Evolutionary Ecology of Mountain Birch in Subarctic Stress Gradients: Interplay of Biotic and Abiotic Factors in Plant-Plant Interactions and Evolutionary Processes

In nature, variation for example in herbivory, wind exposure, moisture and pollution impact often creates variation in physiological stress and plant productivity. This variation is seldom clear-cut, but rather results in clines of decreasing growth and productivity towards the high-stress end. These clines of unidirectionally changing stress are generally known as ‘stress gradients’. Through its effect on plant performance, stress has the capacity to fundamentally alter the ecological relationships between individuals, and through variation in survival and reproduction it also causes evolutionary change, i.e. local adaptations to stress and eventually speciation. In certain conditions local adaptations to environmental stress have been documented in a matter of just a few generations. In plant-plant interactions, intensities of both negative interactions (competition) and positive ones (facilitation) are expected to vary along stress gradients. The stress-gradient hypothesis (SGH) suggests that net facilitation will be strongest in conditions of high biotic and abiotic stress, while a more recent ‘humpback’ model predicts strongest net facilitation at intermediate levels of stress. Plant interactions on stress gradients, however, are affected by a multitude of confounding factors, making studies of facilitation-related theories challenging. Among these factors are plant ontogeny, spatial scale, and local adaptation to stress. The last of these has very rarely been included in facilitation studies, despite the potential co-occurrence of local adaptations and changes in net facilitation in stress gradients. Current theory would predict both competitive effects and facilitative responses to be weakest in populations locally adapted to withstand high abiotic stress. This thesis is based on six experiments, conducted both in greenhouses and in the field in Russia, Norway and Finland, with mountain birch (Betula pubescens subsp. czerepanovii) as the model species. The aims were to study potential local adaptations in multiple stress gradients (both natural and anthropogenic), changes in plant-plant interactions under conditions of varying stress (as predicted by SGH), potential mechanisms behind intraspecific facilitation, and factors confounding plant-plant facilitation, such as spatiotemporal, ontogenetic, and genetic differences. I found rapid evolutionary adaptations (occurring within a time-span of 60 to 70 years) towards heavy-metal resistance around two copper-nickel smelters, a phenomenon that has resulted in a trade-off of decreased performance in pristine conditions. Heavy-metal-adapted individuals had lowered nickel uptake, indicating a possible mechanism behind the detected resistance. Seedlings adapted to heavy-metal toxicity were not co-resistant to others forms of abiotic stress, but showed co-resistance to biotic stress by being consumed to a lesser extent by insect herbivores. Conversely, populations from conditions of high natural stress (wind, drought etc.) showed no local adaptations, despite much longer evolutionary time scales. Due to decreasing emissions, I was unable to test SGH in the pollution gradients. In natural stress gradients, however, plant performance was in accordance with SGH, with the strongest host-seedling facilitation found at the high-stress sites in two different stress gradients. Factors confounding this pattern included (1) plant size / ontogenetic status, with seedling-seedling interactions being competition dominated and host-seedling interactions potentially switching towards competition with seedling growth, and (2) spatial distance, with competition dominating at very short planting distances, and facilitation being strongest at a distance of circa ¼ benefactor height. I found no evidence for changes in facilitation with respect to the evolutionary histories of plant populations. Despite the support for SGH, it may be that the ‘humpback’ model is more relevant when the main stressor is resource-related, while what I studied were the effects of ‘non-resource’ stressors (i.e. heavy-metal pollution and wind). The results have potential practical applications: the utilisation of locally adapted seedlings and plant facilitation may increase the success of future restoration efforts in industrial barrens as well as in other wind-exposed sites. The findings also have implications with regard to the effects of global change in subarctic environments: the documented potential by mountain birch for rapid evolutionary change, together with the general lack of evolutionary ‘dead ends’, due to not (over)specialising to current natural conditions, increase the chances of this crucial forest-forming tree persisting even under the anticipated climate change.

Matteus-passio

Digitoitu 24. 4. 2008.

Driver of Demand in Cargo and Passenger Traffic Between Penta Ports

Maritime transport moves around 6 billion tonnes of freight every year. The freight consists of liquid bulks (45%), dry bulks (23%) and general cargo (32%). Freight traffic and transports chains vary according to region, commodity and the origin and the destination of freight. In the European Union the ports sector handles over 90% of the trade with third countries. The share of intra-EU trade is approximately 30% of the total transportation and the number of passengers is over 200 million every year. The Baltic Sea has more than 50,000 vessels a year pass the Skaw at the northernmost tip of Denmark on their way into or out of the Baltic. Roughly 60% to 70% of these vessels are cargo vessels and 17% to 25% tankers. Ports and maritime transport play a crucial role in global commerce today. Today’s business environment is changing rapidly, and the constant changes create challenges for the transport industry and maritime traffic. Ports have to adapt to continuous changes in economic structures, logistics demands, and people’s travel and leisure patterns. In order to ensure the competitiveness of sea connections, the ports need to fully enhance multilateral cross-border understanding and cooperation. In this report the focus is on liner traffic between five ports in the Central Baltic Region: Stockholm, Tallinn, Helsinki Turku and Naantali. The report defines the drivers of the demand for cargo and passenger traffic and highlights the most important factors. The economic situation and foreign trade of each county are elaborated on with detailed information about the flows of traffic between the five ports. Based on expert interviews, the main characteristics of each port, including strengths and weaknesses, are presented. The report is based on primary and secondary data. Primary data was received through interviews and mail surveys. Secondary data was attained through a literature research, statistics, data given by the PENTA ports and webpages. The report is divided into two main parts: the drivers creating the demand for transport and the results of current cargo and passenger flows between PENTA ports.

Jordanian asevoimien kehitys 1960- ja 1970-luvulla

Tutkimus käsittelee Jordanian asevoimien kehitystä 60- ja 70-luvulla. Tutkimuksella pyrin selvittämään mahdollisimman laajasti Jordanian asevoimien kehityslinjoja ja niihin vaikuttaneita tekijöitä. Tutkimus keskittyy asevoimien organisaation ja doktriinin kehittymiseen, asehankintoihin sekä politiikan ja taloudellisten resurssien vaikutukseen asevoimien kehityksessä. Organisaatiota pyritään tarkastelemaan yhtymätasolla, jolloin saadaan kokonaiskuva kehityksestä. Jotta tutkimus ei jäisi vain kehityksen pinnalliseksi tarkasteluksi, pyritään selvittämään kehityksen syyt ja seuraukset. Jordania itsenäistyi Iso-Britannian hallinnosta vuonna 1946. Jordanian on yleensä katsottu kuuluvan konservatiivisiin arabimaihin, koska se on perinteisesti pyrkinyt välttämään radikaaleja linjoja politiikassaan. Jordania ei ole taloudellisesti omavarainen valtio ja se on joutunut luottamaan ulkomaiden taloudelliseen tukeen. Jordania on yleensä saanut tukea länsimailta ja öljyllä rikastuneilta arabimailta. Jordanian asevoimien kehittämisen päämääränä on ollut Jordanian kuningaskunnan itsenäisyyden ja poliittisen toiminnanvapauden säilyttäminen. Lähi-idän arabivaltioiden itsenäistyttyä ja Israelin valtion synnyttyä Lähi-idässä on ollut jatkuva vastakkain asettelu arabimaiden ja Israelin välillä. Jordanian puolustusratkaisuja on rajoittanut se tosia-asia, että Jordanialta puuttui maa-alueen syvyys, koska taloudellisesti ja poliittisesti tärkeät alueet olivat heti Israelin rajan tuntumassa. Puolustettavan alueen syvyyden puuttuminen pa- kottaa asevoimien käyttöperiaatteen etupainoiseksi, koska kuluttavaa viivytystaistelua ei voida käydä syvällä alueella. Jordanian sotilasjohto on tiedostanut Israelin sotilaallisen ylivoiman ja operatiivinen suunnittelu on perustunut koko 1960- ja 1970-luvulla Israelin heikkouksien hyväksikäyttöön. Mahdollisten konfliktien on oletettu olevan lyhyitä YK:n puuttuessa tilanteeseen. Jordanian asevoimat eivät ole missään vaiheessa varautuneet pitkäkestoiseen sotaan Israelia vastaan. 1960- ja 1970-luvuilla asevoimien organisaation kehityksen suuntana on selvästi ollut joukkojen mekanisointi kalustohankintojen vaikeuden ja taloudellisten resurssien puitteissa. Joukkojen mekanisoinnin myötä ilmapuolustuksen tarve on entisestään lisääntynyt. Jordanian asevoimien kehittämisen merkittävin saavutus 1960-1980 on ollut ilmapuolustusjärjestelmän hankkiminen 1970-luvun loppupuolella.

Vuokrataloyhtiö muuttuvassa toimintaympäristössä

Suurin osa Suomen vuokrataloyhtiöistä perustettiin 60- ja 70-luvuilla. Tuolloin oli selkeä kuva asuntojen tarpeesta, sijainneista, koosta ja varustetasosta. Asuntotuotantoon kohdistetut rahoitusmuodot koettiin onnistuneiksi ja toimiviksi. Toimintaympäristön muutokset ovat tänään huomattavasti nopeampia kuin tutkimuksen kohteena olevan yhtiön perustamisen aikaan, yli neljäkymmentä vuotta sitten. Vuokrataloyhtiön on pystyttävä varautumaan yllättäviin muutoksiin ja pyrkiä tunnistamaan muuttuvat elementit. Tämä diplomityö pyrkii selvittämään, mitä vaihtoehtoisia tulevaisuudenkuvia on olemassa. Työ perustuu samalla tulevaisuudentutkimuksen kirjallisuusteoriaan ja sen peruslähtökohtiin. Empiirinen osuus perustuu tutkittavan vuokrataloyhtiön historiaan, nykyisyyteen ja tulevaisuuteen tehtyjen ratkaisujen dokumentteihin. Vuokrataloyhtiön ympäristö on täynnä tunnistettavia ominaisuuksia, verkostoja ja rakenteellisia aukkoja. Ympäristöstä tulee osata poimia ne asiat, joiden perusteella eri skenaario- ja ennakointimenetelmät laaditaan. Ennakointi ei ole ennustamista. Skenaario - ja ennakointimenetelmien hyödyntäminen on avoin prosessi, joka sisältää tutkimuskysymyksiä, lähtökohtia, joita tarkennetaan prosessin edetessä. Vuokrataloyhtiön on osattava hyödyntää nämä menetelmät osana strategian suunnitteluaan, jotta se pärjää myös tulevaisuudessa muuttuvassa toimintaympäristössään.