Disturbance and ecosystem functioning : the role of changes in benthic biological traits

Rapid changes in biodiversity are occurring globally, as a consequence of anthropogenic disturbance. This has raised concerns, since biodiversity is known to significantly contribute to ecosystem functions and services. Marine benthic communities participate in numerous functions provided by soft-sedimentary ecosystems. Eutrophication-induced oxygen deficiency is a growing threat against infaunal communities, both in open sea areas and in coastal zones. There is thus a need to understand how such disturbance affects benthic communities, and what is lost in terms of ecosystem functioning if benthic communities are harmed. In this thesis, the status of benthic biodiversity was assessed for the open Baltic Sea, a system severely affected by broad-scale hypoxia. Long-term monitoring data made it possible to establish quantitative biodiversity baselines against which change could be compared. The findings show that benthic biodiversity is currently severely impaired in large areas of the open Baltic Sea, from the Bornholm Basin to the Gulf of Finland. The observed reduction in biodiversity indicates that benthic communities are structurally and functionally impoverished in several of the sub-basins due to the hypoxic stress. A more detailed examination of disturbance impacts (through field studies and -experiments) on benthic communities in coastal areas showed that changes in benthic community structure and function took place well before species were lost from the system. The degradation of benthic community structure and function was directed by the type of disturbance, and its specific temporal and spatial characteristics. The observed shifts in benthic trait composition were primarily the result of reductions in species’ abundances, or of changes in demographic characteristics, such as the loss of large, adult bivalves. Reduction in community functions was expressed as declines in the benthic bioturbation potential and in secondary biomass production. The benthic communities and their degradation accounted for a substantial proportion of the changes observed in ecosystem multifunctionality. Individual ecosystem functions (i.e. measures of sediment ecosystem metabolism, elemental cycling, biomass production, organic matter transformation and physical structuring) were observed to differ in their response to increasing hypoxic disturbance. Interestingly, the results suggested that an impairment of ecosystem functioning could be detected at an earlier stage if multiple functions were considered. Importantly, the findings indicate that even small-scale hypoxic disturbance can reduce the buffering capacity of sedimentary ecosystem, and increase the susceptibility of the system towards further stress. Although the results of the individual papers are context-dependent, their combined outcome implies that healthy benthic communities are important for sustaining overall ecosystem functioning as well as ecosystem resilience in the Baltic Sea.

Physical properties of afforested former agricultural peat soils in western Finland

Tiivistelmä: Metsitettyjen turvepeltojen maan fysikaaliset ominaisuudet

Effects of physical treatment of barley and rapeseed meal in dairy cows given grass silage-based diets

Selostus: Ohran ja rypsirouheen fysikaalisen käsittelyn vaikutus maidontuotantoon säilörehuun perustuvalla ruokinnalla

Long-term impacts of forest harvesting related soil disturbance on log product yields and economic potential in a New Zealand forest

Abstract

Logging versus fire : how does disturbance type influence the abundance of Pinus strobus regeneration?

Abstract

Stability Evaluation of a Paper Machine Wet End

Työssä analysoidaanprosessin vaikutusta paperikoneen stabiiliuteen. Kaksi modernia sanomalehtipaperikonetta analysoitiin ja sen perusteella molemmista prosesseista rakennettiin fysiikan lakeihin perustuvat simulointimallit APROS Paper simulointiohjelmistolla. Työn tavoitteena on selvittää, miten kyseisten koneiden prosessit eroavat toisistaan ja arvioida, miten havaitut erot vaikuttavat prosessien stabiiliuteen. Työssä tarkastellaan periodisten häiriöiden vaimenemista prosessissa. Simuloinnissa herätteenä käytettiin puhdasta valkoista kohinaa, jonka avulla eri taajuistenperiodisten häiriöiden vaimenemista analysoitiin. Prosessien häiriövasteet esitetään taajuuskoordinaatistossa. Suurimmat erot prosessien välillä löytyivät viirakaivosta ja sen sekoitusdynamiikasta. Perinteisen viirakaivon todettiin muistuttavan käyttäytymiseltään sarjaan kytkettyjä ideaalisekoittimia, kun taas pienempitilavuuksisen fluumin todettiin käyttäytyvän lähes kuin putkiviive. Vaikka erotprosessitilavuudessa sekä viirakaivon sekoitusdynamiikassa olivat hyvin selkeät, havaittiin vain marginaalinen ero prosessin välillä periodisten häiriöiden vaimenemisessa, koska erot viiraretentiotasoissa vaikuttivat eniten simulointituloksia. Matalammalla viiraretentiolla operoivan paperikoneen todettiin vaimentavan tehokkaammin prosessihäiriöitä. Samalla retentiotasolla pienempitilavuuksisen prosessin todettiin vaimentavan hitaita prosessihäiriöitä marginaalisesti paremmin. Tutkituista paperikoneista toisella simuloitiin viiraosan vedenpoistomuutoksenvaikutusta viiraretentioon ja paperin koostumukseen. Lisäksi arvioitiin viiraretention säädön toimivuutta. Viiraosan listakengän vedenpoiston todettiin aiheuttavan merkittäviä sakeus- ja retentiohäiriöitä, mikäli sen avulla poistettavan kiintoaineen virtaus tuplaantuisi. Viiraretention säädön todettiin estävän häiriöiden kierron prosessissa, mutta siirtävän ne suoraan rainaan. Retention säädön eikuitenkaan todettu olevan suoranainen häiriön lähde.