Population dynamics of blue mussels in a variable environment at the edge of their range

Spatial and temporal variation in the abundance of species can often be ascribed to spatial and temporal variation in the surrounding environment. Knowledge of how biotic and abiotic factors operate over different spatial and temporal scales in determining distribution, abundance, and structure of populations lies at the heart of ecology. The major part of the current ecological theory stems from studies carried out in central parts of the distributional range of species, whereas knowledge of how marginal populations function is inadequate. Understanding how marginal populations, living at the edge of their range, function is however in a key position to advance ecology and evolutionary biology as scientific disciplines. My thesis focuses on the factors affecting dynamics of marginal populations of blue mussels (Mytilus edulis) living close to their tolerance limits with regard to salinity. The thesis aims to highlight the dynamics at the edge of the range and contrast these with dynamics in more central parts of the range in order to understand the potential interplay between the central and the marginal part in the focal system. The objectives of the thesis are approached by studies on: (1) factors affecting regional patterns of the species, (2) long-term temporal dynamics of the focal species spaced along a regional salinity gradient, (3) selective predation by increasing populations of roach (Rutilus rutilus) when feeding on their main food item, the blue mussel, (4) the primary and secondary effects of local wave exposure gradients and (5) the role of small-scale habitat heterogeneity as determinants of large-scale pattern. The thesis shows that populations of blue mussels are largely determined by large scale changes in sea water salinity, affecting mainly recruitment success and longevity of local populations. In opposite to the traditional view, the thesis strongly indicate that vertebrate predators strongly affect abundance and size structure of blue mussel populations, and that the role of these predators increases towards the margin where populations are increasingly top-down controlled. The thesis also indicates that the positive role of biogenic habitat modifiers increases towards the marginal areas, where populations of blue mussels are largely recruitment limited. Finally, the thesis shows that local blue mussel populations are strongly dependent on high water turbulence, and therefore, dense populations are constrained to offshore habitats. Finally, the thesis suggests that ongoing sedimentation of rocky shores is detrimental for the species, affecting recruitment success and post-recruit survival, pushing stable mussel beds towards offshore areas. Ongoing large scale changes in the Baltic Sea, especially dilution processes with attendant effects, are predicted to substantially contract the distributional range of the mussel, but also affect more central populations. The thesis shows that in order to understand the functioning of marginal populations, research should (1) strive for multi-scale approaches in order to link ecosystem patterns with ecosystem processes, and (2) challenge the prevailing tenets that origin from research carried out in central areas that may not be valid at the edge.

Hiilen ja typen pysyvät isotoopit vesistötutkimuksissa: pohjaeläimistön ravinnonlähteet ja pohjan ravintoverkon rakenne Saaristomerellä

Saaristomeren pinnanalaisen ravintoverkon rakennetta sekä ravinteiden alkuperää ja kulkeutumista tutkittiin hiilen ja typen pysyviä isotooppeja hyväksi käyttäen. Tutkimuksen kohteena olivat suspendoitunut partikkeliaines (SPM), sedimentin pintakerros, pohjaeläimet, kalat ja makrolevät. Näytteitä otettiin toukokuussa, kesäkuussa ja lokakuussa. Ravinnelähteiden arvioinnin ohella tutkittiin voiko sisäsaariston kalankasvatuksen vaikutusta määritellä analysoimalla kalanrehupellettejä. Lisäksi arvioitiin joidenkin lajikohtaisten tai lajien välisten ominaisuuksien erojen vaikutusta (esimerkiksi eläimen koko ja kudosten C:N –suhde rasvapitoisuuden kuvaajana) /-arvojen määräytymiseen. Myös joitain tarkennuksia tehtiin lajien ravinnonkäyttöluokituksiin. Sisäsaaristossa toukokuussa pian lumien sulamisen aiheuttaman kasvaneen jokivirtaaman jälkeen SPM:stä havaittiin korkeita /13C- ja /15N-arvoja (keskimäärin -16 ‰ ja 9 ‰, vastaavasti). Ulkosaariston asemilta saatiin paljon alempia arvoja (-24 ‰ ja 4 ‰, vastaavasti). Sisäsaaristossakin arvot laskivat kesäkuuhun mennessä (-26 ‰ ja 5 ‰, vastaavasti) ollen kuitenkin hieman korkeampia kuin samaan aikaan tutkituilla ulommilla välisaariston asemilla. Kasviplanktonin lajistokoostumusta tutkittiin touko- ja kesäkuussa, mutta suuria eroja ei ajankohtien välillä havaittu. Lokakuussa sateisen loppukesän jälkeen /13C oli tasainen (-23 ‰ - -24 ‰) koko tutkimusalueella, mutta /15N oli taas huomattavasti korkeampi sisäsaaristossa (8 ‰) kuin ulkosaaristossa (4 ‰). Päinvastoin kuin yleensä tutkimuksissa on esitetty, tässä tutkimuksessa korkeat /13Cja/ tai /15N-arvot kuvannevat lisääntynyttä jokien tuomaa terrestristä alkuperää olevaa ravinnekuormaa. Lisäksi kauden aikana suuresti vaihtelevat, mutta silti voimakkaasti korreloivat /13C ja /15N indikoivat hiilen ja typen olevan pääosin samaista alkuperää. Kirjallisuudessa ravinnepulssien yhtäaikaisesti korkeat /13C ja /15N katsotaan alkuperältään ihmis- tai eläinperäisiksi ja yleensä liitetään karjanlannan käyttöön lannoitteena. Tätä ei kuitenkaan voitu Saaristomerellä osoittaa, koska terrestrisiä ravinnelähteitä ei tutkittu. Kuitenkin muista tunnetuista SPM:n /-arvoja voimakkaasti muokkaavista tekijöistä voitiin poissulkea ravinnerajoitteisuudesta johtuva fraktionaation muutos sekä synteettisten lannoitteiden käyttö ja kalankasvatus ravinnelähteinä. Pintasedimentistä saatiin paljon tasaisempia /13C- ja /15N-arvoja kaikilla näytteenotoilla (keskimäärin -24 ‰ ja 4 ‰, vastaavasti), jotka kuvannevat sedimentoituvan aineksen pitkäaikaisia keskiarvoja. Havaittavissa oli hienoinen laskeva suuntaus kohti ulompia asemia ja monista pohjan lähellä tai sedimentissä elävistä eläimistä saatiin samaan tapaan laskevia arvoja. SPM:n vaihtelevat ja eläinten /-arvot korreloivat heikosti lukuunottamatta joitakin suspensionsyöjiä (Balanus improvisus ja Mytilus edulis). /13C ja C:N korreloivat negatiivisesti joillakin lajeilla (Macoma balthica, Monoporeia affinis ja Mytilus edulis), joka johtunee muuttuvasta rasvojen osuudesta kudoksissa. Ainakin näiden lajien käyttöön ravinnelähteiden arvioinnissa kannattaa suhtautua varauksella. Makrolevien /15N oli n. 4 ‰ korkeampi sisäsaaristossa kuin ulommilla asemilla, joka myöskin heijastanee jokien tuoman terrestristä alkuperää olevien ravinteiden vaikutusta. Fucus vesiculosus, tutkimuksen ainut varsinainen monivuotinen levä, sai 6 ‰ korkeampia /13C-arvoja kuin muut levät keskimäärin. Gammarus sp:n Idothea baltican /15N seurasi makrolevien /15N:n vaihtelua, mutta /13C:n perusteella arvioituna ne suosivat rehevöitymisen seurauksena runsastuvia rihmaleviä sisäsaaristossa, kun taas F. vesiculosus näytti kasvattavan tärkeyttä ravintona ulkosaaristossa. Hiilen ja typen pysyvät isotoopit osoittautuivat tehokkaiksi työkaluiksi ravinteiden lähteiden ja kulkeutumisen tarkasteluissa erityisesti sisäsaaristossa, vaikkakin joitakin lajikohtaisia piirteitä on otettava huomioon ja joidenkin biologisten prosessien, kuten denitrifikaation osuus fraktionaation aiheuttajana pitäisi määrittää ennen kuin luotettavia arvioita ravinnelähteistä voidaan tehdä.

Blue mussel beds as biodiversity hotspots on the rocky shores of the northern Baltic Sea

ABSTRACT The Baltic Sea is a vulnerable ecosystem currently undergoing a number of changes, both natural and human induced. The changes are likely to affect the species found on these shores, e.g. their distribution and interactions with other species. Blue mussels (Mytilus trossulus x Mytilus edulis) provide one of the main biogenic hard structures on the shallow shores of the Baltic Sea where they aggregate into dense beds and provide a number of resources for over 40 associated macrofaunal species, thus functioning as ecosystem engineers. The blue mussel, being a marine species, is highly likely to be affected by any changes in sea water salinity, circulation and/or water balance. These changes could trickle down also to affect the associated macrofaunal communities. The aims of this thesis were three-fold: first, I examined and described the macrofaunal communities found within blue mussel patches since the fauna associated with mussel patches had never been described in the study area prior to this thesis. Second, I explored how changes in mussel density, size as well as patch size and shape would affect the mussel communities. Finally, I tested how general landscape theories derived from terrestrial studies function in blue mussel systems. Theories included the structural heterogeneity hypothesis, species-area relationships, edge effects and patch isolation effects. The work shows that blue mussels in the northern Baltic Sea have an indisputable function as diversity hotspots and that the faunal assemblages found in mussel patches are extremely rich and unique. Further on, it shows that changes in mussel biomass, size, patch size and amount of edge have the potential to alter the faunal assemblages and diversity within patches. Finally, it shows that although some landscape theories, such as the structural heterogeneity hypothesis, seem to apply also in blue mussel communities, others cannot be directly applied due to the different prevailing conditions in the study system. This is a pioneering work looking at diversity shaping processes on the rocky shores of the Gulf of Finland, making up over 40% of the total water basin. A focus on niche construction, positive facilitation effects and ecosystem engineering could provide new insights and methods for conservation biology, but before this can be done, we need to fully understand the circumstances under which a species becomes an ecosystem engineer and recognize the systems in which it functions.

Dracocephalum moldavica L. and Melissa officinalis L. : Chemistry and Bioactivities Relevant in Alzheimer’s Disease Therapy

Oksidatiivisen stressin eli liiallisen reaktiivisten happiyhdisteiden määrän soluissa on jo pitkään arveltu olevan tärkeä Alzheimerin taudin kehittymiseen ja etenemiseen vaikuttava tekijä. Tämän vuoksi kiinnostus erilaisten antioksidanttien (yhdisteitä, jotka neutraloivat näitä happiradikaaleja soluissa) mahdollisia terapeuttisia ominaisuuksia Alzheimerin taudin hoidossa on tutkittu laajalti. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole vielä onnistuttu löytämään antioksidanttia, joka olisi hyödyksi Alzheimerin taudin hoidossa. Tämän vuoksi on tärkeää pyrkiä löytämään uusia antioksidanttien lähteitä sekä tutkia niistä löytyviä aktiivisia yhdisteitä. Kiinnostus luonnon antioksidantteja kohtaan on kasvanut voimakkaasti viime aikoina. Huomio on kiinnittynyt erityisesti aromaattisista sekä lääkekasveista löytyviin antioksidantteihin. Lamiaceae- perheeseen kuuluvia tuoksuampiaisyrttiä (Dracocephalum moldavica L.) ja sitruunamelissaa (Melissa officinalis L.) on käytetty Iranissa pitkään sekä ruoanlaitossa että lääkinnässä, minkä vuoksi näiden kasvien uutteiden antioksidanttisisältöä päätettiin analysoida käyttäen useaa erilaista in vitro- menetelmää. Näissä kokeissa ilmeni, että uutteilla oli useita antioksidanttisia vaikutuksia. Näistä antioksidanttisista vaikutuksista vastaavia yhdisteitä pyrittiin tunnistamaan käyttäen HPLC-PDA- tekniikkaa, minkä seurauksena niiden havaittiin sisältävän erilaisia polyfenoleita, kuten hydroksyloituneita bentsoeeni- ja cinnamamidihapon johdannaisia sekä flavonoideja. Kummankin kasvin uutteissa runsaimmin esiintynyt yhdiste oli rosmariinihappo. Sitruunamelissaa (M. officinalis) on käytetty antiikin ajoista alkaen kognitiivisten toimintojen häiriöiden hoidossa. Perustuen tietoon kasvin käytöstä perinteisessä lääkinnässä, sen tehoa Alzheimerin taudin hoidossa on tutkittu viime aikoina kliinisin kokein. Sitruunamelissan todettiinkin olevan hyödyksi lievää ja keskivaikeaa Alzheimeimerin tautia sairastavien potilaiden hoidossa. Väitöskirjan osanan olevasta kooste-artikkelista käy ilmi, että tutkimalla lääkekasvien ominaisuuksia voidaan saada arvokkaita suuntaa-antavia vihjeitä Alzheimerin taudin lääkehoidon kehittämiseen. Tämän perusteella päätettiinkin testatata myös sitruunamelissauutteen kykyä estää asetyylikoliiniesteraasin (AChE) toimintaa, koska tämän entsyymin toiminna estämisen tiedetään olevan hyödyksi Alzheimerin taudin hoidossa. Uute kykeni estämään AChE:n toimintaa, minkä vuoksi uutteen sisältämiä komponentteja päätettiin tutkia terkemmin. Uute jaettiin erilaisiin fraktioihin käyttäen HPLC-menetelmää, minkä jälkeen testattiin jokaisen fraktion kykyä inhiboida AchE. Suurin osa fraktioista kykeni inhiboimaan AChE:n toimintaa selkeästi tehokkaammin, kuin raakauute. Kaikista tehokkainta fraktiota analysoitiin tarkemmin sen aktiivisten yhdisteiden tunnistamiseksi, minkä seurauksena sen sisältämät yhdisteet tunnistettiin cis ja trans-rosmariinihapoiksi. Tässä tutkimuksessa tunnistettujen yhdisteiden hyödyllisyyttä Alzheimerin taudin hoidossa tulisi seuraavaksi tutkia erilaisissa in vivo-malleissa. Lisäksi jäljellä olevien fraktioiden kemiallinen koostumus tulisi selvittää sekä antioksidanttiaktiivisuuden ja AChE:n toiminnan inhiboinnin välistä mahdollista yhteyttä tulisi tutkia tarkemmin. Tämä tutkimus osoittaa tuoksuampiasyrtin (D. moldavica) sekä sitruunamelissan (M. officinalis) sisältävän monenlaisia aktiivisia antioksidantteja. Lisäksi sitruunamelissan sisältämät yhdisteet kykenivät estämään asetyylikoliiniesteraasin (AchE) toimintaa. Nämä tulokset tukevat osaltaan väitöskirjan osana olevan kooste-artikkelin johtopäätöksiä, joiden mukaan etnofarmakologinen kasvitutkimus voi osoittautua erittäin hyödylliseksi kehitettäessä uutta lääkehoitoa Alzheimerin tautiin. Lisäksi tässä väitöskirjassa kuvattu tutkimus osoittaakin, että perinteisesti lääkekasvina käytettyä sitruunamelissaa voidaan mahdollisesti hyödyntää uusien Alzheimerin taudin hoitoon käytettävien lääkkeiden kehityksessä.

L'ecfrasis nel Piacere di Gabriele D'Annunzio

Tutkielman aiheena on ekfrasis Gabriele D'Annunzion romaanissa Il Piacere (1889). Lähtökohtana on selvittää, millaisissa muodoissa ekfrasis esiintyy romaanissa sekä miten ekfrasis vaikuttaa teoksen tulkintatradition esille tuomaan tematiikkaan. Pyrkimyksenä on myös selkeyttää ekfrasiksen käsitettä, jonka ongelmana ovat sanaan eri aikakausina liitetyt eri merkitykset. Tärkeimpiä lähdeteoksia ovat James A.W. Heffernanin Museum of Words (1993) ja W.J.T. Mitchellin Picture Theory (1994), Marinella Cantelmon Il Piacere dei leggitori: D'Annunzio e la comunicazione letteraria (1996) sekä John Hollanderin artikkeli "The Poetics of Ekphrasis" (1988). Tutkielman avainkäsitteenä on Heffernanin määritelmä, jonka mukaan ekfrasis on sanallinen esitys kuvallisesta esityksestä. Määritelmää sovellettaessa on otettu huomioon representaatiokäsityksen avautuminen, jolloin vastaanottaja, ympäristö etc. ovat osa esitystä. Korpuksen muodostavat tapahtumaympäristöä, taideteoksia, esineistöä ja henkilöhahmoja kuvaavat ekfrastiset katkelmat. Luokittelussa toimivat alakäsitteinä Valerie Robillardin kuvaileva, attributiivinen ja assosiatiivinen ekfrasis sekä Tamar Yacobin ekfrastinen vertaus. Analyysi osoittaa, että kuvaileva ekfrasis on yleisin, mutta vain kuvitteellisten teosten yhteydessä. Katkelmissa on näkyvissä ekfrasikselle luonteenomainen kerronnallinen impulssi. Ekfrasis osallistuu tunnetun ja uuden elementin vuoropuheluun ankkuroimalla kuvitteelliset taideteokset lukijalle tuttuun ympäristöön, jolloin myös uusi tulee toden kaltaiseksi. Attributiivinen ekfrasis takaa välittömän tunnistettavuuden. Henkilöhahmot, erityisesti keskeiset naishahmot, on määritelty ekfrastisten vertausten kautta. Ekfrasis ilmentää osaltaan naishahmojen vaihdettavuuden tematiikkaa. Kyseessä on myös toiseuden haltuunotto. Kuvallisen viittaussuhteen ansiosta ekfrasis toimii tehokeinona. Tekstuaalisena strategiana ekfrasis luo siteitä tapahtumien välille ja rytmittää teoksen vaiheita. Ekfrastiset katkelmat tarjoavat myös väylän vaihtoehtoiselle tulkinnalle haastamalla tekstin totuuskäsityksen. Kuvallinen ja sanallinen esitys tuovat tekstiin omat merkityksensä, jolloin merkityskenttä laajenee. Il Piacere on intertekstuaalinen kollaasi, jossa kokonaiskuva muodostuu eri elementtien vuorovaikutuksesta. D'Annunzion mielestä kauneus on taiteen ensisijainen tarkoitus, ja ekfrasis retorisena keinona on osa pyrkimystä tavoittaa täydellinen muoto.

Nés sous de bons auspices? Etude qualitative de facteurs contribuant à l'acquisition du bilinguisme par les enfants d'un couple mixte

Pro gradu- tutkielmassani tarkastelen suomi-ranska kaksikielisyyden kehittymistä perheissä, joissa vanhemmilla on eri äidinkieli. Työni tavoitteena on ollut tutkia kuinka eri ympäristötekijät vaikuttavat kaksikielisyyden omaksumiseen ja miten perheiden erilainen panostus vähemmistökielen, ts. kielen joka ei esiinny ympäristössä, oppimiseen näkyy saavutetuissa tuloksissa. Tutkimukseeni osallistui 13 perhettä, joilla on 10-12 vuotiaita, ranskaa ja suomea päivittäin käyttäviä lapsia. Lapsia oli yhteensä 18. Voidakseni tarkastella myös kieliympäristön vaikutusta oppimiseen valittiin perheistä kuusi Suomesta ja seitsemän Ranskasta sekä Sveitsin ranskankieliseltä alueelta. Tutkimusmenetelmiini kuului vanhempien haastattelu perheen sosiolingvististen tekijöiden selville saamiseksi ja lasten kanssa keskustelu suullisen kielitaidon arvioimiseksi. Pääpaino kielitaidon arvioinnissa oli kuitenkin kirjallisella tekstillä, jonka lapset tuottivat molemmilla kielillä tekstittömän kirjan kuvien perusteella. Teksteistä suoritettiin virheanalyysit, joissa eri virheet jaettiin ortografisiin, semanttisiin ja kieliopillisiin virheisiin. Jokaiselle lapselle lasketiin myös keskiarvo, joka osoitti kuinka monta sanaa tekstissä oli jokaista virhettä kohti. Näiden keskiarvojen pohjalta tutkittiin yhteneväisyyksiä virhemäärien sekä perheiden sosiolingvististen tekijöiden kesken. Yhteenvedossa verrattiin myös tuloksia teoriaosassa esitettyihin kielitieteilijöiden tarjoamiin periaatteisiin. Tutkielman perusteella voidaan todeta, että ympäristön vaikutus näytetään usein aliarvioitaneen kaksikielisyyttä koskevissa teoksissa. Hyvään kielitaitoon vähemmistökielessä tarvitaan enemmän kuin yksi kieli - yksi henkilö menetelmä, jossa vanhemmat puhuvat lapselle omaa äidinkieltään. Hyviksi vahvistuskeinoiksi havaittiin varsinkin kaksikielinen koulu sekä useat vierailut toisen vanhemman kotimaahan. Varsinkin perheen nuorimpien lasten vähemmistökielen oppimiseen tulisi panostaa sillä näillä on syntymästään asti mahdollisuus käyttää enemmistökieltä myös vanhempien sisarusten kanssa. Kieliympäristön vaikutuksesta havaittiin, että Suomessa asuvat lapset hallitsivat yleisesti ottaen paremmin vähemmistökielensä kuin Ranskassa asuvat. Tähän pidettiin syynä ranskalais-suomalaisen koulun positiivista vaikutusta kielen oppimiselle sekä ranskankielen arvostettua asemaa Suomessa. Avainsanat: Kaksikielisyys, kieltenoppiminen, bilinguisme, acquisition des langues, couple mixte

J. L. Runebergs samlade skrifter i textkritisk belysning

The Collected Works of J. L. Runeberg from the Viewpoint of Textual Scholarship The theoretical framework of this dissertation builds on textual scholarship. The dissertation explores the history of Runeberg’s publications and his relations with his publishers, from his debut and the first editions, through the editions of collected works published during the course of his life, to the later commercial editions, including the critical edition, published in 1933–2005 by the Svenska Vitterhetssamfundet (The Swedish Society for Belles Lettres) and The Svenska litteratursällskapet i Finland (The Society of Swedish Literature in Finland). The various editions of Runeberg’s collected works are situated in their respective critical traditions, from the 19th century German Ausgabe letzter Hand, to the influence of Anglo-American bibliography on Swedish textual criticism in the late 20th century. By making use of primary material previously not used for research purposes, the author is able to present a new view on Runebergian publishing history, including Runeberg’s fees and his relations with the censor authorities. There are indications that his Finnish publishers could not bear the cost of his sizable fees, that were in proportion neither with the book market in Finland nor with the numbers of copies sold. Apart from a certain body of editions the primary material is comprised of correspondences, publishing contracts, printing house invoices, as well as censor authority records. One of the conclusions drawn is that the early and detailed biography, Biografiska anteckningar om Johan Ludvig Runeberg (Biographical Notes on …) by J. E. Strömborg is not reliable in matters concerning publishing history, and that this work has been used far too uncritically. The history of the critical edition gets a chapter of its own, based on primary material in Swedish and Finnish archives. Finally, the author analyses the critical choices, made primarily in the critical edition, and uses examples from the commercial editions to study the editors’ interventions over time, from the 1850s to the 1920s. The changes to the text are usually small and subtle, but cumulative – and in some cases, crucial for the interpretation of the work. One objective of textual scholarship should be to examine the publishing history of a single work or of an author’s œuvre, and another to pay attention both to changes in a work as such and to the shifts of meaning they might entail.

The structure of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) stems in relation to wood properties of sawn timber

An important challenge in forest industry is to get the appropriate raw material out from the forests to the wood processing industry. Growth and stem reconstruction simulators are therefore increasingly integrated in industrial conversion simulators, for linking the properties of wooden products to the three-dimensional structure of stems and their growing conditions. Static simulators predict the wood properties from stem dimensions at the end of a growth simulation period, whereas in dynamic approaches, the structural components, e.g. branches, are incremented along with the growth processes. The dynamic approach can be applied to stem reconstruction by predicting the three-dimensional stem structure from external tree variables (i.e. age, height) as a result of growth to the current state. In this study, a dynamic growth simulator, PipeQual, and a stem reconstruction simulator, RetroSTEM, are adapted to Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) to predict the three-dimensional structure of stems (tapers, branchiness, wood basic density) over time such that both simulators can be integrated in a sawing simulator. The parameterisation of the PipeQual and RetroSTEM simulators for Norway spruce relied on the theoretically based description of tree structure developing in the growth process and following certain conservative structural regularities while allowing for plasticity in the crown development. The crown expressed both regularity and plasticity in its development, as the vertical foliage density peaked regularly at about 5 m from the stem apex, varying below that with tree age and dominance position (Study I). Conservative stem structure was characterized in terms of (1) the pipe ratios between foliage mass and branch and stem cross-sectional areas at crown base, (2) the allometric relationship between foliage mass and crown length, (3) mean branch length relative to crown length and (4) form coefficients in branches and stem (Study II). The pipe ratio between branch and stem cross-sectional area at crown base, and mean branch length relative to the crown length may differ in trees before and after canopy closure, but the variation should be further analysed in stands of different ages and densities with varying site fertilities and climates. The predictions of the PipeQual and RetroSTEM simulators were evaluated by comparing the simulated values to measured ones (Study III, IV). Both simulators predicted stem taper and branch diameter at the individual tree level with a small bias. RetroSTEM predictions of wood density were accurate. For focusing on even more accurate predictions of stem diameters and branchiness along the stem, both simulators should be further improved by revising the following aspects in the simulators: the relationship between foliage and stem sapwood area in the upper stem, the error source in branch sizes, the crown base development and the height growth models in RetroSTEM. In Study V, the RetroSTEM simulator was integrated in the InnoSIM sawing simulator, and according to the pilot simulations, this turned out to be an efficient tool for readily producing stand scale information about stem sizes and structure when approximating the available assortments of wood products.

Soil hydrological properties and conditions, site preparation, and the long-term performance of planted Scots pine (Pinus sylvestris L.) on upland forest sites in Finnish Lapland

Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) forests dominate in Finnish Lapland. The need to study the effect of both soil factors and site preparation on the performance of planted Scots pine has increased due to the problems encountered in reforestation, especially on mesic and moist, formerly spruce-dominated sites. The present thesis examines soil hydrological properties and conditions, and effect of site preparation on them on 10 pine- and 10 spruce-dominated upland forest sites. Finally, the effects of both the site preparation and reforestation methods, and soil hydrology on the long-term performance of planted Scots pine are summarized. The results showed that pine and spruce sites differ significantly in their soil physical properties. Under field capacity or wetter soil moisture conditions, planted pines presumably suffer from excessive soil water and poor soil aeration on most of the originally spruce sites, but not on the pine sites. The results also suggested that site preparation affects the soil-water regime and thus prerequisites for forest growth over two decades after site preparation. High variation in the survival and mean height of planted pine was found. The study suggested that on spruce sites, pine survival is the lowest on sites that dry out slowly after rainfall events, and that height growth is the fastest on soils that reach favourable aeration conditions for root growth soon after saturation, and/or where the average air-filled porosity near field capacity is large enough for good root growth. Survival, but not mean height can be enhanced by employing intensive site preparation methods on spruce sites. On coarser-textured pine sites, site preparation methods don t affect survival, but methods affecting soil fertility, such as prescribed burning and ploughing, seem to enhance the height growth of planted Scots pines over several decades. The use of soil water content in situ as the sole criterion for sites suitable for pine reforestation was tested and found to be a relatively uncertain parameter. The thesis identified new potential soil variables, which should be tested using other data in the future.

Multiplication of hybrid aspen (Populus tremula L. x P. tremuloides Michx.) from cuttings

The primary aim of the present study was to find an efficient and simple method of vegetative propagation for producing large numbers of hybrid aspen (Populus tremuloides L. x P. tremula Michx.) plants for forest plantations. The key objectives were to investigate the main physiological factors that affect the ability of cuttings to regenerate and to determine whether these factors could be manipulated by different growth conditions. In addition, clonal variation in traits related to propagation success was examined. According to our results, with the stem cutting method, depending on the clone, it is possible to obtain only 1−8 plants from one stock plant per year. With the root cutting method the corresponding values for two-year-old stock plants are 81−207 plants. The difference in number of cuttings between one- and two-year-old stock plants is so pronounced that it is economically feasible to grow stock plants for two years. There is no reason to use much older stock plants as a source of cuttings, as it has been observed that rooting ability diminishes as root diameter increases. Clonal variation is the most important individual factor in propagation of hybrid aspen. The fact that the efficiently sprouted clones also rooted best facilitates the selection of clones for large-scale propagation. In practice, root cuttings taken from all parts of the root system of hybrid aspen were capable of producing new shoots and roots. However, for efficient rooting it is important to use roots smaller than one centimeter in diameter. Both rooting and sprouting, as well as sprouting rate, were increased by high soil temperature; in our studies the highest temperature tested (30ºC) was the best. Light accelerated the sprouting of root cuttings, but they rooted best in dark conditions. Rooting is essential because without roots the sprouted cutting cannot survive long. For aspen the criteria for clone selection are primarily fiber qualities and growth rate, but ability to regenerate efficiently is also essential. For large-scale propagation it is very important to find clones from which many cuttings per stock plant can be obtained. In light of production costs, however, it is even more important that the regeneration ability of the produced cuttings be high.