Rhetoric and Representation : Exploring the Cultural Meaning of the Natural Sciences in Contemporary Popular Science Writing and Literature

Kirjallisuuden- ja kulttuurintutkimus on viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana tullut yhä enenevässä määrin tietoiseksi tieteen ja taiteen suhteen monimutkaisesta luonteesta. Nykyään näiden kahden kulttuurin tutkimus muodostaa oman kenttänsä, jolla niiden suhdetta tarkastellaan ennen kaikkea dynaamisena vuorovaikutuksena, joka heijastaa kulttuurimme kieltä, arvoja ja ideologisia sisältöjä. Toisin kuin aiemmat näkemykset, jotka pitävät tiedettä ja taidetta toisilleen enemmän tai vähemmän vastakkaisina pyrkimyksinä, nykytutkimus lähtee oletuksesta, jonka mukaan ne ovat kulttuurillisesti rakentuneita diskursseja, jotka kohtaavat usein samankaltaisia todellisuuden mallintamiseen liittyviä ongelmia, vaikka niiden käyttämät metodit eroavatkin toisistaan. Väitöskirjani keskittyy yllä mainitun suhteen osa-alueista popularisoidun tietokirjallisuuden (muun muassa Paul Davies, James Gleick ja Richard Dawkins) käyttämän kielen ja luonnontieteistä ideoita ammentavan kaunokirjallisuuden (muun muassa Jeanette Winterson, Tom Stoppard ja Richard Powers) hyödyntämien keinojen tarkasteluun nojautuen yli 30 teoksen kattavaa aineistoa koskevaan tyylin ja teemojen tekstianalyysiin. Populaarin tietokirjallisuuden osalta tarkoituksenani on osoittaa, että sen käyttämä kieli rakentuu huomattavassa määrin sellaisille rakenteille, jotka tarjoavat mahdollisuuden esittää todellisuutta koskevia argumentteja mahdollisimman vakuuttavalla tavalla. Tässä tehtävässä monilla klassisen retoriikan määrittelemillä kuvioilla on tärkeä rooli, koska ne auttavat liittämään sanotun sisällön ja muodon tiukasti toisiinsa: retoristen kuvioiden käyttö ei näin ollen edusta pelkkää tyylikeinoa, vaan se myös usein kiteyttää argumenttien taustalla olevat tieteenfilosofiset olettamukset ja auttaa vakiinnuttamaan argumentoinnin logiikan. Koska monet aikaisemmin ilmestyneistä tutkimuksista ovat keskittyneet pelkästään metaforan rooliin tieteellisissä argumenteissa, tämä väitöskirja pyrkii laajentamaan tutkimuskenttää analysoimalla myös toisenlaisten kuvioiden käyttöä. Osoitan myös, että retoristen kuvioiden käyttö muodostaa yhtymäkohdan tieteellisiä ideoita hyödyntävään kaunokirjallisuuteen. Siinä missä popularisoitu tiede käyttää retoriikkaa vahvistaakseen sekä argumentatiivisia että kaunokirjallisia ominaisuuksiaan, kuvaa tällainen sanataide tiedettä tavoilla, jotka usein heijastelevat tietokirjallisuuden kielellisiä rakenteita. Toisaalta on myös mahdollista nähdä, miten kaunokirjallisuuden keinot heijastuvat popularisoidun tieteen kerrontatapoihin ja kieleen todistaen kahden kulttuurin dynaamisesta vuorovaikutuksesta. Nykyaikaisen populaaritieteen retoristen elementtien ja kaunokirjallisuuden keinojen vertailu näyttää lisäksi, kuinka tiede ja taide osallistuvat keskusteluun kulttuurimme tiettyjen peruskäsitteiden kuten identiteetin, tiedon ja ajan merkityksestä. Tällä tavoin on mahdollista nähdä, että molemmat ovat perustavanlaatuisia osia merkityksenantoprosessissa, jonka kautta niin tieteelliset ideat kuin ihmiselämän suuret kysymyksetkin saavat kulttuurillisesti rakentuneen merkityksensä.

Society by Numbers : Studies on Model-Based Explanations in the Social Sciences

The aim of this dissertation is to provide conceptual tools for the social scientist for clarifying, evaluating and comparing explanations of social phenomena based on formal mathematical models. The focus is on relatively simple theoretical models and simulations, not statistical models. These studies apply a theory of explanation according to which explanation is about tracing objective relations of dependence, knowledge of which enables answers to contrastive why and how-questions. This theory is developed further by delineating criteria for evaluating competing explanations and by applying the theory to social scientific modelling practices and to the key concepts of equilibrium and mechanism. The dissertation is comprised of an introductory essay and six published original research articles. The main theses about model-based explanations in the social sciences argued for in the articles are the following. 1) The concept of explanatory power, often used to argue for the superiority of one explanation over another, compasses five dimensions which are partially independent and involve some systematic trade-offs. 2) All equilibrium explanations do not causally explain the obtaining of the end equilibrium state with the multiple possible initial states. Instead, they often constitutively explain the macro property of the system with the micro properties of the parts (together with their organization). 3) There is an important ambivalence in the concept mechanism used in many model-based explanations and this difference corresponds to a difference between two alternative research heuristics. 4) Whether unrealistic assumptions in a model (such as a rational choice model) are detrimental to an explanation provided by the model depends on whether the representation of the explanatory dependency in the model is itself dependent on the particular unrealistic assumptions. Thus evaluating whether a literally false assumption in a model is problematic requires specifying exactly what is supposed to be explained and by what. 5) The question of whether an explanatory relationship depends on particular false assumptions can be explored with the process of derivational robustness analysis and the importance of robustness analysis accounts for some of the puzzling features of the tradition of model-building in economics. 6) The fact that economists have been relatively reluctant to use true agent-based simulations to formulate explanations can partially be explained by the specific ideal of scientific understanding implicit in the practise of orthodox economics.

Cortinarius subgenus Telamonia p.p. in North Europe

Cortinarius is the largest genus of Agaricales with a worldwide distribution. So far, over 4000 Cortinarius names and combinations have been published. Cortinarius spp. form ectomycorrhizae with different trees and shrubs. A majority of the Cortinarius species have narrow ecological preferences and many form ectomycorrhiza with only one or few host species. The subgenus Telamonia sensu lato (s. lat.), comprising the greatest number of species, is the most poorly known of the subgenera of Cortinarius. The centre of diversity is in the northern hemisphere, although some species of the group are also recognized in the southern hemisphere. The aim of this thesis was to study the taxonomy of Cortinarius subgenus Telamonia p.p. species based on morphological and molecular data, as well as to study the ecology and distribution of the species in North Europe. The taxonomical problems encountered and the difficulty in finding and studying all the relevant names and types slowed down the study. The diversity of the subgenus Telamonia s. lat. in North Europe (excluding sect. Hydrocybe, Icrustati and Anomali) was found to be far greater than previously thought. Even many of the common species have not yet been described. So far, ca. 200 species have been recognised from the Nordic countries, but the sampling in most groups does not cover the whole diversity and especially the southern deciduous forest species are underrepresented in our study. In most cases phylogenetic (only based on ITS data) and morphological species recognition were in concordance, but in a few cases morphologically delimited species had almost identical ITS sequences, raising the question as to whether ITS is always variable enough for species recognition. The opposite situation, in which a morphologically uniform species included two phylogenetically distinct lineages, however, was also encountered, suggesting the possibility of cryptic species in Cortinarius. In our studies no taxa below species level were recognised and the aforementioned results indicate that presumably they can only be recognised genetically. Based on our preliminary results a revision of the infrageneric classification in Cortinarius subgenus Telamonia s. lat. is needed, and more sections should be established for a meaningful and functional classification. Many groups have turned out to be artificial, and it seems evident that many characteristics have been over- or underemphasised. Many morphological characteristics, however, are useful in the identification of telamonioid species and e.g. some spore characteristics have often been overlooked. Our studies have concentrated on North Europe, but we have found some similarities with North European and North American taxa.

Archaea, Bacteria, and methane production along environmental gradients in fens and bogs

Metanogeenit ovat hapettomissa oloissa eläviä arkkien pääryhmään kuuluvia mikrobeja, joiden ainutlaatuisen aineenvaihdunnan seurauksena syntyy metaania. Ilmakehässä metaani on voimakas kasvihuonekaasu. Yksi suurimmista luonnon metaanilähteistä ovat kosteikot. Pohjoisten soiden metaanipäästöt vaihtelevat voimakkaasti eri soiden välillä ja yhden suon sisälläkin, riippuen muun muassa vuodenajasta, suotyypistä ja kasvillisuudesta. Väitöskirjatyössä tutkittiin metaanipäästöjen vaihtelun mikrobiologista taustaa. Tutkimuksessa selvitettiin suotyypin, vuodenajan, tuhkalannoituksen ja turvesyvyyden vaikutusta metanogeeniyhteisöihin sekä metaanintuottoon kolmella suomalaisella suolla. Lisäksi tutkittiin ei-metanogeenisia arkkeja ja bakteereita, koska ne muodostavat metaanin tuoton lähtöaineet osana hapetonta hajotusta. Mikrobiyhteisöt analysoitiin DNA- ja RNA-lähtöisillä, polymeraasiketjureaktioon (PCR) perustuvilla menetelmillä. Merkkigeeneinä käytettiin metaanin tuottoon liittyvää mcrA-geeniä sekä arkkien ja bakteerien ribosomaalista 16S RNA-geeniä. Metanogeeniyhteisöt ja metaanintuotto erosivat huomattavasti happaman ja vähäravinteisen rahkasuon sekä ravinteikkaampien sarasoiden välillä. Rahkasuolta löytyi lähes yksinomaan Methanomicrobiales-lahkon metanogeeneja, jotka tuottavat metaania vedystä ja hiilidioksidista. Sarasoiden metanogeeniyhteisöt olivat monimuotoisempia, ja niillä esiintyi myös asetaattia käyttäviä metanogeeneja. Vuodenaika vaikutti merkittävästi metaanintuottoon. Talvella havaittiin odottamattoman suuri metaanintuottopotentiaali sekä viitteitä aktiivisista metanogeeneista. Arkkiyhteisön koostumus sen sijaan vaihteli vain vähän. Tuhkalannoitus, jonka tarkoituksena on edistää puiden kasvua ojitetuilla soilla, ei merkittävästi vaikuttanut metaanintuottoon tai -tuottajiin. Ojitetun suon yhteisöt kuitenkin muuttuivat turvesyvyyden mukaan. Vertailtaessa erilaisia PCR-menetelmiä todettiin, että kolmella mcrA-geeniin kohdistuvalla alukeparilla havaittiin pääosin samat ojitetun suon metanogeenit, mutta lajien runsaussuhteet riippuvat käytetyistä alukkeista. Soilla havaitut bakteerit kuuluivat pääjaksoihin Deltaproteobacteria, Acidobacteria ja Verrucomicrobia. Lisäksi löydettiin Crenarchaeota-pääjakson ryhmiin 1.1c ja 1.3 kuuluvia ei-metanogeenisia arkkeja. Tulokset ryhmien esiintymisestä hapettomassa turpeessa antavat lähtökohdan selvittää niiden mahdollisia vuorovaikutuksia metanogeenien kanssa. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että metanogeeniyhteisön koostumus heijastaa metaanintuottoon vaikuttavia kemiallisia tai kasvillisuuden vaihteluita kuten suotyyppiä. Soiden metanogeenien ja niiden fysiologian parempi tuntemus voi auttaa ennustamaan ympäristömuutosten vaikutusta soiden metaanipäästöihin.

Polypore assemblages in boreal old-growth forests, and associated Coleoptera

This thesis examines assemblages of wood-decaying fungi in Finnish old-growth forests, and patterns of species interactions between fruit bodies of wood-rotting Basidiomycetes and associated Coleoptera. The present work is a summary of four original publications and a manuscript, which are based on empirical observations and deal with the prevalence of polypores in old-growth forests, and fungicolous Coleoptera. The study area consists of eleven old-growth, mostly spruce- and pine-dominated, protected forests rich in dead wood in northern and southeastern Finland. Supplementary data on fungus beetle interactions were collected in southern Finland and the Åland Islands. 11251 observations of fruit bodies from 153 polypore species were made in 789 forest compartments. Almost a half of the polypore species demonstrated a distinct northern or southeastern trend of prevalence. Polypores with a northern prevalence profile were in extreme cases totally absent from the Southeast, although almost uniformly present in the North. These were Onnia leporina, Climacocystis borealis, Antrodiella pallasii, Skeletocutis chrysella, Oligoporus parvus, Skeletocutis lilacina, and Junghuhnia collabens. Species with higher prevalence in the southeastern sites were Bjerkandera adusta, Inonotus radiatus, Trichaptum pargamenum, Antrodia macra, and Phellinus punctatus. 198 (86%) species of Finnish polypores were examined for associated Coleoptera. Adult beetles were collected from polypore basidiocarps in the wild, while their larvae were reared to adulthood in the lab. Spatial and temporal parallels between the properties of polypore fruit body and the species composition of Coleoptera in fungus beetle interactions were discussed. New data on the biology of individual species of fungivorous Coleoptera were collected. 116 species (50% of Finnish polypore mycota) were found to host adults and/or larvae of 179 species from 20 Coleoptera families. Many new fungus beetle interactions were found among the 614 species pairs; these included 491 polypore fruit body adult Coleoptera species co-occurrences, and 122 fruit body larva interrelations. 82 (41%) polypore species were neither visited nor colonized by Coleoptera. The total number of polyporicolous beetles in Finland is expected to reach 300 species.

Phylogenetic studies of cyanobacterial lichens

Phylogenetic studies of cyanobacterial lichens Lichens are symbiotic assemblages between fungi (mycobiont) and green algae (phycobiont) or/and cyanobacteria (cyanobiont). Fossil records show that lichen-like symbioses occurred already 600 million years ago. Lichen symbiosis has since then become an important life strategy for the Fungi, particularly for species in the phylum Ascomycota as approximately 98% of the lichenized fungal species are ascomycetes. The taxonomy of lichen associations is based on the mycobiont. We reconstructed, using DNA sequence data, hypotheses of phylogenetic relationships of lichen-forming fungi that include species associated with cyanobacteria. These hypotheses of phylogeny should form the basis for the taxonomy. They also allowed studies of the origin and the evolution of specific symbioses. Genetic diversity and phylogenetic relationships of symbiotic cyanobionts were also studied in order to examine selectivity of cyanobionts and mycobionts as well as possible co-evolution between partners involved in lichen associations. The suggested circumscription of the family Stereocaulaceae to include Stereocaulon and Lepraria is supported. The recently described crustose Stereocaulon species seem to be correctly placed in the genus, although Stereocaulon traditionally included only fruticose species. The monospecific crustose genus Muhria is also shown to be best placed in Stereocaulon. Family Lobariaceae as currently delimited is monophyletic. Within Lobariaceae genus Sticta including Dendriscocaulon dendroides form a monophyletic group while the genera Lobaria and Pseudocyphellaria are non-monophyletic. A new classification of Lobariaceae is obviously needed. Further studies are however required before a final proposal for a new classification can be made. Our results show that the cyanobacterial symbiotic state has been gained repeatedly in the Ascomycota while losses of symbiotic cyanobacteria appear to be rare. The symbiosis with green algae is confirmed to have been gained repeatedly in Ascomycota but also repeatedly lost. Cyanobacterial symbioses therefore seem to be more stable than green algal associations. Cyanobacteria are perhaps more beneficial for the lichen fungi and therefore maintained. The results indicate a dynamic association of the lichen symbiosis. This evolutionary instability will perhaps be important for the lichen fungi as the utilization of options will perhaps enable lichens to colonize new substrates and survive environmental changes. Some cyanobacterial lichen genera seem to be highly selective towards the cyanobiont while others form symbioses with a broad spectrum of cyanobacteria. No evidence of co-evolution between fungi and cyanobacteria in cyanolichens could be demonstrated.

The family Herbertaceae and its novel systematic position within liverworts

Taxonomic relationships of the liverwort genus Herbertus in Asia were examined. In addition, the phylogeny of the family Herbertaceae and its close relatives was investigated and analyses conducted of higher level relationships within the entire liverwort phylum. Species of Herbertus show great plasticity in various morphological characters, resulted in a large number of described species. This study was the first comprehensive revision of Asian Herbertus, with 12 species recognized for the continent. Eleven names were reduced to synonymy under earlier described species, and one species was excluded from the genus. Herbertus buchii Juslén was described as a new species. Phylogenetic analyses based on both molecular and morphological characters resolved the families Vetaformaceae, Lepicoleaceae, and Herbertaceae (including Mastigophoraceae) as a monophyletic entity. This clade is among the most derived groups within the leafy liverworts and comprises mostly isophyllous plants, all of which have bracteolar antheridia. The relationships of Mastigophoraceae have formerly been controversial. My results confirm the view that this family is closely related to Herbertaceae, Lepicoleaceae, and Vetaformaceae. In the proposed new classification Mastigophoraceae is included in Herbertaceae. Phylogenetic relationships within the liverworts were reconstructed using both chloroplast and nuclear sequences as well as morphological characters. These analyses were the most comprehensive to date at the time of publication. Previously it was believed that liverworts had a common ancestor with an erect, radial gametophyte and a tetrahedral apical cell. The leafy liverworts were arranged based on the assumption that similar structures had repeatedly developed in many different suborders, with evolution proceeding from erect and isophyllous to creeping and anisophyllous plants. The complex thalloid liverworts were assumed to be the most derived group. By contrast, our studies resolved a clade comprising Treubia and Haplomitrium as the earliest extant liverwort lineage. According to our results the complex thalloids are also an early diverging lineage, and the simple thalloids, traditionally classified together, are a paraphyletic group. Within leafy liverworts, the hypothesis of repeated evolution from isophyllous to anisophyllous plants based on the assumption of a basal unresolved polytomy was rejected. Fundamentally, the leafy liverworts can be divided into three groups. In conflict with the earlier hypotheses, the isophyllous liverworts, including Herbertaceae, were resolved as derived lineages within the liverworts.

Wood-inhabiting Basidiomycetes in the Caucasus Region : Systematics and Biogeography

The Caucasus region is a hotspot of biodiversity and is one of the few areas in the Northern Hemisphere which harbor Pleistocene glacial refugia. The region encompasses Armenia, Azerbaijan, Georgia, the southernmost European Russia, NE Turkey, and northern Iran. The study on fungal composition of the Caucasus region and its connection and possible contribution to the present mycota of Europe has largely escaped empirical scrutiny. Using taxonomic surveys, phylogenetic reconstruction methods, haplotype analysis, and similarity tests, this study has aimed to, 1) summarize the knowledge on the occurrence of corticioids and polypores in the Caucasus region, 2) resolve the phylogenetic relationships of selected, resupinate wood-inhabiting basidiomycetes for which the Caucasus region is currently the mere, or one of the noteworthy areas of distribution, and, 3) assess the similarity of Caucasian corticioid fungi to those of Europe and important areas in the Northern Hemisphere, and to examine the significance of the Caucasus region as a glacial refugium for these fungi. This study provides the first catalogue of corticioids and polypores (635 species) occurring in the Caucasus region. The phylogeny and systematics of the Caucasian resupinate taxa in focus has been resolved and the usefulness of some morphological characters has been re-evaluated. In this context, four new genera and two new species were described and five new combinations were proposed, two of which were supplemented with modern descriptions. The species composition of corticioids in the Caucasus region is found to be distinctly more similar to Europe and North America than to East Asia and India. The highest molecular diversity and within population pairwise distance for Peniophorella praetermissa has been detected in the Caucasus and East Asia, with the isolates of the latter area being highly divergent from the European ones. This, and the assignment of root haplotype to the Caucasian isolates in a haplotype network for Phlebia tuberucalta and P. livida, call attention to the role of the Caucasus region in shaping the current mycota of Europe.

Taxonomy and phylogeny of white-rot polypores : case studies in Hymenochaetales and Polyporales (Basidiomycota)

Tutkimus käsittelee kääpien sukulaisuussuhteita. Käävät ovat kantasienten (Basidiomycota) muotoryhmä, joiden itiöemien alapinta muodostuu yhteensulautuneista pilleistä. Muotoryhmänä kääpiä voi verrata vaikka puihin siinä mielessä, että käävät kuten puutkaan eivät ole samankaltaisuudestaan huolimatta kaikki sukua toisilleen. DNA:n käyttö sukulaisuussuhteiden selvittämisessä on aloittanut mullistuksen kääpien luokittelussa. Aiemmin käytetty, itiöemien ominaisuuksiin perustunut luokittelu on osoittautunut keinotekoiseksi sukulaisuussuhteiden kannalta. Tutkimuksessani syvennyttiin useamman kääpäsuvun polveutumishistoriaan hyödyntäen DNA:ta ja perinteisiä menetelmiä. Tutkimuksen keskeisimmät tulokset liittyvät sitkokääpien sukuun (Antrodiella). Tämä noin 70 lajia sisältävä suku osoittautui rikkonaiseksi - sitkokääpiin luetut lajit kuuluvat kahteen sienilahkoon ja oikesti vähintään 13 sukuun. Tutkimuksessa löytyi kaksi Suomelle uutta sitkokääpää, leppikääpä (A. ichnusana) ja nipukkakääpä (A. leucoxantha). Uudet suvut kuvattiin Suomessa esiintyville sirppikääville (Sidera) ja talikääville (Obba). Uusi kääpäsuku ja -laji kuvattiin myös Indonesiasta (Sebipora aquosa). Valtaosa sitkokääpiin luetuista lajeista kuuluu orakarakoiden heimoon (Steccherinaceae), joka rajattiin tässä tutkimuksessa uudelleen. Heimoon kuuluvat mm. karakäävät (Junghuhnia) ja orakasmaiset orakarakat (Steccherinum). Sen sisällä selvitettiin kääpien ja orakkaiden sukulaisuussuhteita. Perinteisesti käävät ja orakkaat on viety eri sukuihin riippumatta niiden mikroskooppisesta samankaltaisuudesta. Tulosten valossa orakarakoiden heimossa käävät ja orakkaat pysyvät pääosin erillisissä suvuissa, mutta tästä on myös poikkeuksia (Antrodiella, Metuloidea ja Steccherinum). Lähes kaikki DNA:n perusteella määriteltävissä olevat suvut ovat tunnistettavissa itiöemien ominaisuuksiensa perusteella. Tulokset antavat eväitä kääpien luokitteluun laajemminkin osoittamalla, mitkä ominaisuudet ovat luokittelun kannalta merkityksellisiä. Tarkentunut tieto lajimäärästä ja lajien sukulaisuussuhteista hyödyttää ekologista tutkimusta sekä arvioita lajien uhanalaisuudesta. Tutkimuksen aikana luotua DNA-kirjastoa käytetään lajien tunnistamiseen. Tuloksia voidaan hyödyntää myös etsittäessä bioteknologisia sovelluksia käävistä, sillä sovellusten kannalta kiinnostavat ominaisuudet seuraavat usein sienten sukupuuta.