Identification of the Meckel syndrome gene (MKS1) exposes a novel ciliopathy

Meckel syndrome (MKS, MIM 249000) is an autosomal recessive developmental disorder causing death in utero or shortly after birth. The hallmarks of the disease are cystic kidney dysplasia and fibrotic changes of the liver, occipital encephalocele with or without hydrocephalus and polydactyly. Other anomalies frequently seen in the patients are incomplete development of the male genitalia, club feet and cleft lip or palate. The clinical picture has been well characterized in the literature while the molecular pathology underlying the disease has remained unclear until now. In this study we identified the first MKS gene by utilizing the disease haplotypes in Finnish MKS families linked to the MKS1 locus on chromosome 17q23 (MKS1) locus. Subsequently, the genetic heterogeneity of MKS was established in the Finnish families. Mutations in at least four different genes can cause MKS. These genes have been mapped to the chromosomes 17q23 (MKS1), 11q13 (MKS2), 8q22 (MKS3) and 9q33 (MKS4). Two of these genes have been identified so far: The MKS1 gene (this work) and the MKS3 gene. The identified MKS1 gene was initially a novel human gene which is conserved among species. We found three different MKS mutations, one of them being the Finnish founder mutation. The information available from MKS1 orthologs in other species convinced us that the MKS1 gene is required for normal ciliogenesis. Defects of the cilial system in other human diseases and model organisms actually cause phenotypic features similar to those seen in MKS patients. The MKS3 (TMEM67) gene encodes a transmembrane protein and the gene maps to the syntenic Wpk locus in the rat, which is a model with polycystic kidney disease, agenesis of the corpus callosum and hydrocephalus. The available information from these two genes suggest that MKS1 would encode a structural component of the centriole required for normal ciliary functions, and MKS3 would be a transmembrane component most likely required for normal ciliary sensory signaling. The MKS4 locus was localized to chromosme 9q32-33 in this study by using an inbred Finnish family with two affected and two healthy children. This fourth locus contains TRIM32 gene, which is associated to another well characterized human ciliopathy, Bardet Biedl syndrome (BBS). Future studies should identify the MKS4 gene on chromosome 9q and confirm if there are more than two genes causing MKS Finnish families. The research on critical signaling pathways in organogenesis have shown that both Wnt and Hedgehog pathways are dependent on functional cilia. The MKS gene products will serve as excellent model molecules for more detailed studies of the functional role of cilia in organogenesis in more detail.

Women, environmental changes and forestry-related development : Gender-affected roles of rural people in land degradation and environmental rehabilitation in a dry region of Sudan

The purpose of the present study was to increase understanding of the interaction of rural people and, specifically, women with the environment in a dry area in Sudan. The study that included both nomadic pastoralists and farmers aimed at answering two main research questions, namely: What kinds of roles have the local people, and the women in particular, had in land degradation in the study area and what kinds of issues would a gender-sensitive, forestry-related environmental rehabilitation intervention need to consider there? The study adopted the definition of land degradation as proposed by the United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD), which describes land degradation as reduction or loss the biological or economic productivity and complexity of land in arid, semi-arid and dry sub-humid areas. The Convention perceives desertification as land degradation. The dry study area in Sudan, South of the Sahara, has been the subject of land degradation or desertification discussions since the 1970s, and other studies have been also conducted to assess the degradation in the area. Nevertheless, the exact occurrence, scale and local significance of land degradation in the area is still unclear. This study explored how the rural population whose livelihood depended on the area, perceived environmental changes occurring there and compared their conceptions with other sources of information of the area such as research reports. The main fieldwork methods included interviews with open-ended questions and observation of people and the environment. The theoretical framework conceptualised the rural population as land users whose choices of environmental activities are affected by multiple factors in the social and biophysical contexts in which they live. It was emphasised that these factors have their own specific characteristics in different contexts, simultaneously recognising that there are also factors that generally affect environmental practices in various areas such as the land users' environmental literacy (conceptions of the environment), gender and livelihood needs. The people studied described that environmental changes, such as reduced vegetation cover and cropland production, had complicated the maintenance of their livelihoods in the study area. Some degraded sites were also identified through observations during the fieldwork. Whether a large-scale reduction of cropland productivity had occurred in the farmers' croplands remained, however, unclear. The study found that the environmental impact of the rural women's activities varied and was normally limited. The women's most significant environmental impact resulted from their cutting of trees, which was likely to contribute, at least in some places, to land degradation, affecting the environment together with climate and livestock. However, when a wider perspective is taken, it becomes questionable whether the women have really played roles in land degradation, since gender, poverty and the need to maintain livelihood had caused them to conduct environmentally harmful activities. The women have had, however, no power to change the causes of their activities. The findings further suggested that an inadequate availability of food was the most critical problem in the study area. Therefore, an environmental programme in the area was suggested to include technical measures to increase the productivity of croplands, opportunities for income generation and readiness to co-operate with other programmes to improve the local people's abilities to maintain their livelihoods. In order to protect the environment and alleviate the women's work burden, the introduction of fuel-saving stoves was also suggested. Furthermore, it was suggested that increased planting of trees on homesteads would be supported by an easy availability of tree seedlings. Planting trees on common property land was, however, perceived as extremely demanding in the study area, due to scarcity of such land. In addition, it became apparent that the local land users, and women in particular, needed to allocate their labour to maintain the immediate livelihood of their families and were not motivated to allocate their labour solely for environmental rehabilitation. Nonetheless, from the point of view of the existing social structures, women's active participation in a community-based environmental programme would be rather natural, particularly among the farmer women who had already formed a women's group and participated in communal decision making. Forming of a women group or groups was suggested to further support both the farmer women's and pastoral women's active participation within an environmental programme and their general empowerment. An Environmental programme would need to acknowledge that improving rural people's well-being and maintaining their livelihood in the study area requires development and co-operation with various sectors in Sudan.

Sweet potato chlorotic stunt virus: Studies on viral synergism and suppression of RNA silencing

The studies presented in this thesis aimed to a better understanding of the molecular biology of Sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV, Crinivirus, Closteroviridae) and its role in the development of synergistic viral diseases. The emphasis was on the severe sweet potato virus disease (SPVD) that results from a synergistic interaction of SPCSV and Sweet potato feathery mottle virus (SPFMV, Potyvirus, Potyviridae). SPVD is the most important disease affecting sweetpotato. It is manifested as a significant increase in symptom severity and SPFMV titres. This is accompanied by a dramatic sweetpotato yield reduction. SPCSV titres remain little affected in the diseased plants. Viral synergistic interactions have been associated with the suppression of an adaptive general defence mechanism discovered in plants and known as RNA silencing. In the studies of this thesis two novel proteins (RNase3 and p22) identified in the genome of a Ugandan SPCSV isolate were shown to be involved in suppression of RNA silencing. RNase3 displayed a dsRNA-specific endonuclease activity that enhanced the RNA-silencing suppression activity of p22. Comparative analyses of criniviral genomes revealed variability in the gene content at the 3´end of the genomic RNA1. Molecular analyses of different isolates of SPCSV indicated a marked intraspecific heterogeneity in this region where the p22 and RNase3 genes are located. Isolates of the East African strain of SPCSV from Tanzania and Peru and an isolate from Israel were missing a 767-nt fragment that included the p22 gene. However, regardless of the absence of p22, all SPCSV isolates acted synergistically with SPFMV in co-infected sweetpotato, enhanced SPFMV titres and caused SPVD. These results showed that p22 is dispensable for development of SPVD. The role of RNase3 in SPVD was then studied by generating transgenic plants expressing the RNase3 protein. These plants had increased titres of SPFMV (ca. 600-fold higher in comparison with nontransgenic plants) 2-3 weeks after graft inoculation and displayed the characteristic SPVD symptoms. RNA silencing suppression (RSS) activity of RNase3 was detected in agroinfiltrated leaves of Nicotiana bethamiana. In vitro studies showed that RNase3 was able to cleave small interferring RNAs (siRNA) to products of ~14-nt. The data thus identified RNase3 as a suppressor of RNA silencing able to cleave siRNAs. RNase3 expression alone was sufficient for breaking down resistance to SPFMV in sweetpotato and for the development of SPVD. Similar RNase III-like genes exist in animal viruses which points out a novel and possibly more general mechanism of RSS by viruses. A reproducible method of sweetpotato transformation was used to target RNA silencing against the SPCSV polymerase region (RdRp) with an intron-spliced hairpin construct. Hence, engineered resistance to SPCSV was obtained. Ten out of 20 transgenic events challenged with SPCSV alone showed significantly reduced virus titres. This was however not sufficient to prevent SPVD upon coinfection with SPFMV. Immunity to SPCSV seems to be required to control SPVD and targeting of different SPCSV regions need to be assessed in further studies. Based on the identified key role of RNase3 in SPVD the possibility to design constructs that target this gene might prove more efficient in future studies.

Undersowing in a northern climate: effects on spring cereal yield and risk of nitrate leaching

Disadvantages of invariable cereal cropping, concern of nutrient leaching and prices of nitrogen (N) fertilizer have all increased during last decades. An undersown crop, which grows together with a main crop and after harvest, could mitigate all those questions. The aim of this study was to develop undersowing in Finnish conditions, so that it suits for spring cereal farming as well as possible and enhances taking care of soil and environment, especially when control of N is concerned. In total, 17 plant species were undersown in spring cereals during the field experiments between 1991-1999 at four sites in South and Central Finland, but after selection, eight of them were studied more thoroughly. Two legumes, one grass species and one mixture of them were included in long-term trials in order to study annually repeated undersowing. Further, simultaneous broadcasting of seeds instead of separate undersowing was studied. Grain yield response and the capacity of the undersown crop to absorb soil N or fix N from atmosphere, and the release of N were of greatest interest. Seeding rates of undersown crops and N fertilization rates during annually repeated undersowing were also studied. Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam., IR) absorbed soil nitrate N (NO3-N) most efficiently in autumn and timothy (Phleum pratense L.) in spring. The capacity of other grass species to absorb N was low, or it was insufficient considering the negative effect on grain yield. Red clover (Trifolium pratense L.) and white clover (Trifolium repens L.) suited well in annually repeated undersowing, supplying fixed N for cereals without markedly increased risk of N leaching. Autumn oriented growth rhythm of the studied legumes was optimal for undersowing, whereas the growth rhythm of grasses was less suited but varied between species. A model of adaptive undersowing system was outlined in order to emphasize allocation of measures according needs. After defining the goal of undersowing, many decisions are to be done. When diminishing N leaching is primarily sought, a mixture of IR and timothy is advantageous. Clovers suit for replacing N fertilization, as the positive residual effect is greater than the negative effect caused by competition. A mixture of legume and non legume is a good choice when increased diversity is the main target. Seeding rate is an efficient means for adjusting competition and N effects. Broadcasting with soil covering equipment can be used to establish an undersown crop. In addition, timing and method of cover crop termination have an important role in the outcome. Continuous observing of the system is needed as for instance conditions significantly affect growth of undersown crop and on the other hand N release from crop residues may increase in long run.

Bacillus cereus spores and cereulide in food-borne illness

B. cereus is a gram-positive bacterium that possesses two different forms of life:the large, rod-shaped cells (ca. 0.002 mm by 0.004 mm) that are able to propagate and the small (0.001 mm), oval shaped spores. The spores can survive in almost any environment for up to centuries without nourishment or water. They are insensitive towards most agents that normally kill bacteria: heating up to several hours at 90 ºC, radiation, disinfectants and extreme alkaline (≥ pH 13) and acid (≤ pH 1) environment. The spores are highly hydrophobic and therefore make them tend to stick to all kinds of surfaces, steel, plastics and live cells. In favorable conditions the spores of B. cereus may germinate into vegetative cells capable of producing food poisoning toxins. The toxins can be heat-labile protein formed after ingestion of the contaminated food, inside the gastrointestinal tract (diarrhoeal toxins), or heat stable peptides formed in the food (emesis causing toxin, cereulide). Cereulide cannot be inactivated in foods by cooking or any other procedure applicable on food. Cereulide in consumed food causes serious illness in human, even fatalities. In this thesis, B. cereus strains originating from different kinds of foods and environments and 8 different countries were inspected for their capability of forming cereulide. Of the 1041 isolates from soil, animal feed, water, air, used bedding, grass, dung and equipment only 1.2 % were capable of producing cereulide, whereas of the 144 isolates originating from foods 24 % were cereulide producers. Cereulide was detected by two methods: by its toxicity towards mammalian cells (sperm assay) and by its peculiar chemical structure using liquid-chromatograph-mass spectrometry equipment. B. cereus is known as one of the most frequent bacteria occurring in food. Most foods contain more than one kind of B. cereus. When randomly selected 100 isolates of B. cereus from commercial infant foods (dry formulas) were tested, 11% of these produced cereulide. Considering a frequent content of 103 to 104 cfu (colony forming units) of B. cereus per gram of infant food formula (dry), it appears likely that most servings (200 ml, 30 g of the powder reconstituted with water) may contain cereulide producers. When a reconstituted infant formula was inoculated with >105 cfu of cereulide producing B. cereus per ml and left at room temperature, cereulide accumulated to food poisoning levels (> 0.1 mg of cereulide per serving) within 24 hours. Paradoxically, the amount of cereulide (per g of food) increased 10 to 50 fold when the food was diluted 4 - 15 fold with water. The amount of the produced cereulide strongly depended on the composition of the formula: most toxin was formed in formulas with cereals mixed with milk, and least toxin in formulas based on milk only. In spite of the aggressive cleaning practices executed by the modern dairy industry, certain genotypes of B. cereus appear to colonise the silos tanks. In this thesis four strategies to explain their survival of their spores in dairy silos were identified. First, high survival (log 15 min kill ≤ 1.5) in the hot alkaline (pH >13) wash liquid, used at the dairies for cleaning-in-place. Second, efficient adherence of the spores to stainless steel from cold water. Third, a cereulide producing group with spores characterized by slow germination in rich medium and well preserved viability when exposed to heating at 90 ºC. Fourth, spores capable of germinating at 8 ºC and possessing the psychrotolerance gene, cspA. There were indications that spores highly resistant to hot 1% sodium hydroxide may be effectively inactivated by hot 0.9% nitric acid. Eight out of the 14 dairy silo tank isolates possessing hot alkali resistant spores were capable of germinating and forming biofilm in whole milk, not previously reported for B. cereus. In this thesis it was shown that cereulide producing B. cereus was capable of inhibiting the growth of cereulide non-producing B. cereus occurring in the same food. This phenomenon, called antagonism, has long been known to exist between B. cereus and other microbial species, e.g. various species of Bacillus, gram-negative bacteria and plant pathogenic fungi. In this thesis intra-species antagonism of B. cereus was shown for the first time. This brother-killing did not depend on the cereulide molecule, also some of the cereulide non-producers were potent antagonists. Interestingly, the antagonistic clades were most frequently found in isolates from food implicated with human illness. The antagonistic property was therefore proposed in this thesis as a novel virulence factor that increases the human morbidity of the species B. cereus, in particular of the cereulide producers.

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

Poverty and the Environment : Investment Poverty and the Role of Assets in Generating Welfare for Farmer Households in the Province of Herrera, Panama

Köyhiä maanviljelijöitä on usein syytetty kehitysmaiden ympäristöongelmista. On väitetty, että eloonjäämistaistelu pakottaa heidät käyttämään maata ja muita luonnonvaroja lyhytnäköisesti. Harva asiaa koskeva tutkimus on kuitenkaan tukenut tätä väitettä; perheiden köyhyyden astetta ja heidän aiheuttamaansa ympäristövaikutusta ei ole kyetty kytkemään toisiinsa. Selkeyttääkseen köyhyys-ympäristö –keskustelua, Thomas Reardon ja Steven Vosti kehittivät investointiköyhyyden käsitteen. Se tunnistaa sen kenties suuren joukon maanviljelijäperheitä, jotka eivät ole köyhiä perinteisten köyhyysmittareiden mukaan, mutta joiden hyvinvointi ei ole riittävästi köyhyysrajojen yläpuolella salliakseen perheen investoida kestävämpään maankäyttöön. Reardon ja Vosti korostivat myös omaisuuden vaikutusta perheiden hyvinvointiin, ja uskoivat sen vaikuttavan tuotanto- ja investointipäätöksiin. Tässä tutkimuksessa pyritään vastaamaan kahteen kysymykseen: Miten investointiköyhyyttä voidaan ymmärtää ja mitata? Ja, mikä on viljelijäperheiden omaisuuden hyvinvointia lisäävä vaikutus? Tätä tutkimusta varten haastateltiin 402 maanviljelijäperhettä Väli-Amerikassa, Panaman tasavallan Herreran läänissä. Näiden perheiden hyvinvointia mitattiin heidän kulutuksensa mukaan, ja paikalliset köyhyysrajat laskettiin paikallisen ruoan hinnan mukaan. Herrerassa ihminen tarvitsee keskimäärin 494 dollaria vuodessa saadakseen riittävän ravinnon, tai 876 dollaria vuodessa voidakseen ravinnon lisäksi kattaa muitakin välttämättömiä menoja. Ruoka- eli äärimmäisen köyhyyden rajan alle jäi 15,4% tutkituista perheistä, ja 33,6% oli jokseenkin köyhiä, eli saavutti kyllä riittävän ravitsemuksen, muttei kyennyt kustantamaan muita perustarpeitaan. Molempien köyhyysrajojen yläpuolelle ylsi siis 51% tutkituista perheistä. Näiden köyhyysryhmien välillä on merkittäviä eroavaisuuksia ei vain perheiden varallisuuden, tulojen ja investointistrategioiden välillä, mutta myös perheiden rakenteessa, elinympäristössä ja mahdollisuuksissa saada palveluja. Investointiköyhyyden mittaaminen osoittautui haastavaksi. Herrerassa viljelijät eivät tee investointeja puhtaasti ympäristönsuojeluun, eikä maankäytön kestävyyttä muutenkaan pystytty yhdistämään perheiden hyvinvoinnin tasoon. Siksi investointiköyhyyttä etsittiin sellaisena hyvinvoinnin tasona, jonka alapuolella elävien perheiden parissa tuottavat maanparannusinvestoinnit eivät enää ole suorassa suhteessa hyvinvointiin. Tällaisia investointeja ovat mm. istutetut aidat, lannoitus ja paranneltujen laiduntyyppien viljely. Havaittiin, että jos perheen hyvinvointi putoaa alle 1000 dollarin/henkilö/vuosi, tällaiset tuottavat maanparannusinvestoinnit muuttuvat erittäin harvinaisiksi. Investointiköyhyyden raja on siis noin kaksi kertaa riittävän ravitsemuksen hinta, ja sen ylitti 42,3% tutkituista perheistä. Heille on tyypillistä, että molemmat puolisot käyvät työssä, ovat korkeasti koulutettuja ja yhteisössään aktiivisia, maatila tuottaa paremmin, tilalla kasvatetaan vaativampia kasveja, ja että he ovat kerryttäneet enemmän omaisuutta kuin investointi-köyhyyden rajan alla elävät perheet. Tässä tutkimuksessa kyseenalaistettiin yleinen oletus, että omaisuudesta olisi poikkeuksetta hyötyä viljelijäperheelle. Niinpä omaisuuden vaikutusta perheiden hyvinvointiin tutkittiin selvittämällä, mitä reittejä pitkin perheiden omistama maa, karja, koulutus ja työikäiset perheenjäsenet voisivat lisätä perheen hyvinvointia. Näiden hyvinvointi-mekanismien ajateltiin myös riippuvan monista väliin tulevista tekijöistä. Esimerkiksi koulutus voisi lisätä hyvinvointia, jos sen avulla saataisiin paremmin palkattuja töitä tai perustettaisiin yritys; mutta näihin mekanismeihin saattaa vaikuttaa vaikkapa etäisyys kaupungeista tai se, omistaako perhe ajoneuvon. Köyhimpien perheiden parissa nimenomaan koulutus olikin ainoa tutkittu omaisuuden muoto, joka edisti perheen hyvinvointia, kun taas maasta, karjasta tai työvoimasta ei ollut apua köyhyydestä nousemiseen. Varakkaampien perheiden parissa sen sijaan korkeampaa hyvinvointia tuottivat koulutuksen lisäksi myös maa ja työvoima, joskin monesta väliin tulevasta muuttujasta, kuten tuotantopanoksista riippuen. Ei siis ole automaatiota, jolla omaisuus parantaisi perheiden hyvinvointia. Vaikka rikkailla onkin yleensä enemmän karjaa kuin köyhemmillä, ei tässä aineistossa löydetty yhtään mekanismia, jota kautta karjan määrä tuottaisi korkeampaa hyvinvointia viljelijäperheille. Omaisuuden keräämisen ja hyödyntämisen strategiat myös muuttuvat hyvinvoinnin kasvaessa ja niihin vaikuttavat monet ulkoiset tekijät. Ympäristön ja köyhyyden suhde on siis edelleen epäselvä. Köyhyyden voittaminen vaatii pitkällä tähtäimellä sitä, että viljelijäperheet nousisivat investointiköyhyyden rajan yläpuolelle. Näin heillä olisi varaa alkaa kartuttaa omaisuutta ja investoida kestävämpään maankäyttöön. Tällä hetkellä kuitenkin isolle osalle herreralaisia perheitä tuo raja on kaukana tavoittamattomissa. Miten päästä yli tuhannen dollarin kulutukseen perheenjäsentä kohden, mikäli elintaso ei yllä edes riittävään ravitsemukseen? Ja sittenkin, vaikka hyvinvointi kohenisi, ei ympäristön kannalta parannuksia ole välttämättä odotettavissa, mikäli karjalaumat kasvavat ja eroosioalttiit laitumet leviävät.

Uusmaalaisten viljelijöiden arviot uudesta ympäristötuesta

The agro-environmental subsidy scheme is the most important agricultural environmental policy instrument used in Finland. The principal aim of the agro-environmental subsidy is to reimburse farmer the costs of using environmentally sounder farming practices and the measures that aim for preserving the environment. It also serves as an economic incentive for ensuring the large enough participation. The agro-environmental subsidy scheme is to be reformed in 2007. The main question answered in thesis was that whether farmers in Uusimaa region are ready to participate in the environmental subsidy scheme on the basis of the economical reasons or not. The focus is on farmers' opinions about how difficult it is to carry out measures of new environmental subsidy and do these measures change their ways of farming. The analysis is based on an empirical study of the farmers attitudes towards the new environmental subsidy scheme. The theoretical framework of this thesis is based on principal-agent theory and on the theory of the firm. In principal-agent theory environmental subsidy is interpreted as a deal in which farmers function as agents and government as a principal. Theory of the firm provides a theoretical framework for the analysis, through which we aim to analyse how rationally behaving farmer makes decisions by economical reasons to participate in the environment subsidy scheme. The thesis points out that presumably the participation percentage will stay high during the period of the new environmental subsidy scheme.

Miniaturized mass spectrometric ionization techniques for environmental analysis and bioanalysis

Miniaturized mass spectrometric ionization techniques for environmental analysis and bioanalysis Novel miniaturized mass spectrometric ionization techniques based on atmospheric pressure chemical ionization (APCI) and atmospheric pressure photoionization (APPI) were studied and evaluated in the analysis of environmental samples and biosamples. The three analytical systems investigated here were gas chromatography-microchip atmospheric pressure chemical ionization-mass spectrometry (GC-µAPCI-MS) and gas chromatography-microchip atmospheric pressure photoionization-mass spectrometry (GC-µAPPI-MS), where sample pretreatment and chromatographic separation precede ionization, and desorption atmospheric pressure photoionization-mass spectrometry (DAPPI-MS), where the samples are analyzed either as such or after minimal pretreatment. The gas chromatography-microchip atmospheric pressure ionization-mass spectrometry (GC-µAPI-MS) instrumentations were used in the analysis of polychlorinated biphenyls (PCBs) in negative ion mode and 2-quinolinone-derived selective androgen receptor modulators (SARMs) in positive ion mode. The analytical characteristics (i.e., limits of detection, linear ranges, and repeatabilities) of the methods were evaluated with PCB standards and SARMs in urine. All methods showed good analytical characteristics and potential for quantitative environmental analysis or bioanalysis. Desorption and ionization mechanisms in DAPPI were studied. Desorption was found to be a thermal process, with the efficiency strongly depending on thermal conductivity of the sampling surface. Probably the size and polarity of the analyte also play a role. In positive ion mode, the ionization is dependent on the ionization energy and proton affinity of the analyte and the spray solvent, while in negative ion mode the ionization mechanism is determined by the electron affinity and gas-phase acidity of the analyte and the spray solvent. DAPPI-MS was tested in the fast screening analysis of environmental, food, and forensic samples, and the results demonstrated the feasibility of DAPPI-MS for rapid screening analysis of authentic samples.

Intermolecular Interactions of Noble-Gas-Containing Species

The importance of intermolecular interactions to chemistry, physics, and biology is difficult to overestimate. Without intermolecular forces, condensed phase matter could not form. The simplest way to categorize different types of intermolecular interactions is to describe them using van der Waals and hydrogen bonded (H-bonded) interactions. In the H-bond, the intermolecular interaction appears between a positively charged hydrogen atom and electronegative fragments and it originates from strong electrostatic interactions. H-bonding is important when considering the properties of condensed phase water and in many biological systems including the structure of DNA and proteins. Vibrational spectroscopy is a useful tool for studying complexes and the solvation of molecules. Vibrational frequency shift has been used to characterize complex formation. In an H-bonded system A∙∙∙H-X (A and X are acceptor and donor species, respectively), the vibrational frequency of the H-X stretching vibration usually decreases from its value in free H-X (red-shift). This frequency shift has been used as evidence for H-bond formation and the magnitude of the shift has been used as an indicator of the H-bonding strength. In contrast to this normal behavior are the blue-shifting H-bonds, in which the H-X vibrational frequency increases upon complex formation. In the last decade, there has been active discussion regarding these blue-shifting H-bonds. Noble-gases have been considered inert due to their limited reactivity with other elements. In the early 1930 s, Pauling predicted the stable noble-gas compounds XeF6 and KrF6. It was not until three decades later Neil Bartlett synthesized the first noble-gas compound, XePtF6, in 1962. A renaissance of noble-gas chemistry began in 1995 with the discovery of noble-gas hydride molecules at the University of Helsinki. The first hydrides were HXeCl, HXeBr, HXeI, HKrCl, and HXeH. These molecules have the general formula of HNgY, where H is a hydrogen atom, Ng is a noble-gas atom (Ar, Kr, or Xe), and Y is an electronegative fragment. At present, this class of molecules comprises 23 members including both inorganic and organic compounds. The first and only argon-containing neutral chemical compound HArF was synthesized in 2000 and its properties have since been investigated in a number of studies. A helium-containing chemical compound, HHeF, was predicted computationally, but its lifetime has been predicted to be severely limited by hydrogen tunneling. Helium and neon are the only elements in the periodic table that do not form neutral, ground state molecules. A noble-gas matrix is a useful medium in which to study unstable and reactive species including ions. A solvated proton forms a centrosymmetric NgHNg+ (Ng = Ar, Kr, and Xe) structure in a noble-gas matrix and this is probably the simplest example of a solvated proton. Interestingly, the hypothetical NeHNe+ cation is isoelectronic with the water-solvated proton H5O2+ (Zundel-ion). In addition to the NgHNg+ cations, the isoelectronic YHY- (Y = halogen atom or pseudohalogen fragment) anions have been studied with the matrix-isolation technique. These species have been known to exist in alkali metal salts (YHY)-M+ (M = alkali metal e.g. K or Na) for more than 80 years. Hydrated HF forms the FHF- structure in aqueous solutions, and these ions participate in several important chemical processes. In this thesis, studies of the intermolecular interactions of HNgY molecules and centrosymmetric ions with various species are presented. The HNgY complexes show unusual spectral features, e.g. large blue-shifts of the H-Ng stretching vibration upon complexation. It is suggested that the blue-shift is a normal effect for these molecules, and that originates from the enhanced (HNg)+Y- ion-pair character upon complexation. It is also found that the HNgY molecules are energetically stabilized in the complexed form, and this effect is computationally demonstrated for the HHeF molecule. The NgHNg+ and YHY- ions also show blue-shifts in their asymmetric stretching vibration upon complexation with nitrogen. Additionally, the matrix site structure and hindered rotation (libration) of the HNgY molecules were studied. The librational motion is a much-discussed solid state phenomenon, and the HNgY molecules embedded in noble-gas matrices are good model systems to study this effect. The formation mechanisms of the HNgY molecules and the decay mechanism of NgHNg+ cations are discussed. A new electron tunneling model for the decay of NgHNg+ absorptions in noble-gas matrices is proposed. Studies of the NgHNg+∙∙∙N2 complexes support this electron tunneling mechanism.

Eurasian Neogene large herbivorous mammals and climate

The development and changes in the distribution of herbivorous mammal communities during the Neogene is complex. The Eurasian scale environmental patterns reflect the large scale geographical and climatic patterns. The reorganization of these affect the biome distribution throughout the continent. The distribution of mammal taxa was closely associated with the distribution of biomes. In Eurasia the Neogene development of environments was twofold. The early and middle Miocene that seemed to have been advantageous for mammals was followed by drying of environments during the late Neogene. The mid-latitude drying was the main trend, and it is the combined result of the retreat of Paratethys, the uplift of Tibetan Plateau and changes in the ocean currents and temperatures. The common mammals were "driving" the evolution of mammalian communities. During the late Miocene we see the drying affecting more and more regions, and we see changes in the composition of mammalian communities.

Aluesuunnittelu ja kestävä kehitys Luoteis-Venäjällä : Ympäristösuunnittelun mahdollisuus paikallisissa hallintatavoissa

In this Ph.D. thesis I have studied how the objectives of sustainable development have been integrated into Northwest Russian urban and regional planning, and how the Russian planning discourse has changed after the collapse of the Soviet Union. By analysing the planning discussion, processes, and strategic documents I have also investigated the use of power and governmentality in urban and regional planning. As a methodological foundation I have used an approach that I call geographical constructivism . It was possible to answer in a relevant manner the question of how sustainable development has become a part of planning in Northwest Russia through a discourse analysis of the planning discussion. During the last decades, the aim of sustainable development has become globally one of the most central societal challenges. Urban and regional planning has a central role to play in promoting this process, since many meta-level objectives actually take shape within its sphere. An ever more actual challenge brought by sustainable development is to plan regions and places while balancing the conflicts of the pressures of safeguarding a good environment and of taking into consideration social and economic needs. I have given these unavoidable conflicts of sustainable development a central place in my work. In my view, complementing instrumental and communicative rationality with conflict rationality gives environmental planning a well-equipped toolbox. Sustainable development can be enhanced in urban and regional planning by seeking open, and especially hidden, potential conflicts. Thus, the expressed thinking (mentality) and actions taken by power regimes in and around conflicts open an interesting viewpoint into Northwest Russian governmentality. I examine the significance of sustainable development in planning through Northwest Russian geography, and also through recent planning legislation and four case studies. In addition, I project my analysis of empirical material onto the latest discussion of planning theory. My four case studies, which are based on independent and separate empirical material (42 thematic interviews and planning documents), consider the republics of Karelia and Komi, Leningrad oblast and the city of Saint Petersburg. In the dissertation I argue how sustainable development is, in the local governmentalities of Northwest Russia, understood as a concept where solving environmental problems is central, and that they can be solved through planning carried out by the planning professionals. Despite this idealism, environmental improvements have been overlooked by appealing to difficult economic factors. This is what I consider environmental racism, which I think is the most central barrier to sustainable development in Northwest Russia. The situation concerning the social dimension of sustainable development is even more difficult, since, for example, the development of local democracy is not highly valued. In the planning discourse this democracy racism is explained by a short history of democracy in Russia. However, precisely through planning conflicts, for example in St. Petersburg, planning has become socially more sustainable: protests by local inhabitants have bypassed the poorly functioning representational democracy, when the governmentality has changed from a mute use of power to one that adopts a stand on a conflicting issue. Keywords: Russia, urban and regional planning, sustainable development, environmental planning, power and conflicts in planning, governmentality, rationalities.

Näkövammaisten tietokoneavusteinen tiedon hankinta

The study examines various uses of computer technology in acquisition of information for visually impaired people. For this study 29 visually impaired persons took part in a survey about their experiences concerning acquisition of infomation and use of computers, especially with a screen magnification program, a speech synthesizer and a braille display. According to the responses, the evolution of computer technology offers an important possibility for visually impaired people to cope with everyday activities and interacting with the environment. Nevertheless, the functionality of assistive technology needs further development to become more usable and versatile. Since the challenges of independent observation of environment were emphasized in the survey, the study led into developing a portable text vision system called Tekstinäkö. Contrary to typical stand-alone applications, Tekstinäkö system was constructed by combining devices and programs that are readily available on consumer market. As the system operates, pictures are taken by a digital camera and instantly transmitted to a text recognition program in a laptop computer that talks out loud the text using a speech synthesizer. Visually impaired test users described that even unsure interpretations of the texts in the environment given by Tekstinäkö system are at least a welcome addition to complete perception of the environment. It became clear that even with a modest development work it is possible to bring new, useful and valuable methods to everyday life of disabled people. Unconventional production process of the system appeared to be efficient as well. Achieved results and the proposed working model offer one suggestion for giving enough attention to easily overlooked needs of the people with special abilities. ACM Computing Classification System (1998): K.4.2 Social Issues: Assistive technologies for persons with disabilities I.4.9 Image processing and computer vision: Applications Keywords: Visually impaired, computer-assisted, information, acquisition, assistive technology, computer, screen magnification program, speech synthesizer, braille display, survey, testing, text recognition, camera, text, perception, picture, environment, trasportation, guidance, independence, vision, disabled, blind, speech, synthesizer, braille, software engineering, programming, program, system, freeware, shareware, open source, Tekstinäkö, text vision, TopOCR, Autohotkey, computer engineering, computer science

Ympäristöluvan ja kasvihuonekaasujen päästöluvan yhdentäminen : Lupajärjestelmien oikeudellisen integroinnin tarkastelu

Ympäristönsuojeluoikeudellisessa sääntelyssä on sekä kansainvälisesti että kansallisesti viime vuosikymmeninä tavoiteltu lupajärjestelmien yhdentämistä. OECD:ssä esitettiin jäsenmaille suositus pilaantumiskontrollin lainsäädännölliseksi yhtenäistämiseksi vuonna 1991. Samaan aikaan EU:ssa alettiin valmistella ohjausvälinettä yhdennettyyn pilaantumisen ehkäisemisen ja vähentämisen sääntelyyn, IPPC- eli YPEV-direktiiviä (96/61/EY). Suomessa direktiivi saatettiin voimaan ympäristönsuojelulainsäädännön uudistuksen yhteydessä ympäristönsuojelulailla (86/2000, YSL). Sittemmin maailmanyhteisön keskiöön yltänyttä, YK:n ilmastopuitesopimukseen ja edelleen Kioton pöytäkirjaan pohjaavaa kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistä säännellään EU:ssa erillisellä päästökauppadirektiivillä (2003/87/EY). Direktiivi on Suomessa implementoitu päästökauppalailla (683/2004, PKL). Mainitut direktiivit sisältävät kumpikin lupajärjestelmän: YPEV-direktiivi ympäristölupajärjestelmän ja päästökauppadirektiivi kasvihuonekaasujen päästölupajärjestelmän. Näiden synergistä koordinointia tai sovittamista toisiinsa painotetaan toistuvasti päästökauppadirektiivin valmisteluasiakirjoissa. Päästökauppadirektiivin 8 artiklassa säädetään lupajärjestelmien koordinoinnin ja samalla tämän työn kysymyksenasettelun kannalta keskeisesti direktiiveihin pohjaavien lupien keskinäisestä sovittamisesta. Ympäristölupasäännöstö ja kasvihuonekaasujen päästölupasäännöstö (päästöoikeussäännöstö) ilmentävät kuitenkin kahta perustaltaan erilaista päästökontrollin ohjausvälinettä. Ympäristölupajärjestelmä on osa perinteistä hallinnollista sääntelyjärjestelmää, jossa yksittäisillä laitoskohtaisilla lupapäätöksillä ja niihin sisältyvillä lupamääräyksillä ohjataan toimintojen ympäristöllisiä vaikutuksia. Päästöoikeussäännöstö puolestaan rakentuu uudemman, markkinapohjaisiin mekanismeihin pohjaavan sääntelyn varaan. Päästöoikeuslupa nähdään valvonnallisena ja informatiivisena hallinnollis-teknisenä lupana, joka ei itsessään sisällä päästörajoituksia, vaan edulliset ympäristövaikutukset välittyvät päästökauppajärjestelmässä säännellyn päästöoikeuksien kokonaismäärän kautta. Ympäristölupa ja kasvihuonekaasujen päästölupa ovat siten oikeudelliselta luonteeltaan varsin eriäviä. Tässä työssä on selvitetty oikeudellisen integroinnin näkökulmasta, miten mainittujen kahden lupajärjestelmän yhdentäminen ilmenee tai miten sen mahdollisesti tulisi ilmetä yhtäältä säädössystematiikassa ja toisaalta hallintotyön organisoinnissa. Eräänlaisena hypoteettisena lähtökohtana työssä on ollut integroinnin edullisuus, joka taas heijastuu integroidun päästösääntelyn ympäristön ja sen elementtien kokonaisuuden painotuksessa. Tutkimuskysymystä on käsitelty lainopillisesti ja oikeusvertailevasti, lisäksi on haastateltu ympäristö- ja päästökauppaviranomaisen edustajaa sekä toiminnanharjoittajatahon edustajaa. Kummankin lupajärjestelmän kansainvälistä, yhteisöoikeudellista ja kansallista säädöspohjaa on tarkasteltu. YSL:n ja PKL:n keskeisiä käsitteitä on analysoitu säädösten soveltamisalojen leikkauskohtien selvittämiseksi. Oikeusvertailevassa osuudessa on tutkittu Ruotsin, Saksan ja Alankomaiden ympäristölupa- ja päästökauppalainsäädäntöä. Vertailtavat maat on valittu siten, että käytetyt implementointiratkaisut edustavat tutkimuskysymyksen kannalta erilaisia vaihtoehtoja. Työn tulosten perusteella voidaan todeta, että lupajärjestelmien menettelyllinen integrointi on mahdollista. Käsiteanalyysissä ei tullut esille seikkoja, jotka estäisivät säännöstöjen yhdentämistä merkittävien soveltamisalaeroavaisuuksien takia, joskin katvealueitakin esiintyy. Tarkastelluista käsitteistä esimerkiksi toiminnanharjoittajan käsite oli likipitäen identtinen kummassakin normistossa, päästön käsite puolestaan määrittää molempia säännöstöjä, mutta sisällöllisesti kuitenkin eroavasti. Toimialakohtaisia eroavaisuuksia sitä vastoin tuli esiin; näihin on tosin vireillä muutoksia sekä yhteisössä että Suomessa. YPEV-säännöstössä niin keskeinen pilaantumisen käsite puuttuu päästökauppanormistosta. Asiantuntijahaastatteluista kävi ilmi, että kaikki tahot pitivät nykyisiä lupajärjestelmiä toimivina; tilanne voi muuttua jos päästökauppajärjestelmä tulevaisuudessa kattaa muita kasvihuonekaasuja. Vertailevan aineiston perusteella havaittiin, että Saksassa lupajärjestelmät on yhdennetty, kun taas Ruotsin eriytetty päästökauppalainsäädäntö vastaa jokseenkin kotimaista. Alankomaiden ratkaisu poikkeaa edellisistä siinä, että kasvihuonekaasujen päästökauppajärjestelmä on yhdistetty jo ennestään säänneltyyn typen oksidien kauppaan. Hollannissa näyttäisi lisäksi olevan valmisteilla mittava lupajärjestelmien uudistaminen, yhdentävään suuntaan. Lupajärjestelmät ovat siis menettelyllisesti yhdennettävissä, mutta aineelliseen integrointiin sen sijaan tarvittaisiin kokonaan uusi lupainstrumentti.

Taloudellinen menestys etusijalla : Suomalaisten pörssiyritysten ympäristöasenteita

Tässä pro gradu -tutkielmassa selvitetään suomalaisten pörssiyritysten ympäristöasenteita. Asenteella tarkoitetaan suhteellisen pysyvää arviota tai toimintavalmiutta suhteessa ympäristöön. Lähtökohtaoletuksena on, että yrityksen perustehtävä on voiton tuottaminen osakkeenomistajille ja erilaisten sidosryhmien hyödyttäminen. Lähdeaineistona ovat yritysten yhteiskuntavastuu- ja ympäristöraportit, jotka on valittu OMX:n pohjoismaisen pörssin listalta niiden yritysten joukosta, joiden kotipaikka on Suomessa, jotka edustavat energian, perusteollisuuden ja yhdyskuntapalveluiden toimialaryhmää, ja jotka ovat julkaisseet erillisen ympäristö- tai yhteiskuntavastuuraportin. Tällaisia yrityksiä ovat Neste Oil, Fortum, Kemira, Outokumpu, Rautaruukki, M-real, Stora Enso ja UPM. Tutkimusmetodina on systemaattinen analyysi, jolla tarkoitetaan käsitteiden ja argumentaation analyysiä sekä johtopäätösten tekemistä analyysin pohjalta. Tutkimuskysymyksiä on kolme: Minkälaisia ympäristöasenteita lähteinä olevat suomalaisten pörssiyritysten ympäristö- ja yhteiskuntavastuuraportit sisältävät? Mitkä tekijät vaikuttavat tutkimuskohteena olevien yritysten ympäristöasenteisiin lähteiden perusteella? Millaisia toimintavalmiuksia yritysten ympäristöasenteet sisältävät lähteiden perusteella? Tutkielma jakaantuu johdannon, taustaluvun ja loppukatsauksen lisäksi kolmeen päälukuun. Taustaluvussa esitellään ihmis-, tekniikka- ja luontokeskeinen ympäristöasenne. Tämä kolmijako ja näiden eri asenteiden piirteet muodostavat haravan lähteiden analysoinnille sen selvittämiseksi, millainen asenne tutkimuksen kohteeksi valituilla yrityksillä on ympäristöön. Ensimmäisessä pääluvussa tarkastellaan kestävää kehitystä ja sen periaatteiden noudattamista, luonnonvarojen käyttöä raaka-aineena sekä toiminnalle asetettuja tavoitteita ja asiakkaiden toiveisiin vastaamista. Yritykset pyrkivät suojelemaan luontoa tuleville sukupolville, kehittämään ympäristömyötäisempiä tuotteita, käyttämään luonnonvaroja kestävästi ja hallitsemaan päästöjen ja jätteiden syntymistä teknisillä ratkaisuilla ja kierrätyksellä. Toisessa pääluvussa tarkastellaan taloudellisen menestyksen ja ympäristön hallinnan vaikutusta yritysten ympäristöasenteisiin. Asenteisiin vaikuttavat taloudellisen menestyksen saavuttaminen, hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, ympäristöpoliittiset ohjauskeinot ja ympäristöasioiden hallinta. Kolmannessa pääluvussa tarkastellaan yritystoiminnan ympäristövaikutuksia, niiden taustalla olevia asenteita sekä millaisia toimintavalmiuksia asenteet sisältävät. Tällaisia toimintavalmiuksia ovat yritysten osallistuminen ympäristönsuojeluun, yrityksen ympäristövaikutukset sekä yhteistyö ympäristöjärjestöjen kanssa ja ympäristöntutkimus. Yritysten asenne ympäristöön on pääsääntöisesti ihmis- ja tekniikkakeskeinen. Luontokeskeinen asenne ympäristöön tulee raporteissa esille vain harvoin, esimerkiksi kuvattaessa ympäristövaikutuksia ekosysteemin ja luonnon monimuotoisuuden kannalta. Yritysten asenne ympäristöön painottuu tällöinkin ihmis- ja tekniikkakeskeiseksi, sillä ympäristönsuojelun motiivina voi olla vain ympäristöpoliittisiin vaatimuksiin vastaaminen tai yrityskuvan parantaminen.