Long-term nutrient load management and lake restoration: Case of Säkylän Pyhäjärvi (SW Finland)

Eutrophication caused by anthropogenic nutrient pollution has become one of the most severe threats to water bodies. Nutrients enter water bodies from atmospheric precipitation, industrial and domestic wastewaters and surface runoff from agricultural and forest areas. As point pollution has been significantly reduced in developed countries in recent decades, agricultural non-point sources have been increasingly identified as the largest source of nutrient loading in water bodies. In this study, Lake Säkylän Pyhäjärvi and its catchment are studied as an example of a long-term, voluntary-based, co-operative model of lake and catchment management. Lake Pyhäjärvi is located in the centre of an intensive agricultural area in southwestern Finland. More than 20 professional fishermen operate in the lake area, and the lake is used as a drinking water source and for various recreational activities. Lake Pyhäjärvi is a good example of a large and shallow lake that suffers from eutrophication and is subject to measures to improve this undesired state under changing conditions. Climate change is one of the most important challenges faced by Lake Pyhäjärvi and other water bodies. The results show that climatic variation affects the amounts of runoff and nutrient loading and their timing during the year. The findings from the study area concerning warm winters and their influences on nutrient loading are in accordance with the IPCC scenarios of future climate change. In addition to nutrient reduction measures, the restoration of food chains (biomanipulation) is a key method in water quality management. The food-web structure in Lake Pyhäjärvi has, however, become disturbed due to mild winters, short ice cover and low fish catch. Ice cover that enables winter seining is extremely important to the water quality and ecosystem of Lake Pyhäjärvi, as the vendace stock is one of the key factors affecting the food web and the state of the lake. New methods for the reduction of nutrient loading and the treatment of runoff waters from agriculture, such as sand filters, were tested in field conditions. The results confirm that the filter technique is an applicable method for nutrient reduction, but further development is needed. The ability of sand filters to absorb nutrients can be improved with nutrient binding compounds, such as lime. Long-term hydrological, chemical and biological research and monitoring data on Lake Pyhäjärvi and its catchment provide a basis for water protection measures and improve our understanding of the complicated physical, chemical and biological interactions between the terrestrial and aquatic realms. In addition to measurements carried out in field conditions, Lake Pyhäjärvi and its catchment were studied using various modelling methods. In the calibration and validation of models, long-term and wide-ranging time series data proved to be valuable. Collaboration between researchers, modellers and local water managers further improves the reliability and usefulness of models. Lake Pyhäjärvi and its catchment can also be regarded as a good research laboratory from the point of view of the Baltic Sea. The main problem in both of them is eutrophication caused by excess nutrients, and nutrient loading has to be reduced – especially from agriculture. Mitigation measures are also similar in both cases.

Robust current control of a phase shifted full-bridge buck converter

In this thesis, the main point of interest is the robust control of a DC/DC converter. The use of reactive components in the power conversion gives rise to dynamical effects in DC/DC converters and the dynamical effects of the converter mandates the use of active control. Active control uses measurements from the converter to correct errors present in the converter’s output. The controller needs to be able to perform in the presence of varying component values and different kinds of disturbances in loading and noises in measurements. Such a feature in control design is referred as robustness. This thesis also contains survey of general properties of DC/DC converters and their effects on control design. In this thesis, a linear robust control design method is studied. A robust controller is then designed and applied to the current control of a phase shifted full bridge converter. The experimental results are shown to match simulations.

Ilmanlaatu Uudellamaalla vuosina 2004 – 2013

Ilmanlaatuindeksin perusteella arvioituna ilmanlaatu oli vuosina 2004 – 2013 Uudenmaan mittauskohteissa eli Hyvinkäällä, Järvenpäässä, Keravalla, Lohjalla, Porvoossa ja Tuusulassa valtaosan ajasta hyvää tai tyydyttävää. Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunteja oli eniten Järvenpäässä vuonna 2012, Hyvinkäällä vuonna 2008 ja Porvoossa vuonna 2007. Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunnit aiheutuivat pääasiassa katujen pölyämisestä keväisin. Katupölyn haittojen vähentämiseen tulisi Uudenmaan taajamissa kiinnittää erityistä huomiota. Hengitettäville hiukkasten pitoisuuksille annetut raja-arvot eivät vuosina 2004 – 2013 ylittyneet. Hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvo ylittyi kaikilla mittausasemilla. Mittausasemien sijainti on vaihtunut niin usein, että pitoisuuksien kehittymistä on mahdotonta arvioida toistaiseksi. Lohjalla mittauksia on tehty joka vuosi ja siellä pitoisuudet näyttäisivät olevan laskussa. Sekä jatkuvatoimisissa mittauksissa että passiivikeräinkartoituksissa saadut typpidioksidipitoisuudet olivat selvästi raja- ja ohjearvojen alapuolella. Pitoisuudet ovat pysyneet viimeiset kymmenen vuotta likimain ennallaan. Muutamissa mittauspisteissä pitoisuudet kuitenkin ovat laskeneet tilastollisesti merkitsevästi tai melkein merkitsevästi. Otsonipitoisuudelle vuodelle 2010 annetut tavoitearvot eivät ylittyneet. Sen sijaan terveysperusteinen pitkän ajan tavoite ylittyi joka vuosi lukuun ottamatta vuotta 2012. Kasvillisuusperusteinen pitkän ajan tavoite ylittyi vuosina 2004, 2006, 2008, 2010, 2011 ja 2013. Energiantuotannon ja teollisuuden päästöjä dominoivat Inkoon voimalaitoksen, Kilpilahden teollisuusalueen ja Koverharin terästehtaan päästöt. Inkoon voimalaitoksen päästöt vaihtelevat huomattavasti vuodesta toiseen, joten myös alueen kokonaispäästöissä vuosien välinen vaihtelu on suurta eikä selviä trendejä ole havaittavissa. Uudenmaan seuranta-alueella puun pienpolton päästöt ovat ilmanlaadun kannalta merkittäviä. Pienpolton vaikutus hengitysilman laatuun korostuu, koska päästöt purkautuvat matalista piipuista asuinalueilla. Puunpolton hiukkaspäästöt olivat vuodelle 2010 arvioitujen päästömäärien perusteella noin puolet ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt neljänneksen alueen kokonaispäästöistä.

Energy saving potential in reservoir pumping

Pumping systems account for up to 22 % of the energy consumed by electrical motors in European industry. Many studies have shown that there is also a lot of potential for energy savings in these systems with the improvement of devices, flow control or surrounding sys-tem. The best method for more energy efficient pumping has to be found for each system separately. This thesis studies how energy saving potential in reservoir pumping system is affected by surrounding variables, such as the static head variation and friction factor. The objective is to create generally applicable graphs to quickly compare methods for reducing pumping system’s energy costs. The gained results are several graphs showcasing how the chosen variables affect energy saving potential of the pumping system in one specific case. To judge if these graphs are generally applicable, more testing with different pumps and environments are required.

“Mitä iloo siit o ko se o samallai kaikil”. Porilaissyntyiset ja Poriin muuttaneet nuoret aikuiset aluepuhekielen puhujina ja tarkastelijoina

Tässä tutkielmassa tarkastellaan kahta informanttijoukkoa: 10:ä Porista kotoisin olevaa ja 14:ää Poriin aikuisiällä muuttanutta nuorta aikuista ja sitä, miten he jäsentävät ja kuvailevat Porin aluepuhekieltä. Informantit tekevät puhutusta kielestä hyvin erilaisia havaintoja: kuvailevia ja kuvauksellisia, mutta myös kielenainekseen kohdistuvia huomioita. Käsillä ovat kielelliset piirteet kuten loppu-n:n kato, diftongien avartuminen, rajageminaation puuttuminen, vokaaliaineksen loppuheitto, d : r -vaihtelu, yks. 1. ja 2. persoonapronomien mää/sää -edustus, yleisgeminaatio ja i : ei -muotoinen imperfekti (mietin : mietein). Lisäksi tutkielmassa pohdiskellaan, onko informanttien mainitseman ”tunnistettavan rytmin” taustalla tosiasiassa kielenaineksesta paikannettava prosodinen piirre. Informanttien Porin aluepuhekielen kuvausta tarkastellaan myös vasten kahta Porin murteen traditionaalista kuvausta, joista toista edustaa Paula Eskolan Porin murrekirja (1987) ja toista Kalevi Wiikin Sano se murteella -teoksen (2006) kuvaus Porin alueen murteista. Lisäksi tässä työssä käsitellään kielen kommentoinnin prosessia: mihin aikaan kuvattava kielimuoto kytketään ja ketkä kuvataan kielimuodon puhujiksi tai ”osaajiksi”. Huomio kiinnittyy myös kommentoinnin kohteeseen, joka saattoi paljastua yhden kielenkäyttäjäkontaktin kautta muodostuneeksi käsitykseksi jostakin puhutun kielen alueellisesti tunnistettavasta muodosta. Tässä työssä osoitetaan myös, että kielenkäyttäjien kommentointiin vaikutti informanttien ja käsillä olevan kielimuodon suhde. Lisäksi tutkimuksessa hahmotetaan informanttien kommenttien ja tutkimuskirjallisuuden avulla kaksi käsitteellisesti erilaista puhutun kielen muotoa: vaihteleva (alue)puhekieli ja aito murre. Tämän pro gradu -työn lopussa arvioidaan myös kansanlingvistisiä metodeja ja tutkijan postitiota.

Sick leave prescribing practices in Finland

Background: Sick leave prescribing is a common task of doctors and being on sick leave results in notable economic consequences to society. However, there appears to be limited research into this field and the factors affecting sick leave prescribing practices of doctors. Aims: To examine the prescribing of sick leave by doctors and dentists, the extent of variation in practices, whether clinician-related factors and local structural factors affect variation, and the economic consequences of varying practices. Materials and methods: Questionnaire studies with 19 or 16 hypothetical patient cases were conducted among 165 primary health care (PHC) physicians, 356 occupational health care (OHC) physicians, 338 surgeons and 1132 dentists. Results: The difference between the lowest and the highest number of sick leave days prescribed for the 19 patient cases was almost four-fold in PHC physicians and surgeons and eight-fold in OHC physicians, which represents a societal cost of tens of thousands of euros. Some dentists did not prescribe sick leave to any of the 16 patient cases, and some prescribed nearly a hundred days altogether. The overall number of sick leave days OHC physicians prescribed was smaller than in PHC physicians. More days of sick leave were prescribed by those working in smaller municipalities than larger population centres. Conclusion: There was considerable variation in the sick leave prescribing practices of Finnish health care professionals. This means that patients may not receive equal social benefits. Sick leave carries considerable economic consequences, and unifying prescribing practices could bring significant cost savings to society.

1920–1930-luvun Sotilasaikakauslehdessä käyty keskustelu Suomen erityisolosuhteiden huomioimisesta

Suomen erikoisolosuhteiden huomiointi on aina ollut ominaista suomalaiselle sotataidolle. Suomen maantieteellisestä sijainnista johtuvat ominaisuudet, kuten vuodenaikojen vaihtelu, peitteinen maasto sekä runsaat vesistöt asettavat sodankäynnille haasteita, joita muualla Euroopassa ei ole. Tästä johtuen eurooppalaista sotataitoa ei voida soveltaa Suomessa. Suomalaista sotataitoa kehitettiin merkittävästi 1920–1930-luvuilla. Kehitykseen liittyi vahvasti so-tilasaikakauslehdissä käyty keskustelu, jossa upseerit toivat artikkeleissaan esille omia näkemyksiään Suomen erikoisolosuhteiden vaikutuksesta sodankäyntiin. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, millaista tämä sotilasaikakauslehdissä käyty keskustelu 1920–1930-luvuilla oli. Sotilasaikakauslehtien artikkelien perusteella selvitetään myös aikalaisten näkökulmasta oleellisimpia maaston erityispiirteitä, talviolosuhteiden ja peitteisyyden vaikutusta sodankäyntiin sekä 1920–1930-luvuille tyypillisimpiä sodankäynnin ilmiöitä. Tutkimusmenetelmänä on vertaileva asiakirjatutkimus, ja tutkimuksen aineisto perustuu pää-asiassa 1920–1930-luvun sotilasaikakauslehdissä julkaistujen artikkeleihin. Tutkimuksessa käsitellään pääasiassa Sotilasaikakauslehdessä ilmestyneitä artikkeleita, mutta vertailun ai-kaansaamiseksi on tarkasteltu myös Hakkapeliitan ja Tiede ja ase -lehden julkaisuja. Lähtei-nä käytetyt artikkelit on valittu otsikkoanalyysin perusteella. Kirjallisina lähteinä on käytetty myös suomalaisen sotataidon kehittymistä käsitteleviä teoksia. Keskustelu erikoisolosuhteista oli 1920–1930-luvulla suomalaisen sotataidon kehittymisen kannalta keskeistä. Artikkeleissa käsiteltiin erityisesti talviolosuhteiden ja peitteisyyden vaikutusta sodankäyntiin. Aikalaisten näkemykset eivät merkittävästi eronneet toisistaan 1920–1930-luvuilla. Molempina vuosikymmeninä artikkeleissa keskityttiin maantieteellisiin seik-koihin. Maaston nähtiin olevan joko liikkuvuutta edistävä tai haittaava tekijä joukon koulu-tuksesta ja varustuksesta riippuen. Suomalainen maasto mahdollisti pienenkin joukon puolus-tautumisen suurta ylivoimaa vastaan. Peitteinen maasto lyhensi ampumaetäisyyksiä. Selkeä 1920- ja 1930-luvulla artikkeleissa esillä ollut ilmiö oli tulen ja liikkeen suhde. Maaston ja asetekniikan muutokset pakottivat pohtimaan myös jalkaväkiryhmän ja -joukkueen kokoonpanoa. Sotilasaikakauslehdissä 1920–1930-luvulla käyty keskustelu oli tärkeää suomalaisen sotataidon kehittymisen kannalta, koska silloin suomalaisen sotataidon kehitys oli vielä alkuteki-jöissään. Keskustelu nosti esille keskeisiä sodankäynnissä huomioitavia tekijöitä, joiden pohjalta suomalaisen sotataidon suuntaviivoja määritettiin. Talvitaistelukokeiluja käsittelevien artikkelien määrä sotilasaikakauslehdissä on vähäinen, sillä kokeilujen tulokset olivat salaista tietoa.

Balancing the quotation process by LEAN methods

This thesis studies the possibility to use lean tools and methods in a quotation process which is carried out in an office environment. The aim of the study was to find out and test the relevant lean tools and methods which can help to balance and standardize the quotation process, and reduce the variance in quotation lead times and in quality. Seminal works, researches and guide books related to the topic were used as the basis for the theory development. Based on the literature review and the case company’s own lean experience, the applicable lean tools and methods were selected to be tested by a sales support team. Leveling production, by product categorization and value stream mapping, was a key method to be used to balance the quotation process. 5S method was started concurrently for standardizing the work. Results of the testing period showed that lean tools and methods are applicable in office process and selected tools and methods helped to balance and standardize the quotation process. Case company’s sales support team decided to implement new lean based quotation process model.

Poskihampaiden ja välihampaiden poikkeavat juurikanavamorfologiat

Hampaan poikkeava juuri- tai juurikanavamorfologia voi olla syy juurihoidon epäonnistumiseen.Tämän vuoksi hampaiden juuri- ja juurikanavamorfologian poikkeavuuksien hyvä tunteminen on edellytys laadukkaisiin juurihoitoihin. Röntgenkuvilla saadaan usein selvyys hampaan juuri- ja juurikanavamorfologiasta. Tämän vuoksi radiologinen tutkimus liittyy tiiviisti juurihoidon suorittamiseen. Tämän kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on selvittää poskihampaiden ja välihampaiden poikkeavien juuri- ja juurikanavamorfologioiden yleisyyksiä. Tässä kirjallisuuskatsauksessa kootaan kunkin poskihampaan ja välihampaan normaalit ja poikkeavat juuri- ja juurikanavamorfologiat. Aineisto on kerätty PubMed-tietokannasta, aiheeseen liittyvistä oppikirjoista sekä Suomen Hammaslääkärilehden artikkeleista. Aineisto kerättiin hakemalla tutkimuksia ja tapausselostuksia poskihampaiden ja välihampaiden normaaleista ja poikkeavista juuri- ja juurikanavamorfologioista. PubMed-tietokannasta löytyi runsaasti aiheeseen liittyviä meta-analyysejä, yksittäisiä tutkimuksia sekä tapausselostuksia. Kirjallisuuskatsaukseen päätettiin ottaa tutkimuksia, joissa oli käytetty juurikanavamorfologian luokitteluun Vertuccin tyyppejä. Poskihampaiden ja välihampaiden juuri- ja juurikanavamorfologioiden vaihtelu on varsin yleistä, sekä ylä- että alaleuassa. Hammaslääkäreiden pitäisi olla tietoisia mahdollisista juurija juurikanavamorfologian poikkeavuuksista, jotta he osaisivat etsiä mahdollisia lisäkanavia. Näiden mahdollisten lisäkanavien löytäminen voi olla edellytys juurihoidon onnistumiseen. Juurikanavamorfologian vaihteluita esiintyy eniten poskihampaissa, joissa on myös eniten juurimorfologian poikkeavuuksia. Osa lisäjuurikanavista on yleisiä, ja toiset taas varsin harvinaisia. Hammaslääkäreiden on aina kuitenkin varauduttava poikkeaviin morfologioihin, ja tällöin hyvä tietoisuus näistä poikkeavuuksista parantaa juurihoidettavan hampaan ennustetta.

Öljy-vesiemulsioiden erottumisen tehostaminen erilaisten geometrioiden avulla

Työn kirjallisuusosassa selvitettiin neste-nestedispersioiden ja emulsioiden pisarakokojakauman määrittämiseen soveltuvia menetelmiä. Kirjallisuusosa painottuu emulsioiden stabiliteettiin liittyvään teoriaan ja menetelmiin, joilla voidaan tutkia pisarakokojakaumia suoraan prosessista. Erillisnäytteiden analysointiin perustuvista menetelmistä on esitettynä mikroskooppianalyysi sekä lasersäteen sirontaan perustuva mittaus, joita molempia käytettiin tämän työn kokeellisessa osassa. Kokeellisessa osassa pyrittiin selvittämään, vaikuttavatko kaksi erimuotoista ruuvi-kapaletta eri tavalla öljy-vesiemulsion pisarakokojakaumaan, kun emulsio virtasi ruuvin vuorovaikutusalueen läpi. Tätä tutkittiin määrittämällä ennen vuorovaikutusaluetta ja vuorovaikutusalueen jälkeen kerättyjen emulsionäytteiden pisarakokojakaumat lasersäteen sirontamittauksilla. Mitattujen pisarakokojakaumien perusteella ei voitu tehdä varmaa johtopäätöstä, vaikuttivatko ruuvit pisarakokojakaumaan vai eivät. Syynä tähän on pisarakokojakaumien vaihtelu rinnakkaisnäytteissä. Rinnakkaismittauksissa havaittu vaihtelu johtui arvaamattomasti muuttuneista virtausolosuhteista, mikä aiheutti edelleen öljypitoisuuden muutoksia. Muita mahdollisia syitä ovat veden ionivahvuuden, pH:n ja lämpötilan vaihtelu.

Food webs in the era of molecular revolution – Like resolving the Gordian knot with a tricorder

Living nature consists of countless organisms, which are classified into millions of species. These species interact in many ways; for example predators when foraging on their prey, insect larvae consuming plants, and pathogenic bacteria drifting into humans. In addition, abiotic nature has a great initiative impact on life through many factors (including sunlight, ambient temperature, and water. In my thesis, I have studied interactions among different life forms in multifaceted ways. The webs of these interactions are commonly referred to as food webs, describing feeding relationships between species or energy transfer from one trophic level to another. These ecological interactions – whether they occur between species, between individuals, or between microorganisms within an individual – are among the greatest forces affecting natural communities. Relationships are tightly related to biological diversity, that is, species richness and abundances. A species is called a node in food web vocabulary, and its interactions to other species are called links. Generally, Artic food webs are considered to be loosely linked, simple structures. This conception roots into early modern food webs, where insects and other arthropods, for example, were clumped under one node. However, it has been shown that arthropods form the greatest part of diversity and biomass both in the tropics and in Arctic areas. Earlier challenges of revealing the role of insects and microorganisms in interactions webs have become possible with the help of recent advances in molecular techniques. In the first chapter, I studied the prey diversity of a common bat, Myotis daubentonii, in southwestern Finland. My results proved M. daubentonii being a versatile predator whose diet mainly consists of aquatic insects, such as chironomid midges. In the second chapter, I expanded the view to changes in seasonal and individual-based variation in the diet of M. daubentonii including the relationship between available and observed prey. I found out that chironomids remain the major prey group even though their abundance decreases in proportion to other insect groups. Diet varied a lot between individuals, although the differences were not statistically significant. The third chapter took the study to a large network in Greenland. I showed that Artic food webs are very complex when arthropods are taken into account. In the fourth chapter, I examined the bacterial flora of M. daubentonii and surveyed the zoonotic potential of these bacteria. I found Bartonella bacteria, of which one was described as a new species named after the locality of discovery. I have shown in my thesis that Myotis daubentonii as a predator links many insect species as well as terrestrial and aquatic environments. Moreover, I have exposed that Arctic food webs are complex structures comprising of many densely linked species. Finally, I demonstrated that the bacterial flora of bats includes several previously unknown species, some of which could possibly turn in to zoonosis. To summarize, molecular methods have untied several knots in biological research. I hope that this kind of increasing knowledge of the surrounding nature makes us further value all the life forms on earth.

Pertussis: infection, vaccination and gene polymorphisms

Pertussis or whooping cough is a human respiratory tract infection and a vaccine-preventable disease that is caused by Bordetella pertussis bacteria. Pertussis vaccination has been part of the Finnish national vaccine program since 1952. Despite extensive vaccinations, the incidence of pertussis has increased in many countries during the last decades. Large epidemics have been observed also in countries with high vaccine coverage. Inter-individual variation in immune responses is always encountered after vaccination. Low vaccine responses may cause vulnerability to pertussis even straight after vaccination. Reasons for low responses are not fully understood. The innate immune system is responsible for the initial recognition of pathogens and vaccine antigens. The role of innate immunity on pertussis immunity has not been thoroughly investigated. Mannose-binding lectin (MBL) and toll-like receptor 4 (TLR4) are important molecules of the innate immune system and in the recognition of pathogens. Cytokines form a signaling network that have a notable role in immune responses after infections as well as after vaccinations. Single nucleotide polymorphism (SNP) is common in genes encoding these molecules and the polymorphisms have been reported to affect vaccine response after viral and bacterial vaccines. This study investigated the gene polymorphisms of MBL2, TLR4 and interleukin (IL)-10 promoter and their association with vaccine responses after acellular pertussis (aP) vaccination in Finnish adolescents and infants. Cell-mediated immune responses were investigated ten years after the previous pertussis vaccinations in young adults. In addition, the role of MBL deficiency in pertussis infection susceptibility was evaluated. The results of this study show that subjects with TLR4 polymorphism had lower antibody production and persistence after aP vaccination compared with normal allele. A specific SNP in the TLR4 gene was associated with decreased antibody responses and persistence in adolescents after aP booster vaccination. Cell-mediated immune responses were partly detected ten years after the previous vaccination; booster vaccine clearly enhanced the responses. In addition, subjects with IL-10 polymorphism had altered cell-mediated immune responses. MBL deficiency was found to be more frequent in pertussis patients than healthy controls but the polymorphism of MBL2 was not associated with antibody responses after acellular pertussis vaccination. The novel finding of this study was that genetic variation in the innate immune system seems to play a role in altered pertussis vaccine responses as well as in pertussis infection. These new findings enlighten the mechanisms behind the low responses after pertussis vaccination and help to predict risk factors related to this phenomenon.

Hävittäjälentäjän fyysinen kuormittuminen ja lentämistä tukevan toiminnallisen harjoittelun perusteet

Hävittäjälentäjät ovat yksi Suomen ilmavoimien suorituskyvyn kriittisimmistä osista. Lentotehtäviä suorittaessaan lentäjään kohdistuu suuria kiihtyvyyksiä. G-voimat kuormittavat erityisesti tuki- ja liikuntaelimistöä aiheuttaen vakaviakin vammoja, kuten välilevyjen pullistumia ja repeämiä. Laadukkaalla fyysisellä harjoittelulla on useissa tutkimuksissa huomattu olevan vammoja ennalta ehkäisevä sekä suorituskykyä kehittävä vaikutus. Toiminnallinen harjoittelu on viime vuosina noussut suosituksi harjoittelumuodoksi, jopa huippu-urheilijoiden keskuudessa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kartoittaa hävittäjälentäjän fyysistä kuormittumista, kuormittumisen hallintaa fyysisen harjoittelun avulla sekä toiminnallisen harjoittelun perusteita. Edellä mainitun perusteella on arvioitu, mitä mahdollisuuksia toiminnallinen harjoittelu toisi hävittäjälentäjien fyysiseen harjoitteluun. Tutkielma on perinteinen kirjallisuuskatsaus. Aineisto koostuu pääasiassa koti- ja ulkomaisista ilmailufysiologiaa, hävittäjälentäjän kuormittumista sekä toiminnallista harjoittelua käsittelevistä tutkimuksista, oppikirjoista, artikkeleista ja internet-lähteistä. Havaintoja on tarkasteltu tutkimuksen moniulotteisessa viitekehyksessä, joka muodostuu ilmailufysiologisista, liikuntalääketieteellisistä sekä sotilaspedagogisista näkökulmista. Keskeistä hävittäjälentäjälle on hyvä G-sietokyky. Tutkimuksissa on huomattu, että voimaharjoittelulla G-sietokykyä voidaan nostaa merkittävästi. Hyvä voimataso ja reagointinopeus yhdistettynä oikeaoppiseen tekniikkaan ovat avainasemassa tehokkaan vastaponnistuksen muodostamiselle. Toiminnallinen eli funktionaalinen harjoittelu mahdollistaa edullisen, monipuolisen ja paikkaan sitomattoman tavan harjoitella tehokkaasti. Tutkimukset osoittavat toiminnallisen harjoittelun kehittävän voimaa, kestävyyttä, kehonhallintaa ja ketteryyttä. Harjoittelussa hyödynnetään kehonpainoa sekä erilaisia harjoitusvälineitä. Oikein valituilla toiminnallisilla liikkeillä harjoitusvaikutus saadaan kohdennettua haluttuihin lihasryhmiin, ku-ten hävittäjälentäjille tärkeisiin niskan tai keskivartalon alueen lihaksiin. Toiminnallinen harjoittelu mahdollistaa myös ennaltaehkäiseviä ja huoltavia harjoitusmahdollisuuksia hävittäjälentäjille. Toiminnallinen harjoittelu ja sen eri muodot, kuten CrossFit voivat antaa syvyyttä ja monipuolisuutta hävittäjälentäjälle tuottamalla erilaisia harjoitusärsykkeitä. Lisäksi vaihtelu voi lisätä harjoitusmotivaatiota. Toiminnallisen harjoittelun ei kuitenkaan ole tarkoitus syrjäyttää kokonaan perinteistä voimaharjoittelua. Todennäköisesti parhaat tulokset saadaan yhdistämällä molempia harjoitusmuotoja. Toiminnallisen harjoittelun soveltuvuutta hävittäjälentäjille olisi kuitenkin tärkeää tutkia tarkemmin optimaalisten tulosten takaamiseksi.

Diel patterns and tissue-specificity of environmental responses in fish

Humans are profoundly changing aquatic environments through climate change and the release of nutrients and chemicals. To understand the effects of these changes on natural populations, knowledge on individuals’ environmental responses is needed. At the molecular level, the environmental responses are partly mediated by chances in messenger RNA and protein levels. In this thesis I study messenger RNA and protein responses to an assortment of environmental stressors in fish. As daily (diel) rhythms are known to be ubiquitous in different tissues, I particularly focus on diel patterns in the responses. The studied species are the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus L.) and the Arctic char (Salvelinus alpinus L.), both of which have circumpolar distribution in the Northern hemisphere. In the first two studies, three-spined sticklebacks were exposed to both the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac and low-oxygen conditions (hypoxia), and their responses measured at separate time points in the liver and gills. The results show how the seemingly unrelated environmental stressors, hypoxia and anti-inflammatory drugs, can have harmful combined effects that differ from the effects of each stressor alone. Moreover, both stressors disturbed natural diel patterns in gene expression. In the third study, I studied the responses of three-spined sticklebacks to two test chemicals: one used in hormonal medicine (17α-ethinyl-oestradiol) and one used as a plasticizer and solvent chemical (di-n-butyl phthalate). The results suggest that the phthalate can affect genes related to spermatogenesis in fish testes, while estrogen-mimicking compounds can lead to numerous disturbances in the endocrine system. In the final study, the temperature-dependence of diel rhythms in messenger RNA levels were evaluated in the liver tissue of the Arctic char, a cold-adapted salmonid. The results show that cold acclimation repressed diel rhythms in gene expression compared to warm-acclimated fish, in which the expression of hundreds of genes was rhythmic, suggesting the circadian clock of the Arctic fish species can be sensitive to temperature. Overall, the results of the thesis indicate that fishes’ responses to abiotic factors interact with their diel rhythms, and more studies on the consequences of these interactions are needed to comprehensively understand human impacts on ecosystems.

Monitoring Directed Energy Deposition Processes in Additive Manufacturing

The purpose of this study is to find out how laser based Directed Energy Deposition processes can benefit from different types of monitoring. DED is a type of additive manufacturing process, where parts are manufactured in layers by using metallic powder or metallic wire. DED processes can be used to manufacture parts that are not possible to manufacture with conventional manufacturing processes, when adding new geometries to existing parts or when wanting to minimize the scrap material that would result from machining the part. The aim of this study is to find out why laser based DED-processes are monitored, how they are monitored and what devices are used for monitoring. This study has been done in the form of a literature review. During the manufacturing process, the DED-process is highly sensitive to different disturbances such as fluctuations in laser absorption, powder feed rate, temperature, humidity or the reflectivity of the melt pool. These fluctuations can cause fluctuations in the size of the melt pool or its temperature. The variations in the size of the melt pool have an effect on the thickness of individual layers, which have a direct impact on the final surface quality and dimensional accuracy of the parts. By collecting data from these fluctuations and adjusting the laser power in real-time, the size of the melt pool and its temperature can be kept within a specified range that leads to significant improvements in the manufacturing quality. The main areas of monitoring can be divided into the monitoring of the powder feed rate, the temperature of the melt pool, the height of the melt pool and the geometry of the melt pool. Monitoring the powder feed rate is important when depositing different material compositions. Monitoring the temperature of the melt pool can give information about the microstructure and mechanical properties of the part. Monitoring the height and the geometry of the melt pool is an important factor in achieving the desired dimensional accuracy of the part. By combining multiple different monitoring devices, the amount of fluctuations that can be controlled will be increased. In addition, by combining additive manufacturing with machining, the benefits of both processes could be utilized.