Rearing strategies of young dairy calves in relation to production, behaviour and welfare

Vasikoiden kasvatus yksilökarsinoissa, imemismahdollisuuden puute maitojuoton yhteydessä sekä pienet juomamäärät ovat tekijöitä, jotka mahdollisesti voivat vähentää vasikoiden hyvinvointia. Vasikoiden kasvatukseen etsitäänkin uusia tapoja, joissa eläinten käyttäytymistarpeet ja hyvinvointi otetaan entistä paremmin huomioon. Tässä väitöskirjassa vasikoiden kasvatusta on tarkasteltu sekä tuotannon että vasikoiden käyttäytymisen ja hyvinvoinnin kannalta. Väitöskirja koostuu kolmesta kokeesta, joista ensimmäisessä tutkittiin vasikoiden kasvatusta ryhmäkarsinoissa ulkona tai sisällä ja vasikoiden kasvatusta sisällä ryhmä- tai yksilökarsinoissa. Toisessa kokeessa vasikoiden annettiin imeä emiään rajoitetusti lypsyn jälkeen viiden tai kahdeksan viikon ajan ja kolmannessa selvitettiin vasikoiden veden juontia, kun vasikat saivat juomarehua vapaasti. Lisäksi kokeiden yhdistetystä aineistosta analysoitiin eri rehujen syöntimäärien suhdetta sekä rehujen vaikutusta kasvuun ennen ja jälkeen maidosta vieroituksen. Tutkimuksessa todettiin, että vasikoita voi ryhmässä kasvattaa kylmissä ja vaihtelevissa sääoloissa ulkona, kunhan ne hoidetaan ja ruokitaan erittäin huolellisesti. Kylmällä ilmalla vasikat saattavat kuitenkin syödä väkirehua vähemmän varsinkin, jos ruokailupaikka on ulkona ja makuualue sisällä. Ryhmässä kasvaneet vasikat aloittivat sekä kuivien rehujen syönnin että märehtimisen nuorempina kuin yksilökarsinassa kasvaneet. Ryhmissä esiintyvää käyttäytymisongelmaa, toisten vasikoiden imemistä, voidaan vähentää hoito- ja ruokintamenetelmillä. Annettaessa vasikoiden imeä emiään rajoitetusti lypsyn jälkeen vasikat oppivat imemään emiään hyvin nopeasti. Lypsytyö vaikeutui muutamien lehmien kohdalla, sillä ne pidättivät maitoa lypsettäessä. Saadessaan imeä rajoitetusti vasikat imivät suurehkoja maitomääriä kerrallaan. Vieroittaminen suurilta maitomääriltä viiden viikon iässä oli kuitenkin liian aikaista, koska vasikat eivät vielä syöneet riittävästi kuivia rehuja. Vieroitus emästä niin viiden kuin kahdeksankin viikon iässä aiheutti vasikoissa levottomuutta ja ääntelyn lisääntymistä. Saadessaan hapatettua juomarehua vapaasti vasikat joivat keskimäärin vain vähän vettä, olipa vesilähteenä avoin ämpäri tai vesinippa. Vasikoiden välillä oli suurta vaihtelua veden juontimäärissä. Viikkoa ennen maidosta vieroitusta vasikat joivat 0-3 l vettä päivässä. Vasikat joivat nipasta kerrallaan vähemmän vettä kuin ämpäristä, ja käyttivät enemmän aikaa päivässä veden juomiseen kuin vesiämpäristä juoneet vasikat. Suurin osa vasikoista joi vettä juomanipoista erikoisella tavalla esimerkiksi painamalla nippaa otsalla ja juomalla tippuvaa vettä. Vesinipat voivat olla siis vasikoille joko vaikeita tai epämukavia käyttää. Vasikoiden juoman maitomäärän lisääntyessä kasvu lisääntyy selvästi. Runsas maidon juominen vähentää kuitenkin kuivien rehujen syöntiä ja vieroitusvaiheessa kasvu voi hidastua. Vasikat olisikin tärkeää vieroittaa vähitellen, ettei muutoksia kasvuun tulisi. Syönti- ja kasvutulokset eivät aina anna oikeaa kuvaa kasvatusmenetelmien eroista eläinten hyvinvoinnin kannalta. Käyttäytyminen on herkkä hyvinvoinnin mittari ja se tulisikin aina huomioida eri kasvatusmenetelmiä arvioitaessa. .

Nutrition and Nutritional Care of Elderly People in Finnish Nursing Homes and Hospitals

Background: Malnutrition is a common problem for residents of nursing homes and long-term care hospitals. It has a negative influence on elderly residents and patients health and quality of life. Nutritional care seems to have a positive effect on elderly individuals nutritional status and well-being. Studies of Finnish elderly people s nutrition and nutritional care in institutions are scarce. Objectives: The primary aim was to investigate the nutritional status and its associated factors of elderly nursing home residents and long-term care patients in Finland. In particular, to find out, if the nursing or nutritional care factors are associated with the nutritional status, and how do carers and nurses recognize malnutrition. A further aim was to assess the energy and nutrient intake of the residents of dementia wards. A final objective was to find out, if the nutrition training of professionals leads to changes in their knowledge and further translate into better nutrition for the aged residents of dementia wards. Subjects and methods: The residents (n=2114) and patients (n=1043) nutritional status was assessed in all studies using the Mini Nutritional Assessment test (MNA). Information was gathered in a questionnaire on residents and patients daily routines providing nutritional care. Residents energy and nutrient intake (n=23; n=21) in dementia wards were determined over three days by the precise weighing method. Constructive learning theory was the basis for educating the professionals (n=28). A half-structured questionnaire was used to assess professionals learning. Studies I-IV were cross-sectional studies whereas study V was an intervention study. Results: Malnutrition was common among elderly residents and patients living in nursing homes and hospitals in Finland. According to the MNA, 11% to 57% of the studied elderly people suffered from malnutrition, and 40-89% were at risk of malnutrition, whereas only 0-16% had a good nutritional status. Resident- and patient-related factors such as dementia, impaired ADL (Activities of Daily Living), swallowing difficulties and constipation mainly explained the malnutrition, but also some nutritional care related factors, such as eating less than half of the offered food portion and not receiving snacks were also related to malnutrition. The intake of energy and some nutrients by the residents of dementia wards were lower than those recommended, although the offered food contained enough energy and nutrients. The proportion of residents receiving vitamin D supplementation was low, although there is a recommendation and known benefits for the adequate intake of vitamin D. Nurses recognized malnutrition poorly, only one in four (26.7%) of the actual cases. Keeping and analysing food diaries and reflecting on nutritional issues in small group discussions were effective training methods for professionals. The nutrition education of professionals had a positive impact on the energy and protein intake, BMIs, and the MNA scores of some residents in dementia wards. Conclusions: Malnutrition was common among elderly residents and patients living in nursing homes and hospitals in Finland. Although residents- and patient related factors mainly explained malnutrition, nurses recognized malnutrition poorly and nutritional care possibilities were in minor use. Professionals nutrition education had a positive impact on the nutrition of elderly residents. Further studies describing successful nutritional care and nutrition education of professionals are needed.

The effects of environmental factors on biomass and microcystin production by the freshwater cyanobacterial genera Microcystis and Anabaena

Several cyanobacterial genera produce the hepatotoxins, microcystins. Microcystins are produced only in cells that have microcystin synthetase gene (mcy) clusters, which encode enzyme complexes involved in microcystin biosynthesis. Microcystin-producing and nonmicrocystin-producing genotypes of single cyanobacterial genus may occur simultaneously in situ. Previously, the effects of environmental factors on the growth and microcystin production of cyanobacteria have mainly been studied by means of isolated cyanobacteria cultures in the laboratory. Studies in the field have been difficult, owing to the lack of methods to identify and quantify the different genotypes. In this study, genus-specific microcystin synthetase E (mcyE) gene primers were designed and a method to identify and quantify the mcyE copy numbers was developed and used in situ. Microcystis and Anabaena mcyE genes were observed in two Finnish lakes. Microcystis appeared to be the most abundant microcystin producer in Lake Tuusulanjärvi and in one basin of Lake Hiidenvesi. Because the most potent microcystin-producing genus of a lake can be identified, it will be possible in the future to design genus-targeted strategies for lake restoration. Effects of P and N concentrations on the biomass of microcystin-producing and nonmicrocystin-producing Microcystis strains and an Anabaena strain were studied in cultures. P and N concentrations and their combined effect increased cyanobacterial biomass of all Microcystis strains. The biomass of microcystin-producing Microcystis was higher than that of nonmicrocystin-producing strains at high nutrient concentrations. The P concentration increased Anabaena biomass, but the effect of N concentration was statistically insignificant for growth yield, probably due to the ability of the genus to fix molecular N2. P and N concentrations and combined nutrients caused an increase in cellular microcystin concentrations of the Microcystis strain cultivated in chemostat cultures. Cyanobacteria are able to hydrolyse nutrients from organic matter through extracellular enzyme activities. Leucine aminopeptidase (LAP) activity was observed in an axenic N2-fixing Anabaena strain grown in batch cultures. The P concentration caused a statistically significant increase in LAP activity, whereas the effect of N concentration was insignificant. The highest LAP activities were observed in the most eutrophic basins of Lake Hiidenvesi. LAP activity probably originated mostly from attached heterotrophic bacteria and less from cyanobacteria.

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

Genetic diversity and microcystin production by Anabaena in the Gulf of Finland, Baltic Sea

Syanobakteerit (sinilevät) ovat olleet Itämeressä koko nykymuotoisen Itämeren ajan, sillä paleolimnologiset todisteet niiden olemassaolosta Itämeren alueella ovat noin 7000 vuoden takaa. Syanobakteerien massaesiintymät eli kukinnat ovat kuitenkin sekä levinneet laajemmille alueille että tulleet voimakkaimmiksi viimeisten vuosikymmenien aikana. Tähän on osasyynä ihmisten aiheuttama kuormitus, joka rehevöittää Itämerta. Suomenlahti, jota tämä tutkimus käsittelee, on kärsinyt tästä rehevöitymiskehityksestä muita Itämeren altaita enemmän. Syanobakteerit muodostavat jokakesäisiä kukintoja Suomenlahdella - niin sen avomerialueilla kuin rannoillakin. Yleisimmät kukintoja muodostavat syanobakteerisuvut ovat Nodularia, Anabaena ja Aphanizomenon. Kukinnat aiheuttavat paitsi esteettistä haittaa myös terveydellisen riskitekijän. Niiden myrkyllisyys liitetään usein Nodularia-suvun tuottamaan nodulariini-maksamyrkkyyn. Itämeren Aphanizomenon-suvun on todettu olevan myrkytön. Vaikka Itämeren kukintoja aiheuttavista Nodularia- ja Aphanizomenon-syanobakteereista tiedetään varsin paljon, on molekyylimenetelmiin pohjautuva syanobakteeritutkimus ohittanut Itämeren Anabaena-suvun monelta osin. Tämän työn tarkoituksena oli syventää käsitystämme Itämeren Anabaena-syanobakteerista, sen mahdollisesta myrkyllisyydestä, geneettisestä monimuotoisuudesta ja fylogeneettisista sukulaisuussuhteista. Tässä työssä eristettiin 49 planktista Anabaena-kantaa, joista viisi tuottivat mikrokystiinejä. Tämä oli ensimmäinen yksiselitteinen todiste, että Itämeren Anabaena tuottaa maksamyrkyllisiä mikrokystiini-yhdisteitä. Jokainen eristetty myrkyllinen Anabaena-kanta tuotti useita mikrokystiini-variantteja. Lisäksi mikrokystiinejä löydettiin kukintanäytteistä, joissa oli myrkkyä syntetisoivia geenejä sisältäneitä Anabaena-syanobakteereita. Myrkkyjä löydettiin molempina tutkimusvuosina 2003 ja 2004. Myrkkyjen esiintyminen ei siten ollut vain yksittäinen ilmiö. Tässä työssä saimme viitteitä siitä, että maksamyrkyllinen Anabaena-syanobakteeri esiintyisi vähäsuolaisissa vesissä. Tämä riippuvuussuhde jää kuitenkin tulevien tutkimuksien selvitettäväksi. Tässä työssä havaittiin mikrokystiinisyntetaasi-geenien inaktivoituminen Itämeren Anabaena-kannassa ja kukintanäytteissä. Kuvasimme Anabaena-kannan mikrokystiinisyntetaasigeenien sisältä insertioita, jotka hyvin todennäköisesti inaktivoivat myrkyntuoton. Insertion sisältäneeltä kannalta löysimme kuitenkin kaikki mikrokystiinisyntetaasigeenit osoittaen, että geenien olemassaolo ei välttämättä varmista kannan mikrokystiinintuottoa. Mielenkiintoista oli se, että inaktivaation aiheuttavia insertioita löytyi kukintanäytteistä molemmilta tutkimusvuosilta. Vastaavia insertioita ei kuitenkaan löydetty makean veden Anabaena-kannoista tai järvinäytteistä. On yleistä, että syanobakteerikukinnoista löytyy usean syanobakteerisuvun edustajia. Myrkyllisiä sukuja tai lajeja ei voida kuitenkaan erottaa mikroskooppisesti myrkyttömistä. Käsillä olevassa tutkimuksessa kehitettiin molekyylimenetelmä, jolla on mahdollista määrittää kukinnan mahdollisesti maksamyrkylliset syanobakteerisuvut. Tätä menetelmää sovellettiin Itämeren kukintojen tutkimiseen. Itämeren pintavesistä ja ranta-alueiden pohjasta eristetyt Anabaena-kannat osoittautuivat geneettisesti monimuotoisiksi. Tämä Anabaena-syanobakteerien geneettinen monimuotoisuus vahvistettiin monistamalla geenejä suoraan kukintanäytteistä ilman kantojen eristystä. Makeiden vesien ja Itämeren Anabaena-kannat ovat geneettisesti hyvin samankaltaisia. Geneettisissä vertailuissa kävi kuitenkin ilmi, että pohjassa elävien Anabaena-kantojen geneettinen monimuotoisuus oli suurempaa kuin pintavesistä eristettyjen kantojen. Itämeren Anabaena-kantojen sekvenssit muodostivat omia ryhmiä sukupuun sisällä, jolloin on mahdollista, että nämä edustavat Itämeren omia Anabaena-ekotyyppejä. Tämä tutkimus oli ensimmäinen, jossa uusin molekyylimenetelmin systemaattisesti selvitettiin Itämeren Anabaena-syanobakteerin geneettistä populaatiorakennetta, fylogeniaa ja myrkyntuottoa. Tulevaisuudessa monitorointitutkimuksissa on otettava huomioon myös Itämeren Anabaena-syanobakteerin mahdollinen maksamyrkyntuotto – erityisesti vähäsuolaisemmilla rannikkovesillä.

Biodiversity and Phylogeny of Planktic Cyanobacteria in Temperate Freshwater Lakes

Currently, the classification used for cyanobacteria is based mainly on morphology. In many cases the classification is known to be incongruent with the phylogeny of cyanobacteria. The evaluation of this classification is complicated by the fact that numerous strains are only described morphologically and have not been isolated. Moreover, the phenotype of many cyanobacterial strains alters during prolonged laboratory cultivation. In this thesis, cyanobacterial strains were isolated from lakes (mainly Lake Tuusulanjärvi) and both morphology and phylogeny of the isolates were investigated. The cyanobacterial community composition in Lake Tuusulanjärvi was followed for two years in order to relate the success of cyanobacterial phenotypes and genotypes to environmental conditions. In addition, molecular biological methods were compared with traditional microscopic enumeration and their ability and usefulness in describing the cyanobacterial diversity was evaluated. The Anabaena, Aphanizomenon, and Trichormus strains were genetically heterogeneous and polyphyletic. The phylogenetic relationships of the heterocytous cyanobacteria were not congruent with their classification. In contrast to heterocytous cyanobacteria, the phylogenetic relationships of the Snowella and Woronichinia strains, which had not been studied before this thesis, reflected the morphology of strains and followed their current classification. The Snowella strains formed a monophyletic cluster, which was most closely related to the Woronichinia strain. In addition, a new cluster of thin, filamentous cyanobacterial strains identified as Limnothrix redekei was revealed. This cluster was not closely related to any other known cyanobacteria. The cyanobacterial community composition in Lake Tuusulanjärvi was studied with molecular methods [denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE) and cloning of the 16S rRNA gene], through enumerations of cyanobacteria under microscope, and by strain isolations. Microcystis, Anabaena/Aphanizomenon, and Synechococcus were the major groups in the cyanobacterial community in Lake Tuusulanjärvi during the two-year monitoring period. These groups showed seasonal succession, and their success was related to different environmental conditions. The major groups of the cyanobacterial community were detected by all used methods. However, cloning gave higher estimates than microscopy for the proportions of heterocytous cyanobacteria and Synechococcus. The differences were probably caused by the high 16S rRNA gene copy numbers in heterotrophic cyanobacteria and by problems in the identification and detection of unicellular cyanobacteria.

Lake sediment research as a part of lake management - case studies and implications from southern Finland

In Finland one of the most important current issues in the environmental management is the quality of surface waters. The increasing social importance of lakes and water systems has generated wide-ranging interest in lake restoration and management, concerning especially lakes suffering from eutrophication, but also from other environmental impacts. Most of the factors deteriorating the water quality in Finnish lakes are connected to human activities. Especially since the 1940's, the intensified farming practices and conduction of sewage waters from scattered settlements, cottages and industry have affected the lakes, which simultaneously have developed in to recreational areas for a growing number of people. Therefore, this study was focused on small lakes, which are human impacted, located close to settlement areas and have a significant value for local population. The aim of this thesis was to obtain information from lake sediment records for on-going lake restoration activities and to prove that a well planned, properly focused lake sediment study is an essential part of the work related to evaluation, target consideration and restoration of Finnish lakes. Altogether 11 lakes were studied. The study of Lake Kaljasjärvi was related to the gradual eutrophication of the lake. In lakes Ormajärvi, Suolijärvi, Lehee, Pyhäjärvi and Iso-Roine the main focus was on sediment mapping, as well as on the long term changes of the sedimentation, which were compared to Lake Pääjärvi. In Lake Hormajärvi the role of different kind of sedimentation environments in the eutrophication development of the lake's two basins were compared. Lake Orijärvi has not been eutrophied, but the ore exploitation and related acid main drainage from the catchment area have influenced the lake drastically and the changes caused by metal load were investigated. The twin lakes Etujärvi and Takajärvi are slightly eutrophied, but also suffer problems associated with the erosion of the substantial peat accumulations covering the fringe areas of the lakes. These peat accumulations are related to Holocene water level changes, which were investigated. The methods used were chosen case-specifically for each lake. In general, acoustic soundings of the lakes, detailed description of the nature of the sediment and determinations of the physical properties of the sediment, such as water content, loss on ignition and magnetic susceptibility were used, as was grain size analysis. A wide set of chemical analyses was also used. Diatom and chrysophycean cyst analyses were applied, and the diatom inferred total phosphorus content was reconstructed. The results of these studies prove, that the ideal lake sediment study, as a part of a lake management project, should be two-phased. In the first phase, thoroughgoing mapping of sedimentation patterns should be carried out by soundings and adequate corings. The actual sampling, based on the preliminary results, must include at least one long core from the main sedimentation basin for the determining the natural background state of the lake. The recent, artificially impacted development of the lake can then be determined by short-core and surface sediment studies. The sampling must be focused on the basis of the sediment mapping again, and it should represent all different sedimentation environments and bottom dynamic zones, considering the inlets and outlets, as well as the effects of possible point loaders of the lake. In practice, the budget of the lake management projects of is usually limited and only the most essential work and analyses can be carried out. The set of chemical and biological analyses and dating methods must therefore been thoroughly considered and adapted to the specific management problem. The results show also, that information obtained from a properly performed sediment study enhances the planning of the restoration, makes possible to define the target of the remediation activities and improves the cost-efficiency of the project.

Parisuhdetyössä toimivien vapaaehtoisten motivaatio ja sitoutuminen : Tutkimus HNMKY:n parisuhderyhmien ryhmänjohtajista

Tutkimuksen tarkoituksena on tarkastella kristillisessä parisuhdetyössä toimivien, HNMKY:n vapaaehtoisten ryhmänjohtajien motivaatiota ja sitoutumista sekä näiden välistä yhteyttä. Tutkimuksessa selvitettiin, keitä HNMKY:n avioliittoleirin vapaaehtoiset ryhmänjohtajat ovat, mitkä ovat heidän motivaatiot ryhmänvetäjinä sekä, mihin he ovat sitoutuneet ja, mikä heitä sitouttaa. Tutkimuksessa tarkasteltiin erityisesti arvoihin ja organisaatioon sitoutumista. Tutkimuksen empiirinen aineisto koostui Paremman avioliiton perheleirien 2007 ja 2008 vapaaehtoisien parisuhderyhmien ryhmänjohtajina toimineilta kerätystä kyselyaineistosta (N=163). Tutkimusote oli kvantitatiivinen. Teoreettinen viitekehys muodostui motiivien osalta Claryn ja kumppaneiden kehittelemästä The Volunteer Functions Inventory -mallista (VFI), joka on kehitetty vapaaehtoisten motiivien mittaamiseen sekä muusta aiemmasta motiivitutkimuksesta. Sitoutumisen osalta teoreettinen viitekehys muodostui vapaaehtoisten sitoutumiseen liittyvästä teoriasta sekä aiemmasta sitoutumisen tutkimuksesta. Parisuhdetyön ryhmänvetäjiltä löydettiin faktorianalyyseilla aiemmasta tutkimuksesta osittain poiketen neljä erilaista motivaatiota: 1) Oman parisuhteen hoito, 2) Auttamisen arvot, 3) Itselle saaminen sekä 4) Toimiminen yhdessä. Merkittävin vapaaehtoisuuteen motivoiva tekijä oli Oman parisuhteen hoito, joka sisälsi oman parisuhteen hoidon lisäksi omien vaikeuksien käsittelyä sekä vertaistukeen liittyviä motivaatioita. Auttamisen arvot sisälsivät toisten auttamisen tärkeyden sekä kristilliset arvot. Itselle saaminen piti sisällä oppimismotiiveja sekä omat vaikeudet motiiveja. Toimiminen yhdessä käsittää itsetuntomotiiveja ja sosiaalisia motiiveja. Näistä Itselle saaminen ja Toimiminen yhdessä liittyivät merkittävästi toisiinsa. Ryhmänvetäjiltä löydettiin faktorianalyyseilla neljä erilaista sitotuttavaa tekijää: 1) Saatu tuki, 2) Osa identiteettiä, 3) Palkitsevuus sekä 4) Onnistuminen auttamisessa. Merkittävin syy vapaaehtoisuuteen sitoutumiseen on Saatu tuki, joka sisältää sekä HNMKY:ltä että myös muilta ryhmänjohtajilta saadun tuen. Osa identiteettiä sisältää sen, että ryhmänjohtamisesta on tullut osa minua, ja että toiminta on vahvistanut itsetuntoa sekä sopii elämäntilanteeseen. Tähän sisältyi myös toisten auttamisen tärkeys. Sitouttavista tekijöistä vahvimmin toisiinsa liittyvät Saatu tuki ja Osa identiteettiä. Motivaatio ja sitoutuminen liittyvät monella tavoin toisiinsa. Merkittävimmin toisiinsa liittyvät motivaatiossa Auttamisen arvot ja sitoutumisessa Osa identiteettiä. Näille ihmisille auttamisen arvoissa tärkeää ovat kristillisten arvojen edistäminen parisuhdetyössä sekä merkittävien asioiden tekeminen itselle tärkeässä tehtävässä. Heitä motivoi toisten auttaminen ja sama asia sitouttaa heitä myös vapaaehtoiseen parisuhdetyöhön. Niitä ryhmänjohtajia, joita motivoi vapaaehtoistoimintaan oma parisuhteen hoito, sitouttaa tähän työhön sen palkitsevuus. Niitä, joita motivoivat Auttamisen arvot tai Itselle saaminen, sitouttaa Saatu tuki, Osa identiteettiä ja Palkitsevuus. Kun motivoivana tekijänä on Toiminen yhdessä, silloin sitouttaa Saatu tuki ja Osa identiteettiä. Ryhmänjohtajat ovat erittäin sitoutuneita HNMKY:n arvoihin ja opetukseen. Vastaajille on erittäin merkittävää kristillisten arvojen edistäminen parisuhdetyössä. Kristillisyyden ja sen arvojen merkityksellisyys, auttamisen sekä oman parisuhteen ja perheen tärkeys liittyvät toisiinsa. Avainsanat – Nyckelord Vapaaehtoistyö, motiivit, sitoutuminen, parisuhde Säilytyspaikka – Förvaringställe Teologisen tiedekunnan kirjasto

Psykoottisen mielenterveyspotilaan uskonnonvapaus

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää psykoottisen mielenterveyspotilaan uskonnonvapautta. Tutkimuskysymyksiä on kolme: Millä perusteilla psykoottisen potilaan uskonnonvapaus on turvattu ja millä perusteilla sitä rajoitetaan? Miten psykoottinen ja uskonnollinen todellisuudentulkinta eroavat toisistaan? Vaarantaako psykiatriseen todellisuudentulkintaan perustuva hoito potilaan negatiivisen uskonnonvapauden eli oikeuden elää ilman uskontoa? Tutkimusmetodina on systemaattinen analyysi. Lähteet ovat perustusoikeudet, mielenterveyslaki, potilaslaki, YK:n Principles for the protection of persons with mental illness and the improvement of mental health care, Maailman psykiatriyhdistyksen Madridin julistus ja Suomen mielenterveysseuran Mielenterveyspotilaan oikeudet. Uskonnonvapautta tarkastellaan tässä tutkimuksessa kahden eri vapauskäsityksen näkökulmasta: ulkoisena vapautena, joka edellyttää kompetenssia ja autenttisuutta, sekä ulkoisen ja sisäisen vapauden summana, johon kompetenssi ja autenttisuus sisältyvät. Psykoottisella potilaalla on ihmisyytensä ja kansalaisuutensa perusteella lähtökohtaisesti täysi uskonnonvapaus, mutta sitä voidaan rajoittaa. Jos uskonnonvapaus ymmärretään ulkoiseksi vapaudeksi, rajoittaa psykoottisen potilaan uskonnonvapautta tahdosta riippumattomassa hoidossa hänen terveytensä ja turvallisuutensa suojaaminen. Uskonnonvapauden rajoittaminen voidaan perustella sillä, ettei psykoottinen potilas täytä uskonnonvapauden edellytyksiä eli kompetenssia ja autenttisuutta, sillä, että potilaan terveyteen ja turvallisuuteen liittyvät oikeudet priorisoidaan uskonnonvapauden yläpuolelle sekä sillä, että pyritään terveyshyötyyn. Jos uskonnonvapaus ymmärretään ulkoisen ja sisäisen vapauden summaksi, on psykoosi uskonnonvapautta rajoittava tekijä, koska se tekee yksilöstä epäautenttisen ja puuttuu hänen kompetenssiinsa. Psykoosin (myös tahdosta riippumaton) hoito voidaan ymmärtää tällöin yritykseksi palauttaa uskonnonvapaus. Rajoittamalla ulkoista uskonnonvapautta pyritään maksimoimaan ulkoisen ja sisäisen uskonnonvapauden summa. Vaikka psykoottisella ja uskonnollisella todellisuudentulkinnalla on yhtäläisyyksiä, niiden toisistaan erottaminen on tärkeää, koska yksilöllä, jonka todellisuudentulkinta määritellään psykoottiseksi, on oikeus saada hoitoa, kun taas yksilön uskonnollista todellisuudentulkintaa suojaa uskonnonvapaus eikä sitä saa hoitaa sairautena. Lähteiden mukaan psykoottisen ja uskonnollisen todellisuudentulkinnan toisistaan erottaminen diagnostisten kriteerien ja lääketieteellisen tiedon avulla on lääkärin tehtävä. Tutkimuksessani esitän kaksi periaatetta, joiden avulla todellisuudentulkinnat voidaan erottaa toisistaan. Yksinäinen puu ei pala -periaatteen mukaan yksilön todellisuudentulkinta on uskonnollinen, mikäli se jaetaan jossain yhteisössä. Hedelmistään puu tunnetaan -periaatteen mukaan yksilön todellisuudentulkinta on uskonnollinen, mikäli sen terveydelliset ja sosiaaliset seuraukset ovat hyvät. Antipsykiatrinen kritiikki väittää psykiatrian olevan uskonto. Jos väite on tosi, puututaan tahdosta riippumattomassa hoidossa yksilön oikeuteen elää ilman uskontoa, sillä ko. hoidossa olevan psykoottisen potilaan on pakko suostua siihen, että häntä hoidetaan psykiatrian arvojen ja todellisuudentulkinnan mukaan. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että jos psykiatria määritellään uskonnoksi, uskonnon käsite kärsii inflaation. Koska psykoottisen potilaan uskonnonvapaus on pohjimmiltaan eettinen kysymys, on tärkeää myöntää psykiatrian arvosidonnaisuus. Tällöin voidaan tehdä tietoisesti moraalisia päätöksiä ja kantaa moraalinen vastuu esimerkiksi diagnoosin määrittelyssä. Psykiatrian voidaan katsoa perustuvan universaaleihin arvoihin samalla tavalla kuin ihmisoikeuksienkin.

Context-dependent mate choice in the sand goby, Pomatoschistus minutus

The results presented in this thesis show that all females of a given population do not necessarily choose similar mating partners. Specifically, partner preferences of a fish, the sand goby (Pomatoschistus minutus), varied among individual females and depended on the social context at the time of choice. I also show that females assess multiple mate choice cues simultaneously; partner preferences were based more strongly on an interaction effect between different choice cues than on any individual cue. Furthermore, I found that preferred matings involved fitness benefits in the form of increased offspring success, but these benefits were not significantly affected by mate compatibility. Hence, mate choice for partner compatibility does not appear to be an important determinant of the observed variation in female mate preferences in this species. The context-dependency of female mating preferences revealed is relevant to how genetic variation in sexually selected traits might be maintained: as the mating success of a certain male type varies according to the choice context, directional sexual selection on male traits is shown to be less intense than generally thought making for a slower loss of genetic variation in these traits. Mating preferences of sand gobies were assessed by giving females a binary choice between males that differed in body size and/or other focus traits. These association preferences were found to be sexually motivated, repeatable and to correspond to actual mating decisions.

Maintaining plant species richness by cattle grazing - mesic semi-natural grasslands as focal habitats

Semi-natural grasslands are the most important agricultural areas for biodiversity. The present study investigates the effects of traditional livestock grazing and mowing on plant species richness, the main emphasis being on cattle grazing in mesic semi-natural grasslands. The two reviews provide a thorough assessment of the multifaceted impacts and importance of grazing and mowing management to plant species richness. It is emphasized that livestock grazing and mowing have partially compensated the suppression of major natural disturbances by humans and mitigated the negative effects of eutrophication. This hypothesis has important consequences for nature conservation: A large proportion of European species originally adapted to natural disturbances may be at present dependent on livestock grazing and / or mowing. Furthermore, grazing and mowing are key management methods to mitigate effects of nutrient-enrichment. The species composition and richness in old (continuously grazed), new (grazing restarting 3-8 years ago) and abandoned (over 10 years) pastures differed consistently across a range of spatial scales, and was intermediate in new pastures compared to old and abandoned pastures. In mesic grasslands most plant species were shown to benefit from cattle grazing. Indicator species of biologically valuable grasslands and rare species were more abundant in grazed than in abandoned grasslands. Steep S-SW-facing slopes are the most suitable sites for many grassland plants and should be prioritized in grassland restoration. The proportion of species trait groups benefiting from grazing was higher in mesic semi-natural grasslands than in dry and wet grasslands. Consequently, species trait responses to grazing and the effectiveness of the natural factors limiting plant growth may be intimately linked High plant species richness of traditionally mowed and grazed areas is explained by numerous factors which operate on different spatial scales. Particularly important for maintaining large scale plant species richness are evolutionary and mitigation factors. Grazing and mowing cause a shift towards the conditions that have occurred during the evolutionary history of European plant species by modifying key ecological factors (nutrients, pH and light). The results of this Dissertation suggest that restoration of semi-natural grasslands by private farmers is potentially a useful method to manage biodiversity in the agricultural landscape. However, the quality of management is commonly improper, particularly due to financial constraints. For enhanced success of restoration, management regulations in the agri-environment scheme need to be defined more explicitly and the scheme should be revised to encourage management of biodiversity.

Synthesis of neoglycoconjugates and oligosaccharides with potential anti-Helicobacter pylori activity

The significance of carbohydrate-protein interactions in many biological phenomena is now widely acknowledged and carbohydrate based pharmaceuticals are under intensive development. The interactions between monomeric carbohydrate ligands and their receptors are usually of low affinity. To overcome this limitation natural carbohydrate ligands are often organized as multivalent structures. Therefore, artificial carbohydrate pharmaceuticals should be constructed on the same concept, as multivalent carbohydrates or glycoclusters. Infections of specific host tissues by bacteria, viruses, and fungi are among the unfavorable disease processes for which suitably designed carbohydrate inhibitors represent worthy targets. The bacterium Helicobacter pylori colonizes more than half of all people worldwide, causing gastritis, gastric ulcer, and conferring a greater risk of stomach cancer. The present medication therapy for H. pylori includes the use of antibiotics, which is associated with increasing incidence of bacterial resistance to traditional antibiotics. Therefore, the need for an alternative treatment method is urgent. In this study, four novel synthesis procedures of multivalent glycoconjugates were created. Three different scaffolds representing linear (chondroitin oligomer), cyclic (γ-cyclodextrin), and globular (dendrimer) molecules were used. Multivalent conjugates were produced using the human milk type oligosaccharides LNDFH I (Lewis-b hexasaccharide), LNnT (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc), and GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc all representing analogues of the tissue binding epitopes for H. pylori. The first synthetic method included the reductive amination of scaffold molecules modified to express primary amine groups, and in the case of dendrimer direct amination to scaffold molecule presenting 64 primary amine groups. The second method described a direct procedure for amidation of glycosylamine modified oligosaccharides to scaffold molecules presenting carboxyl groups. The final two methods that were created both included an oxime-linkage on linkers of different length. All the new synthetic procedures synthesized had the advantage of using unmodified reducing sugars as starting material making it easy to synthesize glycoconjugates of different specificity. In addition, the binding activity of an array of neoglycolipids to H. pylori was studied. Consequently, two new neolacto-based structures, Glcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-Cer and GlcAβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-Cer, with binding activity toward H. pylori were discovered. Interestingly, N-methyl and N-ethyl amide modification of the GlcAβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-Cer glucuronic acid residue resulted in more effective H. pylori binding epitopes than the parent molecule.

Glutamatergic Modulation of Cue-Induced Drug-Seeking Behavior in the Rat

The characteristics of drug addiction include compulsive drug use despite negative consequences and re-occurring relapses, returns to drug use after a period of abstinence. Therefore, relapse prevention is one of the major challenges for the treatment of drug addiction. There are three main factors capable of inducing craving for drugs and triggering relapse long after cessation of drug use and dissipation of physical withdrawal signs: stress, re-exposure to the drug, and environmental stimuli (cues) that have been previously associated with drug use. The neurotransmitters dopamine and glutamate have been implicated in the modulation of drug-seeking behavior. The aim of this project was to examine the role of glutamatergic neurotransmission in relapse triggered by conditioned drug-associated stimuli. The focus was on clarifying whether relapse to drug seeking can be attenuated by blockade of glutamate receptors. In addition, as the nucleus accumbens has been proposed to participate in the modulation of drug-seeking behavior, the effects of glutamate receptor blockade in this brain structure on cue-induced relapse were investigated. The studies employed animals models in which rats were trained to press a lever in a test cage to obtain alcohol or intravenous cocaine. Drug availability was paired with distinct olfactory, auditory, or visual stimuli. This phase was followed by extinction training, during which lever presses did not result in the presentation of the drug or the drug-associated stimuli. Extinction training led to a gradual decrease in the number of lever presses during test sessions. Relapse was triggered by presenting the rats with the drug-associated stimuli in the absence of alcohol or cocaine. The drug-associated stimuli were alone capable of inducing resumption of lever pressing and maintaining this behavior during repeated testing. The number of lever presses during a session represented the intensity of drug-seeking and relapse behavior. The results suggest that glutamatergic neurotransmission is involved in the modulation of drug-seeking behavior. Both alcohol and cocaine relapse were attenuated by systemic pretreatment with glutamate receptor antagonists. However, differences were found in the ability of ionotropic AMPA/kainate and NMDA receptor antagonists to regulate drug-seeking behavior. The AMPA/kainate antagonists CNQX and NBQX, and L-701,324, an antagonist with affinity for the glycine site of the NMDA receptor, attenuated cue-induced drug seeking, whereas the competitive NMDA antagonist CGP39551 and the NMDA channel blocker MK-801 were without effect. MPEP, an antagonist at metabotropic mGlu5 glutamate receptors, also decreased drug seeking, but its administration was found to lead to conditioned suppression of behavior during subsequent treatment sessions, suggesting that MPEP may have undesirable side effects. The mGluR2/3 agonist LY379268 and the mGluR8 agonist (S)-3,4-DCPG decreased both cue-induced relapse to alcohol drinking and alcohol consumption. Control experiments showed however that administration of the agonists was accompanied by motor suppression limiting their usefulness. Administration of the AMPA/kainate antagonist CNQX, the NMDA antagonist D-AP5, and the mGluR5 antagonist MPEP into the nucleus accumbens resulted also in a decrease in drug-seeking behavior, suggesting that the nucleus accumbens is at least one of the anatomical sites regulating drug seeking and mediating the effects of glutamate receptor antagonists on this behavior.

Habitat use and population dynamics of brown bears (Ursus arctos) in Scandinavia

Large carnivore populations are currently recovering from past extirpation efforts and expanding back into their original habitats. At the same time human activities have resulted in very few wilderness areas left with suitable habitats and size large enough to maintain populations of large carnivores without human contact. Consequently the long-term future of large carnivores depends on their successful integration into landscapes where humans live. Thus, understanding their behaviour and interaction with surrounding habitats is of utmost importance in the development of management strategies for large carnivores. This applies also to brown bears (Ursus arctos) that were almost exterminated from Scandinavia and Finland at the turn of the century, but are now expanding their range with the current population estimates being approximately 2600 bears in Scandinavia and 840 in Finland. This thesis focuses on the large-scale habitat use and population dynamics of brown bears in Scandinavia with the objective to develop modelling approaches that support the management of bear populations. Habitat analysis shows that bear home ranges occur mainly in forested areas with a low level of human influence relative to surrounding areas. Habitat modelling based on these findings allows identification and quantification of the potentially suitable areas for bears in Scandinavia. Additionally, this thesis presents novel improvements to home range estimation that enable realistic estimates of the effective area required for the bears to establish a home range. This is achieved through fitting to the radio-tracking data to establish the amount of temporal autocorrelation and the proportion of time spent in different habitat types. Together these form a basis for the landscape-level management of the expanding population. Successful management of bears requires also assessment of the consequences of harvest on the population viability. An individual-based simulation model, accounting for the sexually selected infanticide, was used to investigate the possibility of increasing the harvest using different hunting strategies, such as trophy harvest of males. The results indicated that the population can sustain twice the current harvest rate. However, harvest should be changed gradually while carefully monitoring the population growth as some effects of increased harvest may manifest themselves only after a time-delay. The results and methodological improvements in this thesis can be applied to the Finnish bear population and to other large carnivores. They provide grounds for the further development of spatially-realistic management-oriented models of brow bear dynamics that can make projections of the future distribution of bears while accounting for the development of human activities.

Benthic-pelagic coupling in the northern Baltic Sea: importance of bioturbation and benthic predation

Benthic-pelagic coupling describes processes that operate across and between the seafloor and open-water ecosystems. In soft-sediment communities, bioturbation by sediment-dwelling and epibenthic organisms may strongly shape habitat characteristics and influence processes, e.g. biogeochemical cycling, which supplies bioavailable nutrients to pelagic primary producers. In addition, benthic fauna may mediate benthic-pelagic coupling by affecting the survival and hatching of zooplankton dormant eggs in the sediment. In the shallow waters and seasonally fluctuating environment of the Baltic Sea, emergence from the seafloor essentially contributes to the dynamics of zooplankton pelagic populations. In this thesis, I examine how benthic organisms with different functional traits affect the link between the benthic and pelagic systems in the northern Baltic Sea. By means of experimental laboratory studies, the effects of sediment-dwelling (Monoporeia affinis, Macoma balthica and Marenzelleria spp.) and nectobenthic (Mysis spp.) taxa on the survival and hatching of zooplankton benthic eggs and on benthic nutrient fluxes and sediment structure were investigated. In the predation studies, the nectobenthic mysids Mysis spp. preyed upon benthic eggs of the cladoceran Bosmina longispina maritima (syn. B. coregoni maritima), both in pelagic and benthic environments. Of the sediment-dwelling species, the amphipod M. affinis and the bivalve M. balthica reduced the number of cladoceran eggs in the sediment, whereas the polychaetes Marenzelleria spp. had no effects on cladoceran eggs. Both M. balthica and M. affinis also increased the mortality rates of benthic eggs of copepods and rotifers. It was estimated that zooplankton eggs provide an additional carbon source for food-limited benthic communities. The results indicate that predation pressure on zooplankton benthic eggs may be strong, but varies widely depending on the season and the functional characteristics of the macrofauna. Macoma balthica buried cladoceran eggs and a fluorescent tracer from the sediment surface to a depth of 3 4 cm, indicating efficient sediment mixing. In contrast, the other taxa had fewer effects on particle distributions. In addition to organic matter mineralization, particle mixing is crucial to the success of benthic recruitment of zooplankton, since only eggs close to the sediment surface may hatch. Macoma balthica and M. affinis altered the patterns of zooplankton emergence from the sediment. In general, the highest emergence rates were observed in the absence of macroscopic fauna, and M. balthica exerted a stronger suppressive effect than M. affinis. Moreover, copepods were less severely affected than cladocerans, while only one species (Temora longicornis) clearly benefited from the presence of the macrofauna. These differences probably result from species-specific differences in the resistance of eggs to disturbances. The results show that benthic fauna may considerably alter the patterns of zooplankton emergence from the seafloor, thereby shaping zooplankton pelagic populations. The semi-motile M. balthica and Marenzelleria spp. increased the fluxes of phosphate and ammonium from the sediment to the water, whereas the motile M. affinis and Mysis mixta had a contrasting effect. In the eutrophied Baltic Sea, efficient internal cycling of bioavailable nutrients forms a strong feedback inhibiting the recovery of the ecosystem. Based on the results, a change in species dominance from the two motile taxa, susceptible to oxygen deficiency, to the more tolerant semi-motile taxa provides additional feedback, strengthening internal nutrient cycling and accelerating eutrophication, with deteriorating near-bottom oxygen conditions and changes in the benthic communities. In shallow-water ecosystems, benthic nutrient regeneration plays a key role in determining the overall productivity of the ecosystem. In addition, the results of this study show that the communities in the benthos may essentially contribute to the structure of those in the plankton.