The role of pollen in the changing environmental conditions of Scots pine

Rapid change in climate is challenge for the adaptation of forest trees in the future. In wind pollinated tree species pollen mediated long distance gene flow may provide alleles that are (pre)adapted to a future climate. In order to examine the long distance pollen flow in Scots pine (Pinus sylvestris L.), we measured the amount and viability of airborne pollen and flowering phenology in central, northern, and northernmost Finland during four years. Viable airborne pollen grains were detected during female flowering and before local pollen shedding in all study sites. The situation when there was nonlocal pollen in the air lasted from one to four days depending on the year and study site. The amount of nonlocal airborne pollen varied also between years and study sites, the total amount of nonlocal viable pollen in the air was 2.3% from all detected viable pollen grains. The effect of pollen origin on seeds siring ability was studied with artificial pollination experiments. Pollen genotypes originating from southern Finland sired 76% and 48 % of the analysed seeds in competition studies where both pollen origin were introduced simultaneously into the female strobili. We examined the importance of arrival order of pollen grains in to the strobili in a study where pollen genotypes of different origin were introduced in two hours interval. Northern genotypes sired 76% of the analysed seeds when it was injected first, but in the "southern first" experiment both pollen types sired equal amount of seeds. The first pollen grain in the pollen chamber do not always fertilizes the ovum, instead there likely is more complex way of competition between pollen grains. To examine chemically mediated pollen-pollen interactions we conducted in vitro germination experiment where different pollen genotypes had chemical but not physical contact. Both positive and negative effects of interactions were found. We found highly negative effects in germinability of northern pollen grains when they were germinating with southern pollen, and increase in the germinability of southern pollen. There were no variation in the size of the dry pollen grains between pollen origins, and minor variation between different genotypes. After hydration and germination northern pollen grains were larger than southern pollen. Pollen genotypes having high hydration rates had low germinability and tube growth rate, however, germinated pollen grains were larger in size than nongerminated. This supports the suggestion that the early germination and growth of pollen tube is dependent on pollen storage materialsand less dependent on water intake and hydration. Long distance pollen movements and good competition ability of southern pollen makes gene flow possible, although rising temperature and timing of pollen movements may affect pollen competition and the amount of gene flow.

Defining Adequate Vitamin D Intake : Cross-sectional and Intervention Studies

D-vitamiini ylläpitää normaalia luun kasvua ja uudistumista koko elämän ajan. Suomessa, kuten monissa muissakin länsimaissa, väestön D-vitamiinitilanne on riittämätön – talvisin osalla jopa puutteellinen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu, lisääkö D-vitamiini luumassan kertymistä kasvuiässä, ja ylläpitäkö D-vitamiini luuston tasapainoista aineenvaihduntaa aikuisiällä. Nämä vaikutukset saattavat ehkäisi osteoporoosin kehittymistä eri ikäkausina. Väitöskirjatyössä tutkittiin erisuuruisten D-vitamiinilisäysten vaikutuksia kolmessa eri ikäryhmässä, jotka olivat 11-12 -vuotiaat tytöt (N=228), 21-49 -vuotiaat miehet (N=54) ja 65-85 -vuotiaat naiset (N=52). Tutkittavat satunnaistettiin ryhmiin, jotka nauttivat joko lumevalmistetta tai 5-20 µg D3-vitamiinia vitamiinilisänä. Tutkimukset olivat kaksoissokkoutettuja. Tutkimuksen aikana tutkittavilta otettiin paastoveri- ja virtsanäytteitä. Lisäksi he täyttivät tutkimuslomakkeen taustatietojen kartoittamiseksi sekä frekvenssikyselylomakkeen kalsiumin ja D-vitamiinin saannin selvittämiseksi. Tyttöjen luunmineraalitiheys (BMD) mitattiin DXA–laitteella ja miesten volumetrinen luuntiheys pQCT-menetelmällä. Näytteistä määritettiin mm. seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinin (=S-25-OHD), lisäkilpirauhashormonin (=S-PTH) ja luun aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Murrosikäisten tyttöjen poikkileikkaustutkimuksessa S-25-OHD- ja luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudet vaihtelivat kuukausien välillä; suurimmat pitoisuudet mitattiin syyskuussa ja pienimmät maaliskuussa, mikä kuvastaa vuodenaikaisvaihtelua. Vastaava vaihtelu havaittiin lannerangan ja reisiluun BMD:ssä. D-vitamiinilisäyksellä oli myönteinen vaikutus tyttöjen luumassan lisääntymiseen. Suurin D-vitamiinilisä (10 µg/vrk) lisäsi luumassaa 17.2% enemmän reisiluussa ja 12.5% enemmän lannerangassa verrattuna lumevalmistetta nauttivien tyttöjen vastaaviin tuloksiin, mutta tulos riippui hoitomyöntyvyydestä. D-vitamiinin vaikutus luustoon välittyi vähentyneen luun hajotuksen kautta. Tutkimustuloksiin perustuen riittävä D-vitamiinin saanti murrosikäisille tytöille on 15 µg/vrk. D-vitamiinilisän vaikutus 65-85 -vuotiaiden naisten S-25-OHD-pitoisuuteen vakioitui kuudessa viikossa annoksen ollessa 5-20 µg/vrk. Näillä D-vitamiiniannoksilla ei saavutettu tavoiteltavaa S-25-OHD-pitoisuutta, joka on 80 nmol/l. Arvioimme, että 60 nmol/l -pitoisuuden, jota esiintyy kesäisin tämän ikäryhmän suomalaisilla, tämän ikäryhmän naiset saavuttaisivat 24 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla. Terveillä miehillä havaittiin vuodenaikaisvaihtelu S-25-OHD- ja S-PTH-pitoisuudessa sekä luun hajotusta kuvaavassa merkkiainepitoisuudessa. Toisaalta vaihtelua ei havaittu radiuksen volumetrisessä luuntiheydessä eikä luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudessa. Vuodenaikaisvaihtelu estettiin 17 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla, mutta tämän ei havaittu vaikuttavan radiuksen luuntiheyteen kuusi kuukautta kestävän tutkimuksen aikana. Yhteenvetona todetaan, että D-vitamiinin saanti on edelleenkin riittämätöntä tutkimusten kohderyhmillä. Tämä näkyy S-25-OHD- ja PTH-pitoisuuden sekä luunaineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden vuodenaikaisvaihteluna, mikä on haitallista luuston hyvinvoinnille. D-vitamiinin saantia tulisi lisätä, jotta vähintäänkin riittävä D-vitamiinitilanne (S-25-OHD>50 nmol/l) tai mahdollisesti jopa tavoiteltava D-vitaminitilanne (S-25-OHD≥80 nmol/l) saavutettaisiin. Jotta D-vitamiinin saannin lisääminen olisi kaikissa ikäryhmissä mahdollista, on suunniteltava nykyistä enemmän D-vitamiinilla täydennettyjä elintarvikkeita.

Food intake, growth and social interactions of signal crayfish, Pacifastacus leniusculus (Dana)

The knowledge about the optimal rearing conditions, such as water temperature and quality, photoperiod and density, with the understanding of animal nutritional requirements forms the basis of economically stable aquaculture for freshwater crayfish. However, the shift from a natural environment to effective culture conditions induces several changes, not only at the population level, but also at the individual level. The social contacts between conspecifics increase with increasing animal density. The competition for limited resources (e.g. food, shelter, mates) is more severe with the presence of agonistic behaviour and may lead to unequal distribution of these. The objectives of this study were to: 1) study the distribution of a common food resource between communally reared signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) and to assign potential feeding hierarchy on the basis of individual food intake measurements, 2) explore the possibilities of size distribution manipulations to affect population dynamics and food intake to improve growth and survival in culture and 3) study the effect of food ration and spatial distribution on food intake and to explore the effect of temperature and food ration on growth and body composition of freshwater crayfish. The feeding ranks between animals were assigned with a new method for individual food intake measurement of communally reared crayfish. This technique has a high feasibility and a great potential to be applied in crayfish aquaculture studies. In this study, signal crayfish showed high size-related variability in food consumption both among individuals within a group (inter-individual) and within individual day-to-day variation (intra-individual). Increased competition for food led to an unequal distribution of this resource and this may be a reason for large growth differences between animals. The consumption was significantly higher when reared individually in comparison with communal housing. These results suggest that communally housed crayfish form a feeding hierarchy and that the animal size is the major factor controlling the position in this hierarchy. The optimisation of the social environment ( social conditions ) was evaluated in this study as a new approach to crayfish aquaculture. The results showed that the absence of conspecifics (individual rearing vs. communal housing) affects growth rate, food intake and the proportion of injured animals, whereas size variation between animals influences the number and duration of agonistic encounters. In addition, animal size had a strong influence on the fighting success of signal crayfish reared in a social milieu with a wide size variation of conspecifics. Larger individuals initiated and won most of the competitions, which suggests size-based social hierarchy of P. leniusculus. This is further supported by the fact that the length and weight gain of smaller animals increased after size grading, maybe because of a better access to the food resource due to diminished social pressure. However, the high dominance index was not based on size under conditions of limited size variation, e.g. those characteristic of restocked natural populations and aquaculture, indicating the important role of behaviour on social hierarchy.

Variations in paediatric upper respiratory surgery rates within and between two Nordic countries

Lasten ylähengitystiekirurgia (kita-nielurisojen poisto ja tärykalvon putkitus) on länsimaissa erittäin yleistä. Leikkausten lukumäärät vaihtelevat niin kansallisesti kuin kansainvälisestikin, mutta selvää syytä näille eroille ei tiedetä. Hoitosuositusten merkitys käytäntöihin on kyseenalaistettu ja voi olla, ettei hoitosuosituksia noudateta. Leikkaukset saattavat aiheuttaa lapsipotilaille psykologisen vamman, ja lisäksi niihin sisältyy komplikaatioiden, jopa kuoleman, vaara. Jotta haittoja voidaan välttää, on tärkeää tunnistaa ne lapset, jotka hyötyvät leikkauksesta. Ongelma on paitsi lääketieteellinen, myös taloudellinen: ylähengitystiekirurgiasta aiheutuu merkittäviä kuluja. Leikkausmäärien arvioiminen on tärkeää, jotta leikkauskäytäntöjä voidaan järkeistää. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin ylähengitystieleikkausten määriä Suomessa ja Norjassa sekä näiden kahden maan välillä. Aiempaa tutkimusta aiheesta ei kummassakaan maassa ole tehty. Kitarisanpoiston, välikorvan putkituksen, tärykalvopiston, nielurisanpoiston ja kita- ja nielurisanpoiston leikkausmäärät saatiin kansallisista tietokannoista. Lukuja verrattiin ko. maan lasten lukumäärään, maantieteelliseen sijoittumiseen sekä lasten ikään ja sukupuoleen. Lisäksi leikkausmääriä arvioitiin suhteessa korva-, nenä- ja kurkkulääkäreiden sekä yleislääkäreiden määrään, maantieteelliseen sijoittumiseen ja lääkäreiden ikään ja sukupuoleen. Leikkausten määrissä havaittiin suurta vaihtelua niin Suomessa kuin Norjassa. Suomessa suurimmat erot leikkausmäärissä löydettiin läntisen ja itäisen miljoonapiirin välillä. Läntisessä piirissä tehtiin lähes kaksin kertaa enemmän leikkauksia kuin itäisessä piirissä. Norjassa suurimmat erot olivat pohjoisen ja itäisen piirin välillä. Pohjoisessa piirissä tehtiin kaksinkertainen määrä leikkauksia itäiseen piirrin verrattuna. Suomessa tehtiin tutkimuksen koko aikavälillä enemmän kitarisanpoistoja kuin Norjassa, mutta ko. leikkausten määrä oli maassamme selvästi laskussa. Vuonna 2002 Suomessa tehtiin 2,5 kertaa enemmän kitarisanpoistoja kuin Norjassa. (Kita)nielurisanpoistoja tehtiin kuitenkin Suomessa vähemmän kuin Norjassa. Näiden leikkausten määrät pysyivät tutkimuksen aikavälillä Suomessa samalla tasolla, kun Norjassa leikkausmäärät hieman nousivat. Suomalaisia lapsia leikattiin keskimäärin paljon nuorempina kuin norjalaisia lapsia. Tutkimuksessa ei löydetty selitystä ylähengitystieleikkausten määrän suurelle vaihtelulle Suomessa ja Norjassa tai maiden välillä. Kuitenkin Suomessa tehtyjen kitarisanpoistojen huomattavan vähenemisen myötä maiden ylähengitystieleikkausten määrät lähenivät toisiaan.

Carbon dynamics in peatlands under changing hydrology : Effects of water level drawdown on litter quality, microbial enzyme activities and litter decomposition rates

Pristine peatlands are carbon (C) accumulating wetland ecosystems sustained by a high water level (WL) and consequent anoxia that slows down decomposition. Persistent WL drawdown as a response to climate and/or land-use change directly affects decomposition: increased oxygenation stimulates decomposition of the old C (peat) sequestered under prior anoxic conditions. Responses of the new C (plant litter) in terms of quality, production and decomposability, and the consequences for the whole C cycle of peatlands are not fully understood. WL drawdown induces changes in plant community resulting in shift in dominance from Sphagnum and graminoids to shrubs and trees. There is increasing evidence that the indirect effects of WL drawdown via the changes in plant communities will have more impact on the ecosystem C cycling than any direct effects. The aim of this study is to disentangle the direct and indirect effects of WL drawdown on the new C by measuring the relative importance of 1) environmental parameters (WL depth, temperature, soil chemistry) and 2) plant community composition on litter production, microbial activity, litter decomposition rates and, consequently, on the C accumulation. This information is crucial for modelling C cycle under changing climate and/or land-use. The effects of WL drawdown were tested in a large-scale experiment with manipulated WL at two time scales and three nutrient regimes. Furthermore, the effect of climate on litter decomposability was tested along a north-south gradient. Additionally, a novel method for estimating litter chemical quality and decomposability was explored by combining Near infrared spectroscopy with multivariate modelling. WL drawdown had direct effects on litter quality, microbial community composition and activity and litter decomposition rates. However, the direct effects of WL drawdown were overruled by the indirect effects via changes in litter type composition and production. Short-term (years) responses to WL drawdown were small. In long-term (decades), dramatically increased litter inputs resulted in large accumulation of organic matter in spite of increased decomposition rates. Further, the quality of the accumulated matter greatly changed from that accumulated in pristine conditions. The response of a peatland ecosystem to persistent WL drawdown was more pronounced at sites with more nutrients. The study demonstrates that the shift in vegetation composition as a response to climate and/or land-use change is the main factor affecting peatland ecosystem C cycle and thus dynamic vegetation is a necessity in any models applied for estimating responses of C fluxes to changes in the environment. The time scale for vegetation changes caused by hydrological changes needs to extend to decades. This study provides grouping of litter types (plant species and part) into functional types based on their chemical quality and/or decomposability that the models could utilize. Further, the results clearly show a drop in soil temperature as a response to WL drawdown when an initially open peatland converts into a forest ecosystem, which has not yet been considered in the existing models.

Vitamin E may affect the life expectancy of men, depending on dietary vitamin C intake and smoking

Background: Antioxidants might protect against oxidative stress, which has been suggested as a cause of aging. Methods: The ATBC Study recruited males aged 50-69 years who smoked at least 5 cigarettes per day at the baseline. The current study was restricted to participants who were followed up past the age of 65. Deaths were identified in the National Death Registry (1445 deaths). We constructed Kaplan-Meier survival curves for all participants, and for four subgroups defined by dietary vitamin C intake and level of smoking. We also constructed Cox regression models allowing a different vitamin E effect for low and high age ranges. Results: Among all 10,837 participants, vitamin E had no effect on those who were 65 to 70 years old, but reduced mortality by 24% when participants were 71 or older. Among 2284 men with dietary vitamin C intakes above the median who smoked less than a pack of cigarettes per day, vitamin E extended life-span by two years at the upper limit of the follow-up age span. In this subgroup, the survival curves of vitamin E and no-vitamin E participants diverged at 71 years. In the other three subgroups covering 80% of the participants, vitamin E did not affect mortality. Conclusions: This is the first study to strongly indicate that protection against oxidative stress can increase the life expectancy of some initially healthy population groups. Nevertheless, the lack of effect in 80% of this male cohort shows that vitamin E is no panacea for extending life expectancy.