Suokasvillisuuden vaste muuttuvaan ilmastoon: kokeellinen tutkimus kuivumisen vaikutuksesta

Soilla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä suuren hiilivarastonsa sekä ekosysteemin ja ilmakehän välisen kaasunvaihdon ansiosta. Ilmastonmuutoksen ennustetaan vaikuttavan suokasvillisuuteen ja suon toimintaan epäsuorasti. Vedenpinnan ennustetaan laskevan 14–21 cm johtuen kasveista ja avoimilta pinnoilta tapahtuvan haihdunnan lisääntymisestä lämpötilan noustessa, mikäli sadanta ei lisäänny. Aiemmat vedenpinnan laskun jälkeistä kasvillisuutta seuranneet tutkimukset ovat osoittaneet, että putkilokasvit hyötyvät alhaisemmasta vedenpinnan tasosta ja että kuljuun sopeutuneet rahkasammalet kärsivät kuivuneista oloista. Kasvillisuuden runsaussuhteiden muuttumisen lisäksi kasviyhteisöjen monimuotoisuus vähenee. Erityisen herkkiä vedenpinnan laskulle ovat olleet välipinta- ja kuljurahkasammalet ja sarat. Funktionaalisten kasviryhmien vasteiden selvittämiksesi käytettiin BACI (before-after-control-impact) –tutkimusotetta. Tutkimuksessa oli kolme verrokkialaa ja kolme käsittelyalaa, joissa vedenpintaa oli laskettu 14–21 senttimetriin. Lisäksi vertailukohdaksi tutkimuksessa oli mukana kolme alaa, joissa oli tehty metsäojitus n. 50 vuotta sitten. Nämä toistot sijaitsivat meso-, oligo ombrotrofisilla suotyypeillä Oriveden Lakkasuolla. Kasvillisuus kartoitettiin ja vedenpinnat mitattiin aloilta ennen käsittelyä vuonna 2000 sekä vuosina 2001–2003 ja 2009. Aineisto analysoitiin TWINSPAN- (PC-Ord), PRC ja DCA (CANOCO)-monimuuttujamenetelmillä. Tulokset osoittivat, että verrokki- ja käsittelyalat olivat samanlaisia lähtökohdiltaan, joten niitä voitiin käsittelyn jälkeen verrata toisiinsa. Kasvillisuuden rakenne vaihteli vuosien välillä myös verrokkialoilla, mikä osoittaa kasvien sopeutumiskyvyn muuttuviin sääoloihin (lämpötila, sademäärä). Vuosi 2003 erottui tutkimuksessa alhaisella vedenpinnantasolla, mutta toisaalta myös ainavihantien varpujen suuren peittävyyden osalta. Vuoteen 2009 mennessä kasvillisuuden erityisesti sarojen peittävyys väheni. Ravinteikkaimmilla toistoilla kasvillisuuden vasteet vaikuttivat olevan vahvemmat kuin vähäravinteisilla toistoilla. Kasviryhmistä kulju- ja välipintasammalilla oli vahvimmat vasteetvedenpinnan laskuun ja mätäslajeilla heikoimmat. Tulosten mukaan kasviryhmien vasteet vaihtelevat riippuen tarkasteltavasta aikajaksosta: ensimmäiset kolme vuotta käsittelyn jälkeen suo oli häiriötilassa ja vasta sen jälkeen kasvillisuus sopeutui muuttuneisiin oloihin.

Plant communities of field margins : the effects of management and environmental factors on species composition and diversity

Agri-environmental schemes have so far resulted in only minor positive implications for the biodiversity of agricultural environments, in contrast to what has been expected. Land-use intensification has decreased landscape heterogeneity and the amount of semi-natural habitats. Field margins are uncultivated areas of permanent vegetation located adjacent to fields. Since the number of these habitats is high, investing in their quality may result in more diverse agricultural landscapes. Field margins can be considered as multifunctional habitats providing agronomic, environmental and wildlife services. This thesis aimed at examining the plant communities of different types of field margin habitats and the factors affecting their species diversity and composition. The importance of edaphic, spatial and management factors was studied on regional, landscape and habitat scales. Vegetation surveys were conducted on regional and landscape scales and a field experiment on cutting management was conducted on a habitat scale. In field margin plant communities, species appeared to be indicators of high or intermediate soil fertility and moist soil conditions. The plant species diversity found was rather low, compared with most species-rich agricultural habitats in Finland, such as dry meadows. Among regions, land-use history, main production line, natural species and human induced distribution, climate and edaphic factors were elements inducing differences in species composition. The lowest regional species diversity of field margins was related to intensive and long-term cereal production. Management by cutting and removal or grazing had a positive effect on plant species diversity. The positive effect of cutting and removal on species richness was also dependent on the adjacent source of colonizing species. Therefore, in species-poor habitats and landscapes, establishment of margins with diverse seed mixtures can be recommended for enhancing the development of species richness. However, seed mixtures should include only native species preferably local origin. Management by cutting once a year for 5 years did not result in a decline in dominance of a harmful weed species, Elymus repens, showing that E. repens probably needs cutting more frequently than once per year. Agri-environmental schemes should include long-term contracts with farmers for the establishment, and management by cutting and removal or grazing, of field margins that are several metres wide. In such schemes, the timing and frequency of management should be planned so as not to harm other taxa, such as the insects and birds that are dependent on these habitats. All accidental herbicide drifts to field margins should be avoided when spraying the cultivated area to minimize the negative effects of sprayings on vegetation. The harmful effects of herbicides can be avoided by organic farming methods.

Helsingin metropolialueen maisemaekologiset muutokset vuosina 1955-2009

Landscape is shaped by natural environment and increasingly by human activity. In landscape ecology, the concept of landscape can be defined as a kilometre-scale mosaic formed by different land-use types. In Helsinki Metropolitan Region, the landscape change caused by urbanization has accelerated after the 1950s. Prior to that, the landscape of the region was mainly only shaped by agriculture. The goal of this study was in addition to describing the landscape change to discuss the factors impacting the landscape change and evaluate thelandscape ecological impacts of the change. Three study areas at different distances from Helsinki city centre were chosen in order to look at the landscape change. Study areas were Malmi, Espoo and Mäntsälä regions representing different parts of the urban-to-rural gradient in 1955, 1975, 1990 and 2009. Land-use of the maps was then digitized into five classes: agricultural lands, semi-natural grasslands, built areas, waters and others using GIS methods. First, landscape change was studied using landscape ecological indices. Indices used were PLAND i.e. the proportions of the different land-use types in the landscape; MPS, SHEI and SHDI which describe fragmentation and heterogeneity of the landscape; and MSI and ED which are measures of patch shape. Second, landscape change was studied statistically in relation to topography, soil and urban structure of the study areas. Indicators used concerning urban structure were number of residents, car ownership and travel-related zones of urban form which indicate the degree of urban sprawl within the study areas. For the statistical analyses, each of the 9.25 x 9.25 km sized study areas was further divided into grids with resolution of 0.25 x 0.25 kilometres. Third, the changes in the green structure of the study areas were evaluated. The landscape change reflected by the proportions of the land-use types was the most notable in Malmi area where a large amount of agricultural land was developed from 1955 to 2009. The proportion of semi-natural grasslands also showed an interesting pattern in relation to urbanization. When urbanization started, a great number of agricultural lands were abandoned and turned into semi-natural grasslands but as the urbanization accelerated, the number of semi-natural grasslands started to decline because of urban densification. Landscape fragmentation and heterogeneity were the most widespread in Espoo study area which is not only because of the great differences in relative heights within the region but also its location in the rural-urban fringe. According to the results, urbanization induced agricultural lands to be more regular in shape both spatially and temporally whereas for built areas and semi-natural grasslands the impact of urbanization was reverse. Changes in landscape were the most insignificant in the most rural study area Mäntsälä. In Mäntsälä, built area per resident showed the greatest values indicating a widespread urban sprawl. The values were the smallest in highly urbanized Malmi study area. Unlike other study areas, in Mäntsälä the proportion of developing land in the ecologically disadvantageous cardependent zone was on the increase. On the other hand, the green structure of the Mäntsälä study area was the most advantageous whereas Malmi study area showed the most ecologically disadvantageous structure. Considering all the landscape ecological criteria used, the landscape structure of Espoo study area proved to be the best not least because of the great heterogeneity of its landscape. Thus the study confirmed the previous results according to which landscape heterogeneity is the most significant in areas exposed to a moderate human impact.

Assessment of insect occurrence in boreal forests based on satellite imagery and field measurements.

The presence/absence data of twenty-seven forest insect taxa (e.g. Retinia resinella, Formica spp., Pissodes spp., several scolytids) and recorded environmental variation were used to investigate the applicability of modelling insect occurrence based on satellite imagery. The sampling was based on 1800 sample plots (25 m by 25 m) placed along the sides of 30 equilateral triangles (side 1 km) in a fragmented forest area (approximately 100 km2) in Evo, S Finland. The triangles were overlaid on land use maps interpreted from satellite images (Landsat TM 30 m multispectral scanner imagery 1991) and digitized geological maps. Insect occurrence was explained using either environmental variables measured in the field or those interpreted from the land use and geological maps. The fit of logistic regression models varied between species, possibly because some species may be associated with the characteristics of single trees while other species with stand characteristics. The occurrence of certain insect species at least, especially those associated with Scots pine, could be relatively accurately assessed indirectly on the basis of satellite imagery and geological maps. Models based on both remotely sensed and geological data better predicted the distribution of forest insects except in the case of Xylechinus pilosus, Dryocoetes sp. and Trypodendron lineatum, where the differences were relatively small in favour of the models based on field measurements. The number of species was related to habitat compartment size and distance from the habitat edge calculated from the land use maps, but logistic regressions suggested that other environmental variables in general masked the effect of these variables in species occurrence at the present scale.

Language universals and linguistic complexity : Three case studies in core argument marking

In this dissertation I study language complexity from a typological perspective. Since the structuralist era, it has been assumed that local complexity differences in languages are balanced out in cross-linguistic comparisons and that complexity is not affected by the geopolitical or sociocultural aspects of the speech community. However, these assumptions have seldom been studied systematically from a typological point of view. My objective is to define complexity so that it is possible to compare it across languages and to approach its variation with the methods of quantitative typology. My main empirical research questions are: i) does language complexity vary in any systematic way in local domains, and ii) can language complexity be affected by the geographical or social environment? These questions are studied in three articles, whose findings are summarized in the introduction to the dissertation. In order to enable cross-language comparison, I measure complexity as the description length of the regularities in an entity; I separate it from difficulty, focus on local instead of global complexity, and break it up into different types. This approach helps avoid the problems that plagued earlier metrics of language complexity. My approach to grammar is functional-typological in nature, and the theoretical framework is basic linguistic theory. I delimit the empirical research functionally to the marking of core arguments (the basic participants in the sentence). I assess the distributions of complexity in this domain with multifactorial statistical methods and use different sampling strategies, implementing, for instance, the Greenbergian view of universals as diachronic laws of type preference. My data come from large and balanced samples (up to approximately 850 languages), drawn mainly from reference grammars. The results suggest that various significant trends occur in the marking of core arguments in regard to complexity and that complexity in this domain correlates with population size. These results provide evidence that linguistic patterns interact among themselves in terms of complexity, that language structure adapts to the social environment, and that there may be cognitive mechanisms that limit complexity locally. My approach to complexity and language universals can therefore be successfully applied to empirical data and may serve as a model for further research in these areas.

Monimuotoisuudelle arvokkaat ontot puut kaupunkialueilla – onttojen runkojen esiintymistodennäköisyyteen vaikuttavat tekijät

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lahosta puuaineesta riippuvaiselle lajistolle tärkeiden onttojen puiden ominaisuuksien vaikutusta pääkaupunkiseudun jalojen puistopuiden onttouden esiintymistodennäköisyyteen. Tutkimuksessa mitattavia ominaisuuksia olivat puiden läpimitta, puulaji, pituus sekä kasvupaikan valoisuus ja metsäisyys. Tutkittavia puulajeja olivat lehmus (Tilia cordata), vaahtera (Acer platanoides), tammi (Quercus robur), saarni (Fraxinus excelsior) ja jalavat (Ulmus glabra ja U. laevis). Tutkimuskohteina olivat pääkaupunkiseudulla sijaitsevat 14 viheraluetta, jotka vaihtelivat metsäisistä puustokeskittymistä valoisiin ja intensiivisesti hoidettuihin puistoihin. Onttouden esiintymisen riippuvuutta muista muuttujista tutkittiin korrelaatioanalyysillä sekä logistisilla regressioanalyyseillä, joissa huomioitiin myös puiden jakaantuminen viheraluiden välillä. Puulajilla ja puun läpimitalla oli vaikutusta onttouden esiintymistodennäköisyyteen. Kasvupaikan valoisuudella oli merkitystä rungon onttoutumisessa ainakin lehmukselle ja vaahteralle. Metsäisyys liittyy valoisuuteen ja näiden muuttujien vaikutus rungon onttoutumistodennäköisyyteen on kietoutunut toisiinsa. Pituudella ei todennäköisesti ollut merkitystä onttoutumiseen. Tulosten perusteella etenkin pääkaupunkiseudun lehmukset sekä vaahterat ovat herkkiä onttoutumaan ja täten ne muodostavat monimuotoisia elinympäristöjä. Valoisuuden ja metsäisyyden vaikutus onttoutumiseen on vahvasti sidoksissa puiden hoitoon ja hoitotoimilla on siis suuri vaikutus onkaloiden syntyyn.

Maatalousalueiden luonnon monimuotoisuuden ja kosteikkojen yleissuunnitelma ; Ranua ja Posio

Luonnon monimuotoisuuden ja kosteikkojen (LUMO) yleissuunnittelu on maa- ja metsätalousministeriön rahoittama valtakunnallinen hankekokonaisuus, jonka tarkoituksena on parantaa maaseutuympäristöjen vesistönsuojelua sekä auttaa arvostamaan, säilyttämään ja palauttamaan luonnon monimuotoisuuden ja maiseman kannalta tärkeitä kohteita. Posiolle ja Ranualle suunnittelua haluttiin kohdentaa, koska seudulle on virinnyt uutta maaseutuyrittäjyyttä ja toisaalta alueilta on tullut viime vuosina vähän erityistukihakemuksia. Sijainti herkällä latvavesien alueella oli myös suunnittelualueen valinnan perusteena. Tässä suunnitelmassa kartoitetut kohteet vaihtelevat jokivarsien ja sisävesien rantojen rehevistä niityistä vanhoihin hakamaihin ja metsälaitumiin. Vesistönsuojelun näkökulmasta pelloilta tapahtuvaa huuhtoumaa voidaan merkittävästi pienentää hoitamalla nykyiselläänkin varsin leveitä reunavyöhykkeitä sekä tulvapeltoja ja -niittyjä. Pienilläkin vesienhoitotoimilla kuten ojan tukkimisella tai uoman leventämisellä ja laskeutusaltaiden rakentamisella voidaan edistää suunnittelualueen vesiensuojelua. Suunnitelmaan valittiin 113 kohdealuetta, joista suurin osa on muodostettu yhdistämällä useampia erillisiä tai luontotyypiltään erilaisia kohteita. Pinta-alat vaihtelevat aarien ketolaikuista useiden hehtaarien niittyihin. Suunnitelma tehtiin yhteistyössä kyläyhdistysten, maanviljelijöiden ja asukkaiden kanssa. Pensoittuneiden jokivarsien ja kylien viljelysmaisemien avaamiseksi tarvitaan nyt aktiivisia hoitotoimia. Posiolla ja Ranualla on erinomaisia maisemanhoitajia erityisesti nautakarjatiloilla. Tässä yleissuunnitelmassa esitetyille kohteille voidaan hakea maatalousluonnon monimuotoisuuden ja maiseman edistämiseen tarkoitettuja sopimuksia sekä kosteikkojen hoitosopimusta. Tulvaherkille tai kalteville vesistöön rajautuville peltolohkoille voi perustaa lohkotoimenpiteenä suojavyöhykkeen, mikäli viljelijä on tehnyt ympäristösitoumuksen. Kosteikkojen perustamiseen ja arvokkaiden perinnemaisemien ja luonnonlaitumien alkukunnostukseen voi hakea ei-tuotannollista investointia.