability of many components of the repository at all three scales. The HRC-system is, thereby, one possible design tool that aids in locating the different repository components into volumes of host rock that are more suitable than others and that are considered to fulfil the fundamental requirements set for the repository host rock. The generic HRC-system, which is the main result of this work, is also adjusted to the site-specific properties of the Olkiluoto site in Finland and the classification procedure is demonstrated by a test classification using data from Olkiluoto. Keywords: host rock, classification, HRC-system, nuclear waste disposal, long-term safety, constructability, KBS-3V, crystalline bedrock, Olkiluoto

Paleomagnetic and rock magnetic study with emphasis on the Precambrian intrusions and impact structures in Fennoscandia and South Africa

The importance of supercontinents in our understanding of the geological evolution of the planet Earth has been recently emphasized. The role of paleomagnetism in reconstructing lithospheric blocks in their ancient paleopositions is vital. Paleomagnetism is the only quantitative tool for providing ancient latitudes and azimuthal orientations of continents. It also yields information of content of the geomagnetic field in the past. In order to obtain a continuous record on the positions of continents, dated intrusive rocks are required in temporal progression. This is not always possible due to pulse-like occurrences of dykes. In this work we demonstrate that studies of meteorite impact-related rocks may fill some gaps in the paleomagnetic record. This dissertation is based on paleomagnetic and rock magnetic data obtained from samples of the Jänisjärvi impact structure (Russian Karelia, most recent 40Ar-39Ar age of 682 Ma), the Salla diabase dyke (North Finland, U-Pb 1122 Ma), the Valaam monzodioritic sill (Russian Karelia, U-Pb 1458 Ma), and the Vredefort impact structure (South Africa, 2023 Ma). The paleomagnetic study of Jänisjärvi samples was made in order to obtain a pole for Baltica, which lacks paleomagnetic data from 750 to ca. 600 Ma. The position of Baltica at ca. 700 Ma is relevant in order to verify whether the supercontinent Rodinia was already fragmented. The paleomagnetic study of the Salla dyke was conducted to examine the position of Baltica at the onset of supercontinent Rodinia's formation. The virtual geomagnetic pole (VGP) from Salla dyke provides hints that the Mesoproterozoic Baltica - Laurentia unity in the Hudsonland (Columbia, Nuna) supercontinent assembly may have lasted until 1.12 Ga. Moreover, the new VGP of Salla dyke provides new constraint on the timing of the rotation of Baltica relative to Laurentia (e.g. Gower et al., 1990). A paleomagnetic study of the Valaam sill was carried out in order to shed light into the question of existence of Baltica-Laurentia unity in the supercontinent Hudsonland. Combined with results from dyke complex of the Lake Ladoga region (Schehrbakova et al., 2008) a new robust paleomagnetic pole for Baltica is obtained. This pole places Baltica on a latitude of 10°. This low latitude location is supported also by Mesoproterozoic 1.5 1.3 Ga red-bed sedimentation (for example the Satakunta sandstone). The Vredefort impactite samples provide a well dated (2.02 Ga) pole for the Kaapvaal Craton. Rock magnetic data reveal unusually high Koenigsberger ratios (Q values) in all studied lithologies of the Vredefort dome. The high Q values are now first time also seen in samples from the Johannesburg Dome (ca. 120 km away) where there is no impact evidence. Thus, a direct causative link of high Q values to the Vredefort impact event can be ruled out.

Below-ground processes in meadow soil under elevated ozone and carbon dioxide : - Greenhouse gas fluxes, N cycling and microbial communities

This thesis focuses on how elevated CO2 and/or O3 affect the below-ground processes in semi-natural vegetation, with an emphasis on greenhouse gases, N cycling and microbial communities. Meadow mesocosms mimicking lowland hay meadows in Jokioinen, SW Finland, were enclosed in open-top chambers and exposed to ambient and elevated levels of O3 (40-50 ppb) and/or CO2 (+100 ppm) for three consecutive growing season, while chamberless plots were used as chamber controls. Chemical and microbiological analyses as well as laboratory incubations of the mesocosm soils under different treatments were used to study the effects of O3 and/or CO2. Artificially constructed mesocosms were also compared with natural meadows with regards to GHG fluxes and soil characteristics. In addition to research conducted at the ecosystem level (i.e. the mesocosm study), soil microbial communities were also examined in a pot experiment with monocultures of individual species. By comparing mesocosms with similar natural plant assemblage, it was possible to demonstrate that artificial mesocosms simulated natural habitats, even though some differences were found in the CH4 oxidation rate, soil mineral N, and total C and N concentrations in the soil. After three growing seasons of fumigations, the fluxes of N2O, CH4, and CO2 were decreased in the NF+O3 treatment, and the soil NH4+-N and mineral N concentrations were lower in the NF+O3 treatment than in the NF control treatment. The mesocosm soil microbial communities were affected negatively by the NF+O3 treatment, as the total, bacterial, actinobacterial, and fungal PLFA biomasses as well as the fungal:bacterial biomass ratio decreased under elevated O3. In the pot survey, O3 decreased the total, bacterial, actinobacterial, and mycorrhizal PLFA biomasses in the bulk soil and affected the microbial community structure in the rhizosphere of L. pratensis, whereas the bulk soil and rhizosphere of the other monoculture, A. capillaris, remained unaffected by O3. Elevated CO2 caused only minor and insignificant changes in the GHG fluxes, N cycling, and the microbial community structure. In the present study, the below-ground processes were modified after three years of moderate O3 enhancement. A tentative conclusion is that a decrease in N availability may have feedback effects on plant growth and competition and affect the N cycling of the whole meadow ecosystem. Ecosystem level changes occur slowly, and multiplication of the responses might be expected in the long run.

Effects of recreational use and fragmentation on the understorey vegetation and soil microbial communities of urban forests in southern Finland

The impacts of fragmentation and recreational use on the hemiboreal urban forest understorey vegetation and the microbial community of the humus layer (the phospholipid fatty acid (PLFA) pattern, microbial biomass and microbial activity, measured as basal respiration) were examined in the greater Helsinki area, southern Finland. Trampling tolerance of 1) herb-rich OMT, 2) mesic MT, and 3) sub-xeric VT forests (in decreasing order of fertility) was studied by comparing relative understorey vegetation cover (urban/untrampled reference ratio) of the three forest types. The trampling tolerance of forest vegetation increased with the productivity of the site (sub-xeric < mesic < herb-rich). Wear of understorey vegetation correlated positively with the number of residents (i.e., recreational pressure) around the forest patch. An increase of 15000 residents within a radius of 1 km around a forest patch was associated with ca. 30% decrease in the relative understorey vegetation cover. The cover of dwarf shrub Vaccinium myrtillus in particular decreased with increasing levels of wear. The cover of mosses in urban forests was less than half of that in untrampled reference areas. Cover of tree saplings, mainly Sorbus aucuparia, and some resilient herbs was higher than in the reference areas. In small urban forest fragments, broad-leaved trees, grasses and herbs were more abundant and mosses were scarcer than in larger urban forest areas. Thus, due to trampling and edge effects, resilient herb and grass species are replacing sensitive dwarf shrubs, mosses and lichens in urban forests. Differences in the soil microbial community structure were found between paths and untrampled areas and the effects of paths extended more than one meter from the paths. Paths supported approximately 25-30% higher microbial biomass with a transition zone of at least 1 m from the path edge. However, microbial activity per unit of biomass was lower on paths than in untrampled areas. Furthermore, microbial biomass and activity were 30-45% lower at the first 20 m into the forest fragments, due to low moisture content of humus near the edge. The decreased microbial activity detected at forest edges and paths implies decreased litter decomposition rates, and thus, a change in nutrient cycling. Changes in the decomposition and nutrient supply may in turn affect the diversity and function of plant communities in urban forests. Keywords: boreal forest vegetation, edge effects, phospholipid fatty acids, trampling, urban woodlands, wear

Microbial communities in Pb contaminated boreal forest soil

Lead contamination in the environment is of particular concern, as it is a known toxin. Until recently, however, much less attention has been given to the local contamination caused by activities at shooting ranges compared to large-scale industrial contamination. In Finland, more than 500 tons of Pb is produced each year for shotgun ammunition. The contaminant threatens various organisms, ground water and the health of human populations. However, the forest at shooting ranges usually shows no visible sign of stress compared to nearby clean environments. The aboveground biota normally reflects the belowground ecosystem. Thus, the soil microbial communities appear to bear strong resistance to contamination, despite the influence of lead. The studies forming this thesis investigated a shooting range site at Hälvälä in Southern Finland, which is heavily contaminated by lead pellets. Previously it was experimentally shown that the growth of grasses and degradation of litter are retarded. Measurements of acute toxicity of the contaminated soil or soil extracts gave conflicting results, as enchytraeid worms used as toxicity reporters were strongly affected, while reporter bacteria showed no or very minor decreases in viability. Measurements using sensitive inducible luminescent reporter bacteria suggested that the bioavailability of lead in the soil is indeed low, and this notion was supported by the very low water extractability of the lead. Nevertheless, the frequency of lead-resistant cultivable bacteria was elevated based on the isolation of cultivable strains. The bacterial and fungal diversity in heavily lead contaminated shooting sectors were compared with those of pristine sections of the shooting range area. The bacterial 16S rRNA gene and fungal ITS rRNA gene were amplified, cloned and sequenced using total DNA extracted from the soil humus layer as the template. Altogether, 917 sequenced bacterial clones and 649 sequenced fungal clones revealed a high soil microbial diversity. No effect of lead contamination was found on bacterial richness or diversity, while fungal richness and diversity significantly differed between lead contaminated and clean control areas. However, even in the case of fungi, genera that were deemed sensitive were not totally absent from the contaminated area: only their relative frequency was significantly reduced. Some operational taxonomic units (OTUs) assigned to Basidiomycota were clearly affected, and were much rarer in the lead contaminated areas. The studies of this thesis surveyed EcM sporocarps, analyzed morphotyped EcM root tips by direct sequencing, and 454-pyrosequenced fungal communities in in-growth bags. A total of 32 EcM fungi that formed conspicuous sporocarps, 27 EcM fungal OTUs from 294 root tips, and 116 EcM fungal OTUs from a total of 8 194 ITS2 454 sequences were recorded. The ordination analyses by non-parametric multidimensional scaling (NMS) indicated that Pb enrichment induced a shift in the EcM community composition. This was visible as indicative trends in the sporocarp and root tip datasets, but explicitly clear in the communities observed in the in-growth bags. The compositional shift in the EcM community was mainly attributable to an increase in the frequencies of OTUs assigned to the genus Thelephora, and to a decrease in the OTUs assigned to Pseudotomentella, Suillus and Tylospora in Pb-contaminated areas when compared to the control. The enrichment of Thelephora in contaminated areas was also observed when examining the total fungal communities in soil using DNA cloning and sequencing technology. While the compositional shifts are clear, their functional consequences for the dominant trees or soil ecosystem remain undetermined. The results indicate that at the Hälvälä shooting range, lead influences the fungal communities but not the bacterial communities. The forest ecosystem shows apparent functional redundancy, since no significant effects were seen on forest trees. Recently, by means of 454 pyrosequencing , the amount of sequences in a single analysis run can be up to one million. It has been applied in microbial ecology studies to characterize microbial communities. The handling of sequence data with traditional programs is becoming difficult and exceedingly time consuming, and novel tools are needed to handle the vast amounts of data being generated. The field of microbial ecology has recently benefited from the availability of a number of tools for describing and comparing microbial communities using robust statistical methods. However, although these programs provide methods for rapid calculation, it has become necessary to make them more amenable to larger datasets and numbers of samples from pyrosequencing. As part of this thesis, a new program was developed, MuSSA (Multi-Sample Sequence Analyser), to handle sequence data from novel high-throughput sequencing approaches in microbial community analyses. The greatest advantage of the program is that large volumes of sequence data can be manipulated, and general OTU series with a frequency value can be calculated among a large number of samples.