Maasto- ja helikopterilaskenta metsäpeurakannan ikä- ja sukupuolijakauman seurannassa

Suomenselän keskiosissa elävän metsäpeuraosakannan kehitystä on seurattu muutaman vuoden välein toistuvilla talvisilla helikopterilaskennoilla. Menetelmällä saadaan tarkka arvio osakannan yksilömäärästä sekä ikä- ja sukupuolijakaumasta. Lentolaskenta on kuitenkin kallis, eikä sitä voida tehdä vähälumisina talvina. Tietoa kannan tilasta ei saada laskentojen välisinä vuosina. Näiden syiden vuoksi seurantamenetelmiä on tarpeen kehittää ja monipuolistaa. Peurapopulaation ikä- ja sukupuolirakennetta voidaan arvioida keräämällä havaintoja eläimistä sellaisena aikana jolloin kaikki ikäluokat liikkuvat samoilla alueilla. Vasaosuuden perusteella voidaan arvioida kannan lisääntymismenestystä ja suurpetojen saalistuksen vaikutuksia. Sukupuolijakauma puolestaan kertoo esimerkiksi väärin kohdennetun pyynnin vaikutuksista. Suomenselän alueen metsästäjät keräsivät maastohavaintoaineiston peuraosakannan ikä- ja sukupuolijakaumasta 11.10.–16.12.2007. Peuralaumoja valokuvattiin samassa yhteydessä havaintojen tarkentamiseksi. Kevättalvella 2008 tehtiin helikopterilaskenta. Menetelmien antamia ikä- ja sukupuolijakaumia vertailtiin, ja syitä poikkeamiin pohdittiin. Sekä maastohavaintojen että lento- ja maastolaskennan kuva-aineistojen perusteella arvioidut metsäpeuran vasaosuudet olivat yhdenmukaiset. Yksittäisten laskijoiden havaintojen vasaosuuksissa oli vaihtelua, joka johtui ensisijaisesti peurojen elintavoista. Laskennan ajankohta, havaitun lauman koko ja laskijan taidot vaikuttivat tulokseen vain vähän. Hirvas- ja vaadinosuuksissa oli hajontaa. Maastolaskennassa naaraiden osuus oli aliarvio, lentolaskennassa puolestaan hirvasosuus. Tulosten perusteella maastolaskenta sopii erinomaisesti metsäpeurakannan vasaosuuden seurantaan, ja ns. ”early warning” -järjestelmäksi ilmaisemaan muutoksista kantaa säätelevissä tekijöissä. Aikuiskannan rakennetta voidaan seurata parhaiten valokuvaamalla tai videoimalla peuralaumoja silloin kun laumakoko on suurimmillaan.

Energiapuuharvennus osana metsänkasvatusta ja ilmastonmuutoksen hillitsemistä

The aim of this study was to compare the differences between forest management incorporating energy wood thinning and forest management based on silvicultural recommendations (baseline). Energy wood thinning was substituted for young stand thinning and the first commercial thinning of industrial wood. The study was based on the forest stand data from Southern Finland, which were simulated by the MOTTI-simulator. The main interest was to find out the climatic benefits resulting from carbon sequestration and energy substitution. The value of energy wood was set to substitute it for coal as an alternative energy fuel (emission trade). Other political instruments (Kemera subsidies) were also analysed. The largest carbon dioxide emission reductions were achieved as a combination of carbon sequestration and energy substitution (on average, a 26-90 % increase in discounted present value in the beginning of rotation) compared to the baseline. Energy substitution increased emission reductions more effectively than carbon sequestration, when maintaining dense young stands. According to the study, energy wood thinning as a part of forest management was more profitable than the baseline when the value of carbon dioxide averaged more than 15 €/CO2 and other political subsidies were unchanged. Alternatively, the price of energy wood should on average exceed 21 €/m3 on the roadside in order to be profitable in the absence of political instruments. The most cost-efficient employment of energy wood thinning occured when the dominant height was 12 meters, when energy substitution was taken into account. According to alternative forest management, thinning of sapling stands could be done earlier or less intensely than thinning based on silvicultural recommendations and the present criteria of subsidies. Consequently, the first commercial thinning could be profitable to carry out either as harvesting of industrial wood or energy wood, or as integrated harvesting depending on the costs of the harvesting methods available and the price level of small-size industrial wood compared to energy wood.

Langattoman peltotiedustelijan maanalainen toimintaympäristö ja laitesuunnittelu

Tässä väitöskirjassa esitellään langattomien maanalaisten peltotiedustelijoiden järjestelmän tavoitteet ja rajoitukset. Tarkoitus oli kehittää käytännön viljelyyn sovellettava pellon seurantajärjestelmä, sillä reaaliaikaisen kosteus- ja lämpötilatiedon keruulaitteiden puuttuminen haittaa viljelytoimenpiteiden suunnittelua. Mittaus-aineistosta voi tehdä sekä havaintoja pellon ominaisuuksista että muutoksista niissä. Tulevaisuudessa tiedustelijalla saatetaan voida mitata ravinteita tai kemikaaleja. Kun peltotiedustelijan 869 MHz:n radioaalto saavuttaa vastaanottoantennin, on 1) maa-aines vaimentanut sitä; 2) osa aallosta heijastunut rajapinnoilta; 3) pellosta ulos taittuva aalto hajaantunut ja; 4) aallon intensiteetti alentunut etäisyyden kasvaessa. Maan sähkökenttäkäyttäytymistä kuvaava permittiivisyys on kompleksinen suure, jonka reaaliosa kuvaa varautumiskykyä (polarisoitumista) ja imaginaariosa häviöllisyyttä (sähkönjohtavuutta). Pellon pinnassa aalto on pallomainen, joten heijastumisen lisäksi hajaannuttaa taittuminen suurilla taitekulmilla sen tehoa. Tiedustelijan prototyyppiä varten kehitettiin maa-aineksessa toimivat antennit, joiden taajuuskaistat kattoivat ne aallonpituudet, jotka 869 MHz:n radioaalto saa kuivassa ja märässä mullassa, sillä aallon etenemisnopeus ja pituus muuttuvat maan kosteudesta riippuen. Vaimennusmallin testausmittauksiin tehtiin discone-antenni, ja tiedustelijaa varten piirilevytekniikalla pienikokoinen elliptinen monopoliantenni, jonka piirikortille ladottiin myös tiedustelijan elektroniikka. Multalaatikkoon upotettujen antennien säteilyominaisuudet määritettiin piirianalysaattorilla heijastusvaimennusmittauksin. Elektroniikkasuunnittelun tavoitteita oli pieni koko ja pitkä toimintaikä. Näihin päästiin komponenttivalinnoilla sekä ohjelmoinnin keinoin. Tiedustelija teki mittaukset ja lähetti tulokset 10 min välein ja sen keskivirrankulutus oli 4,2 uA käytettäessä 3 V:n paristoa, jonka 1800 mAh kapasiteetti riittäisi huonollakin hyötysuhteella yli 10 vuodeksi. Vuoden mittaisen 12 prototyypin käytön perusteella voidaan kantamaa parantaa yli nykyisen 200 m:n ilman käyttöiän lyhentymistä 1) nostamalla laitteen lähetystehoa ja pariston käyttöastetta lisäkomponenteilla; 2) parantamalla vastaanottoantennin vahvistusta; 3) pidentämällä lähetysten jaksoa; 4) ohjelmoimalla tiedustelija suodattamaan mittaustietoja ja; 5) koodaamalla useita tuloksia samaan lähetteeseen. Järjestelmän ja mittaustulosten käytettävyyttä voidaan parantaa paikantamalla tiedustelijoiden syvyydet aaltoilevan lämpötilan vaihe-erojen perusteella ja ohjelmoimalla tiedustelijaan opastava asennustoiminto. Lisäksi maahan asennetun tiedustelijan toimintaparametrit tai jopa koko ohjelmisto voidaan vaihtaa langattomasti. Vastaanottoasemat matkapuhelinmastoissa voisivat vastaanottaa viestejä parin kilometrin säteeltä. Koostettu aineisto maaperäsimulaattoreihin yhdistettynä antaisi kuvan alueellisesta tilanteesta ja viljelijän omille lohkoille sijoitetut tiedustelijat korjauspisteitä keskiarvosta.

Väkirehun määrän vaikutus lypsylehmän säilörehun syöntiin ja tuotokseen

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää väkirehumäärän vaikutuksia lypsylehmien säilörehun syöntiin ja syöntikäyttäytymiseen sekä tuotokseen lypsykauden alussa. Väkirehun määrän vaikutuksia on tutkittu paljon niukemmalla väkirehustuksella. Tilojen väkirehun osuus rehustuksessa saattaa ylittää jopa 60 %, joten on tärkeää selvittää väkevän rehustuksen vaikutusta lehmiin. Tutkimustietoa väkirehun määrän vaikutuksista säilörehupohjaisella ruokinnalla lypsykauden alussa on myös suhteellisen vähän. Koe suoritettiin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa (MTT) Jokioisissa Minkiön koenavetassa 20.9.2005 - 25.4.2006 välisenä aikana. Koe tehtiin pihaton osastossa, jossa oli säilörehun syöntiä mittaavat vaakakupit. Koe tehtiin jatkuvana ryhmäkokeena satunnaistetun koemallin mukaisesti. Koe-eläiminä oli 30 Ayshire-lehmää, joista 12 oli ensikoita ja 18 vanhempaa lehmää. Eläimet otettiin kokeeseen poikimisen jälkeen ja ne olivat mukana kokeessa 100 ensimmäisen lypsypäivän ajan. Kokeessa oli kaksi ryhmää eli matalan väkirehutason eläimet (MVR) sekä korkean väkirehutason eläimet (KVR). Vähemmän väkirehua saaneet eläimet saivat väkirehua 10 kg (ensikot) tai 13 kg (vanhemmat lehmät) päivässä. Väkevämmän ruokinnan ryhmässä vastaavat väkirehumäärät olivat 15 kg (ensikot) ja 18 kg (vanhemmat lehmät). Herutuksen kesto oli MVR-ryhmässä 11 vuorokautta ja KVR-ryhmässä 17 vuorokautta. Väkirehun määrän lisääminen vähensi säilörehun syöntiä, mutta lisäsi syönnin kokonaismäärää. Toteutuneet väkirehun osuudet kuiva-aineen syönnin kokonaismäärästä olivat 64 % (KVR) ja 52 % (MVR). Syönnin kokonaismäärä oli KVR-ryhmässä keskimäärin 2,1 kg kuiva-ainetta suurempi kuin MVR-ryhmässä. Säilörehun syönti oli MVR-ryhmässä keskimäärin 9,4 kg ka ja KVR-ryhmässä 7,9 kg ka. Korvaussuhde oli 0,41 kg ka säilörehua / kg ka väkirehua. Säilörehun syönnissä oli havaittavissa neljä syöntihuippua, eikä syönnin rytmittyminen poikennut juuri ryhmien välillä. Syöntihuiput tapahtuivat rehunjaon ja lypsyn jälkeen. Lisäksi keskiyöllä oli havaittavissa pienempi syöntihuippu. Enemmän väkirehua saaneet lehmät söivät säilörehua yhtä monta kertaa päivässä, mutta söivät numeerisesti nopeammin. Niiden yksittäinen syöntikerta oli lyhyempi ja sen aikana syöntimäärä oli pienempi kuin MVR-ryhmän eläimillä. Säilörehun syöntimäärä lisääntyi poikimisen jälkeen molemmissa ryhmissä, mutta määrän lisääntyminen tapahtui nopeammin vähemmän väkirehua saaneiden ryhmässä. Syöntimäärän lisääntyminen on selitettävissä kokonaissyöntiajan lisääntymisellä, sekä syöntiajan lisääntymisellä syöntikertaa kohden. Sitävastoin syöntinopeus hidastui lypsykauden edetessä. Tässä kokeessa ei saavutettu tuotosvastetta väkirehun määrää lisäämällä, vaikka rehun kokonaissyönti lisääntyi selvästi. Tuotosvaste oli vain 0,027 kg/kg ka väkirehua. Energiakorjattuna maitona ilmaistuna tuotosvaste oli negatiivinen eli - 0,22 EKM/kg ka. Huono tuotosvaste voi johtua tässä kokeessa väkirehun suuresta määrästä ja koostumuksesta. Suurempi kuiva-aineen syönti näytti kerryttävän KVR-ryhmän eläinten elopainoa maidontuotannon sijaan. Maidon rasva- ja valkuaispitoisuuksissa ei havaittu merkitseviä eroja ryhmien välillä, mutta pitoisuudet olivat pienempiä KVR-ryhmässä MVR-ryhmään verrattuna.

Valikoivan metsästyksen vaikutus hirven ikärakenteeseen ja vasatuottoon Savonrannan ja Sodankylän riistanhoitoyhdistysten alueilla

Suomen hirvenmetsästykseen omaksuttiin 1970-luvun alussa valikoivan metsästyksen periaatteet, joiden tavoitteena oli maksimoida vasatuotto hirvikannan ikärakennetta muuttamalla. Metsästysstrategiassa tapahtui huomattava muutos, kun hirvisaaliin vasaosuutta lisättiin selvästi. Tämän seurauksena naarashirvien keski-ikä ja vasatuotto kohosivat. Vasojen suuri osuus saaliissa oli keskeinen tekijä hirvikannan rajuun kasvuun. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää saaliin vasaosuuden vaikutusta hirven ikärakenteeseen ja vasatuottoon Savonrannan ja Sodankylän riistanhoitoyhdistysten alueilla. Tutkimusalueet valittiin hyvin erilaisten hirvisaaliin vasaosuuksien perusteella, sillä Savonrannan vuosien 1994-2003 saaliin vasaosuuden keskiarvo oli 50,1 % ja Sodankylän 19,6 %. Tutkimuksen ennakko-olettamuksena oli, että erilaisten saaliin vasaosuuksien pitäisi vaikuttaa aikuistuvan ikäluokan suhteellisen osuuden kautta hirvipopulaation keski-ikään ja sitä kautta vasatuottoon. Ikärakenteen osalta tutkittiin naaraiden, valtasonnien eli 6,5-9,5-vuotiaiden uroshirvien ja vähintään 8-piikkisten urosten ikärakennetta. Tutkimus rakentui hirven iänmääritysaineiston ympärille, joka kerättiin Savonrannan ja Sodankylän riistanhoitoyhdistysten hirvenmetsästäjien avustuksella vuosina 2003 ja 2004. Iänmääritysaineistossa oli yhteensä 244 hirveä. Näistä oli naaraita 152 ja uroksia 92 kpl. Hirven ikärakennetietojen saamiseksi suoritti tutkimuksen tekijä iänmäärityksen hammasnäytteistä. Iänmääritys tehtiin hammassementtikerroksiin perustuvaa menetelmää käyttäen, jota varten sahattiin poikittaisia hammasleikkeitä hirven ensimmäisestä etuhampaasta (I1). Tutkimuksen aineistoon kuuluivat myös Savonrannan ja Sodankylän hirvihavaintokorttien perusteella saadut vasatuottotiedot vuosilta 1995- 2004 ja Riistawebin saalistiedot vuosilta 1994-2003. Tutkimuksen perusteella hirvisaaliin vasaosuus vaikuttaa Savonrannan ja Sodankylän riistanhoitoyhdistysten naaraiden ikärakenteeseen. Kaksivuotisesta aineistosta saatiin Savonrannan naaraiden keski-iäksi 6,40 vuotta. Sodankylän naaraiden keski-ikä oli 5,09 vuotta. Myös naaraiden ikäjakaumat olivat hyvin erilaiset. Hirvisaaliin vasaosuus ei sen sijaan vaikuta Savonrannan ja Sodankylän valtasonnien ja vähintään 8-piikkisten urosten ikärakenteeseen. Savonrannan valtasonnien keski-ikä oli 7,21 vuotta ja Sodankylän 7,07 vuotta. Savonrannan vähintään 8-piikkisten urosten keski-ikä oli 5,82 vuotta ja Sodankylän 5,91 vuotta. Tutkimuksella saatiin selville saaliin ikärakenne, elävän hirvikannan ikärakenteen tutkiminen vaatii laajempia tutkimuksia. Hirvisaaliin vasaosuus vaikuttaa Savonrannan ja Sodankylän riistanhoitoyhdistysten vasatuottoon. Naaraiden ikärakenteen erot näkyivät osaltaan hirvihavaintokorttien ja näytenaaraiden perusteella lasketuissa vasatuottotiedoissa. Saaliin vasaosuus vaikuttaa välillisesti hirven vasatuottoon, sillä se vaikuttaa ensin naaraiden ikärakenteeseen, joka vaikuttaa edelleen vasatuottoon.

Simple technique for noise reduction in images retrieved from crystalline storage media

Now that crystals are being considered suitable for high density optical information storage, it is important to reduce the noise levels of retrieved images. The paper describes a simple technique to bring this about.

Biaxial-load effects on isopachics for a crack at the interface of dissimilar media

The plane problem of two dissimilar materials, bonded together and containing a crack along their common interface, which were subjected to a biaxial load at infinity, is examined by giving a closed-form expression for the first stress invariant of the normal stresses, which is equally valid everywhere, near to, and far from, the crack-tip region. This exact expression for the first-stress invariant is compared by constructing the respective isopachic-fringe patterns, to the approximate expression with non-singular terms, due to the biaxiality factor, for the same quantity. Significant differences between respective isopachic-patterns were found and their dependence on the elastic properties of both materials and the applied loads was demonstrated. The relative errors between the computedK I - andK II -components by using the approximate expression for the first stress-invariant and the accurate one, derived from closed-form solution along either isopachic-fringes or along circles and radii from the crack-tip have been given, indicating in some cases large discrepancies between exact and approximate solutions.

Cereulide producing B. cereus and amylosin producing B. subtilis and B. mojavensis : characterization of strains and toxigenicities

B. cereus is one of the most frequent occurring bacteria in foods . It produces several heat-labile enterotoxins and one stable non-protein toxin, cereulide (emetic), which may be pre-formed in food. Cereulide is a heat stable peptide whose structure and mechanism of action were in the past decade elucidated. Until this work, the detection of cereulide was done by biological assays. With my mentors, I developed the first quantitative chemical assay for cereulide. The assay is based on liquid chromatography (HPLC) combined with ion trap mass spectrometry and the calibration is done with valinomycin and purified cereulide. To detect and quantitate valinomycin and cereulide, their [NH4+] adducts, m/z 1128.9 and m/z 1171 respectively, were used. This was a breakthrough in the cereulide research and became a very powerful tool of investigation. This tool made it possible to prove for the first time that the toxin produced by B. cereus in heat-treated food caused human illness. Until this thesis work (Paper II), cereulide producing B. cereus strains were believed to represent a homogenous group of clonal strains. The cereulide producing strains investigated in those studies originated mostly from food poisoning incidents. We used strains of many origins and analyzed them using a polyphasic approach. We found that the cereulide producing B. cereus strains are genetically and biologically more diverse than assumed in earlier studies. The strains diverge in the adenylate kinase (adk) gene (two sequence types), in ribopatterns obtained with EcoRI and PvuII (three patterns), tyrosin decomposition, haemolysis and lecithine hydrolysis (two phenotypes). Our study was the first demonstration of diversity within the cereulide producing strains of B. cereus. To manage the risk for cereulide production in food, understanding is needed on factors that may upregulate cereulide production in a given food matrix and the environmental factors affecting it. As a contribution towards this direction, we adjusted the growth environment and measured the cereulide production by strains selected for diversity. The temperature range where cereulide is produced was narrower than that for growth for most of the producer strains. Most cereulide was by most strains produced at room temperature (20 - 23ºC). Exceptions to this were two faecal isolates which produced the same amount of cereulide from 23 ºC up until 39ºC. We also found that at 37º C the choice of growth media for cereulide production differed from that at the room temperature. The food composition and temperature may thus be a key for understanding cereulide production in foods as well as in the gut. We investigated the contents of [K+], [Na+] and amino acids of six growth media. Statistical evaluation indicated a significant positive correlation between the ratio [K+]:[Na+] and the production of cereulide, but only when the concentrations of glycine and [Na+] were constant. Of the amino acids only glycine correlated positively with high cereulide production. Glycine is used worldwide as food additive (E 640), flavor modifier, humectant, acidity regulator, and is permitted in the European Union countries, with no regulatory quantitative limitation, in most types of foods. B. subtilis group members are endospore-forming bacteria ubiquitous in the environment, similar to B. cereus in this respect. Bacillus species other than B. cereus have only sporadically been identified as causative agents of food-borne illnesses. We found (Paper IV) that food-borne isolates of B. subtilis and B. mojavensis produced amylosin. It is possible that amylosin was the agent responsible for the food-borne illness, since no other toxic substance was found in the strains. This is the first report on amylosin production by strains isolated from food. We found that the temperature requirement for amylosin production was higher for the B. subtilis strain F 2564/96, a mesophilic producer, than for B. mojavensis strains eela 2293 and B 31, psychrotolerant producers. We also found that an atmosphere with low oxygen did not prevent the production of amylosin. Ready-to-eat foods packaged in micro-aerophilic atmosphere and/or stored at temperatures above 10 °C, may thus pose a risk when toxigenic strains of B. subtilis or B. mojavensis are present.

Diet and the development of atherosclerosis: a whole-diet approach from childhood to adulthood

Cardiovascular diseases (CVDs) are the leading cause of mortality in the world. Studies of the impact of single nutrients on the risk for CVD have often provided inconclusive results, and recent research in nutritional epidemiology with a more holistic whole-diet approach has proven fruitful. Moreover, dietary habits in childhood and adolescence may play a role in later health and disease, either independently or by tracking into adulthood. The main aims of this study were to find childhood and adulthood determinants of adulthood diet, to identify dietary patterns present among the study population and to study the associations between long-term food choices and cardiovascular health in young Finnish adults. The study is a part of the multidisciplinary Cardiovascular Risk in Young Finns study, which is an ongoing, prospective cohort study with a 21-year follow-up. At baseline in 1980, the subjects were children and adolescents aged 3 to 18 years (n included in this study = 1768), and young adults aged 24 to 39 years at the latest follow-up study in 2001 (n = 1037). Food consumption and nutrient intakes were assessed with repeated 48-hour dietary recalls. Other determinations have included comprehensive risk factor assessments using blood tests, physical measurements and questionnaires. In the latest follow-up, ultrasound examinations were performed to study early atherosclerotic vascular changes. The average intakes showed substantial changes since 1980. Intakes of fat and saturated fat had decreased, whereas the consumption of fruits and vegetables had increased. Intake of fat and consumption of vegetables in childhood and physical activity in adulthood were important health behavioural determinants of adult diet. Additionally, a principal component analysis was conducted to identify major dietary patterns at each study point. A similar set of two major patterns was recognised throughout the study. The traditional dietary pattern positively correlated with the consumption of traditional Finnish foods, such as rye, potatoes, milk, butter, sausages and coffee, and negatively correlated with fruit, berries and dairy products other than milk. This type of diet was independently associated with several risk factors of CVD, such as total and low-density lipoprotein cholesterol, apolipoprotein B and C-reactive protein concentrations among both genders, as well as with systolic blood pressure and insulin levels among women. The traditional pattern was also independently associated with intima media thickness (IMT), a subclinical predictor of CVD, in men but not in women. The health-conscious pattern, predominant among female subjects, non-smokers and urbanites, was characterised by more health-conscious food choices such as vegetables, legumes and nuts, tea, rye, fish, cheese and other dairy products, as well as by the consumption of alcoholic beverages. This pattern was inversely, but less strongly, associated with cardiovascular risk factors. Tracking of the dietary pattern scores was observed, particularly among subjects who were adolescents at baseline. Moreover, a long-term high intake of protein concurrent with a low intake of fat was positively associated with IMT. These findings suggest that food behaviour and food choices are to some extent established as early as in childhood or adolescence and may significantly track into adulthood. Long-term adherence to traditional food choices seems to increase the risk for developing CVD, especially among men. Those with intentional or unintentional low fat diets, but with high intake of protein may also be at increased risk for CVD. The findings offer practical, food-based information on the relationship between diet and CVD and encourage further use of the whole-diet approach in epidemiological research. The results support earlier findings that long-term food choices play a role in the development of CVD. The apparent influence of childhood habits is important to bear in mind when planning educational strategies for the primary prevention of CVD. Further studies on food choices over the entire lifespan are needed.

Genetic diversity and microcystin production by Anabaena in the Gulf of Finland, Baltic Sea

Syanobakteerit (sinilevät) ovat olleet Itämeressä koko nykymuotoisen Itämeren ajan, sillä paleolimnologiset todisteet niiden olemassaolosta Itämeren alueella ovat noin 7000 vuoden takaa. Syanobakteerien massaesiintymät eli kukinnat ovat kuitenkin sekä levinneet laajemmille alueille että tulleet voimakkaimmiksi viimeisten vuosikymmenien aikana. Tähän on osasyynä ihmisten aiheuttama kuormitus, joka rehevöittää Itämerta. Suomenlahti, jota tämä tutkimus käsittelee, on kärsinyt tästä rehevöitymiskehityksestä muita Itämeren altaita enemmän. Syanobakteerit muodostavat jokakesäisiä kukintoja Suomenlahdella - niin sen avomerialueilla kuin rannoillakin. Yleisimmät kukintoja muodostavat syanobakteerisuvut ovat Nodularia, Anabaena ja Aphanizomenon. Kukinnat aiheuttavat paitsi esteettistä haittaa myös terveydellisen riskitekijän. Niiden myrkyllisyys liitetään usein Nodularia-suvun tuottamaan nodulariini-maksamyrkkyyn. Itämeren Aphanizomenon-suvun on todettu olevan myrkytön. Vaikka Itämeren kukintoja aiheuttavista Nodularia- ja Aphanizomenon-syanobakteereista tiedetään varsin paljon, on molekyylimenetelmiin pohjautuva syanobakteeritutkimus ohittanut Itämeren Anabaena-suvun monelta osin. Tämän työn tarkoituksena oli syventää käsitystämme Itämeren Anabaena-syanobakteerista, sen mahdollisesta myrkyllisyydestä, geneettisestä monimuotoisuudesta ja fylogeneettisista sukulaisuussuhteista. Tässä työssä eristettiin 49 planktista Anabaena-kantaa, joista viisi tuottivat mikrokystiinejä. Tämä oli ensimmäinen yksiselitteinen todiste, että Itämeren Anabaena tuottaa maksamyrkyllisiä mikrokystiini-yhdisteitä. Jokainen eristetty myrkyllinen Anabaena-kanta tuotti useita mikrokystiini-variantteja. Lisäksi mikrokystiinejä löydettiin kukintanäytteistä, joissa oli myrkkyä syntetisoivia geenejä sisältäneitä Anabaena-syanobakteereita. Myrkkyjä löydettiin molempina tutkimusvuosina 2003 ja 2004. Myrkkyjen esiintyminen ei siten ollut vain yksittäinen ilmiö. Tässä työssä saimme viitteitä siitä, että maksamyrkyllinen Anabaena-syanobakteeri esiintyisi vähäsuolaisissa vesissä. Tämä riippuvuussuhde jää kuitenkin tulevien tutkimuksien selvitettäväksi. Tässä työssä havaittiin mikrokystiinisyntetaasi-geenien inaktivoituminen Itämeren Anabaena-kannassa ja kukintanäytteissä. Kuvasimme Anabaena-kannan mikrokystiinisyntetaasigeenien sisältä insertioita, jotka hyvin todennäköisesti inaktivoivat myrkyntuoton. Insertion sisältäneeltä kannalta löysimme kuitenkin kaikki mikrokystiinisyntetaasigeenit osoittaen, että geenien olemassaolo ei välttämättä varmista kannan mikrokystiinintuottoa. Mielenkiintoista oli se, että inaktivaation aiheuttavia insertioita löytyi kukintanäytteistä molemmilta tutkimusvuosilta. Vastaavia insertioita ei kuitenkaan löydetty makean veden Anabaena-kannoista tai järvinäytteistä. On yleistä, että syanobakteerikukinnoista löytyy usean syanobakteerisuvun edustajia. Myrkyllisiä sukuja tai lajeja ei voida kuitenkaan erottaa mikroskooppisesti myrkyttömistä. Käsillä olevassa tutkimuksessa kehitettiin molekyylimenetelmä, jolla on mahdollista määrittää kukinnan mahdollisesti maksamyrkylliset syanobakteerisuvut. Tätä menetelmää sovellettiin Itämeren kukintojen tutkimiseen. Itämeren pintavesistä ja ranta-alueiden pohjasta eristetyt Anabaena-kannat osoittautuivat geneettisesti monimuotoisiksi. Tämä Anabaena-syanobakteerien geneettinen monimuotoisuus vahvistettiin monistamalla geenejä suoraan kukintanäytteistä ilman kantojen eristystä. Makeiden vesien ja Itämeren Anabaena-kannat ovat geneettisesti hyvin samankaltaisia. Geneettisissä vertailuissa kävi kuitenkin ilmi, että pohjassa elävien Anabaena-kantojen geneettinen monimuotoisuus oli suurempaa kuin pintavesistä eristettyjen kantojen. Itämeren Anabaena-kantojen sekvenssit muodostivat omia ryhmiä sukupuun sisällä, jolloin on mahdollista, että nämä edustavat Itämeren omia Anabaena-ekotyyppejä. Tämä tutkimus oli ensimmäinen, jossa uusin molekyylimenetelmin systemaattisesti selvitettiin Itämeren Anabaena-syanobakteerin geneettistä populaatiorakennetta, fylogeniaa ja myrkyntuottoa. Tulevaisuudessa monitorointitutkimuksissa on otettava huomioon myös Itämeren Anabaena-syanobakteerin mahdollinen maksamyrkyntuotto – erityisesti vähäsuolaisemmilla rannikkovesillä.

Environmentally benign Fe chelates in plant nutrition

The low solubility of iron (Fe) depresses plant growth in calcareous soils. In order to improve Fe availability, calcareous soils are treated with synthetic ligands, such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediimi-nobis(2-hydroxyphenyl)acetic acid (EDDHA). However, high expenses may hinder their use (EDDHA), and the recalcitrance of EDTA against biodegra-dation may increase the potential of cadmium (Cd) and lead (Pb) leaching. This study evaluated the ability of biodegradable ligands, i.e. different stereo-isomers of ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS), to provide Fe for lettuce (Lactuca sativa L.) and ryegrass (Lolium perenne cv. Prego), their effects on uptake of other elements and solubility in soils and their subsequent effects on the activity of oxygen-scavenging enzymes in lettuce. Both EDTA and EDDHA were used as reference ligands. In unlimed and limed quartz sand both FeEDDS(S,S) and a mixture of stereo-isomers of FeEDDS (25% [S,S]-EDDS, 25% [R,R]-EDDS and 50% [S,R]/[R,S]-EDDS), FeEDDS(mix), were as efficient as FeEDTA and FeEDDHA in providing lettuce with Fe. However, in calcareous soils only FeEDDS(mix) was comparable to FeEDDHA when Fe was applied twice a week to mimic drip irrigation. The Fe deficiency increased the manganese (Mn) concentration in lettuce in both acidic and alkaline growth media, whereas Fe chelates depressed it. The same was observed with zinc (Zn) and copper (Cu) in acidic growth media. EDDHA probably affected the hormonal status of lettuce as well and thus depressed the uptake of Zn and Mn even more. The nutrient concentrations of ryegrass were only slightly affected by the Fe availability. After Fe chelate splitting in calcareous soils, EDDS and EDTA increased the solubility of Zn and Cu most, but only the Zn concentration was increased in lettuce. The availability of Fe increased the activity of oxygen-scavenging enzymes (ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase, catalase). The activity of Cu/ZnSOD (Cu/Zn superoxide dismutase) and MnSOD in lettuce leaves followed the concentrations of Zn and Mn. In acidic quartz sand low avail-ability of Fe increased the cobalt (Co) and nickel (Ni) concentrations in let-tuce, but Fe chelates decreased them. EDTA increased the solubility of Cd and Pb in calcareous soils, but not their uptake. The biodegradation of EDDS was not affected by the complexed element, and [S,S]-EDDS was biodegraded within 28 days in calcareous soils. EDDS(mix) was more recalcitrant, and after 56 days of incubation water-soluble elements (Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Ni, Cd and Pb) corresponded to 10% of the added EDDS(mix) concentration.

Lignocellulose degradation and humus modification by the fungus Paecilomyces inflatus

Composting is the biological conversion of solid organic waste into usable end products such as fertilizers, substrates for mushroom production and biogas. Although composts are highly variable in their bulk composition, composting material is generally based on lignocellulose compounds derived from agricultural, forestry, fruit and vegetable processing, household and municipal wastes. Lignocellulose is very recalcitrant; however it is rich and abundant source of carbon and energy. Therefore lignocellulose degradation is essential for maintaining the global carbon cycle. In compost, the active component involved in the biodegradation and conversion processes is the resident microbial population, among which microfungi play a very important role. In composting pile the warm, humid, and aerobic environment provides the optimal conditions for their development. Microfungi use many carbon sources, including lignocellulosic polymers and can survive in extreme conditions. Typically microfungi are responsible for compost maturation. In order to improve the composting process, more information is needed about the microbial degradation process. Better knowledge on the lignocellulose degradation by microfungi could be used to optimize the composting process. Thus, this thesis focused on lignocellulose and humic compounds degradation by a microfungus Paecilomyces inflatus, which belongs to a flora of common microbial compost, soil and decaying plant remains. It is a very common species in Europe, North America and Asia. The lignocellulose and humic compounds degradation was studied using several methods including measurements of carbon release from 14C-labelled compounds, such as synthetic lignin (dehydrogenative polymer, DHP) and humic acids, as well as by determination of fibre composition using chemical detergents and sulphuric acid. Spectrophotometric enzyme assays were conducted to detect extracellular lignocellulose-degrading hydrolytic and oxidative enzymes. Paecilomyces inflatus secreted clearly extracellular laccase to the culture media. Laccase was involved in the degradation process of lignin and humic acids. In compost P. inflatus mineralised 6-10% of 14C-labelled DHP into carbon dioxide. About 15% of labelled DHP was converted into water-soluble compounds. Also humic acids were partly mineralised and converted into water-soluble material, such as low-molecular mass fulvic acid-like compounds. Although laccase activity in aromatics-rich compost media clearly is connected with the degradation process of lignin and lignin-like compounds, it may preferentially effect the polymerisation and/or detoxification of such aromatic compounds. P. inflatus can degrade lignin and carbohydrates also while growing in straw and in wood. The cellulolytic enzyme system includes endoglucanase and β-glucosidase. In P. inflatus the secretion of these enzymes was stimulated by low-molecular-weight aromatics, such as soil humic acid and veratric acid. When strains of P. inflatus from different ecophysiological origins were compared, indications were found that specific adaptation strategies needed for lignocellulosics degradation may operate in P. inflatus. The degradative features of these microfungi are on relevance for lignocellulose decomposition in nature, especially in soil and compost environments, where basidiomycetes are not established. The results of this study may help to understand, control and better design the process of plant polymer conversion in compost environment, with a special emphasis on the role of ubiquitous microfungi.

Tuotantotekniikan ja säilytysajan vaikutus kasvihuonekurkkujen ja -tomaattien aistittavaan laatuun.

Finland has moved from growing vegetables by natural light to year-round greenhouse production using artificial lighting. Determination of sensory effects on greenhouse-grown vegetables is important as sensory evaluation provides information which chemical methods can not. It can tell us about the quality of samples which affects the consumers' behaviour. There are different opinions on how the quality of vegetables should be determined. The consumers are dissatisfied with the quality of vegetables and fruits, although the variety of products is larger than ever. The aim of this study was to find out how artificial lighting contributes to the sensory quality of greenhouse tomatoes and cucumbers compared to traditional natural lighting, and how storage affects the sensory attributes of the samples. In this study there were two sets of tomatoes and two sets of cucumbers, representing two different harvest seasons. Sensory evaluation involved two steps. The first step was to sort the samples and the second step was to generate a profile using descriptive analysis. Sorting was found to give some approximate information on differences between tomato and cucumber samples. MDS-maps dimensions were presented by age and lighting technique. The reliability of sorting results was quite good. The quality of the natural products was inconsistent. Production technology had more of an effect on cucumber samples than tomato samples. Natural light cucumbers were, for example sweeter and softer than artificial light cucumbers. Age had an especially large effect on cucumber appearance characteristics. There were less differences between tomato samples than cucumber samples. Production technology had less of an effect on tomato samples than age, e.g. hardness decreased during storage. In this study, it was found that artificial lighting has little effect on the sensory quality of Finnish greenhouse tomatoes compared with tomatoes grown under natural light.