Dissertationes Forestales 2016

Topi Tanhuanpää. (2016). Developing laser scanning applications for mapping and monitoring single tree characteristics for the needs of urban forestry. https://doi.org/10.14214/df.230

Kaupungeissa kasvavat puut, yleisemmin kaupunkimetsät, tarjoavat erityyppisiä ekosysteemipalveluita. Näiden ekosysteemipalveluiden ylläpitäminen vaatii kuitenkin usein intensiivistä kaupunkipuiden hoitoa, jota voidaan tehostaa ajantasaisella puukohtaisella tiedolla. Viime vuosiin saakka, puukohtainen tieto on kerätty perinteisillä maastomittauksilla. Nykyään kasvillisuutta voidaan kartoittaa myös erilaisilla laserkeilausmenetelmillä, jotka mahdollistavat yksittäisten puiden tarkan kuvaamisen kolmiulotteisten pistepilvien avulla. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää laserkeilausta hyödyntäviä menetelmiä yksittäisten kaupunkipuiden kartoitukseen.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa kehitettiin useita tietolähteitä hyödyntävä MS-STI (Multi Source-Single Tree Inventory) -menetelmä puutason tunnusten määrittämiseksi. Menetelmässä yhdistettiin lentolaserkeilauksen (ALS) ja maastomittausten avulla kerättyä tietoa sekä ennakkotieto puiden sijainneista. Maasto-otoksesta mitatut tunnukset yleistettiin koko puujoukolle ei-parametrista lähimmän naapurin menetelmää käyttäen. Kasvuympäristöstä riippuen, puille määritettyjen rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) vaihteli 18,8%:n ja 33,8%:n välillä.

Toisessa osatutkimuksessa arvioitiin MS-STI-menetelmän tarkkuutta soveltamalla sitä olemassa olevan puurekisterin tunnusten päivittämiseen. Puurekisterin puista pystyttiin automaattisesti päivittämään 88,8%. Yleisimpien läpimittaluokkien rinnankorkeusläpimittojen suhteellinen RMSE vaihteli 21,7%:n ja 24,3%:n välillä.

Kolmannessa osatutkimuksessa kartoitettiin kaatuneet puut Helsingin kaupungin virkistysmetsäalueelta. Tutkimusjakson aikana kaatuneet puut havaittiin latvustossa tapahtuneiden muutosten avulla. Kaatuneista puista löydettiin 97,7%. 10% kaatuneeksi luokitelluista puista eivät todellisuudessa olleet kaatuneet. Kaikille kaatuneiksi luokitelluille puille määritettiin ALS-piirteiden avulla puulajiryhmä ja olemassa olevien allometristen mallien avulla rinnankorkeusläpimitta ja tilavuus. Rinnankorkeusläpimitan suhteellinen RMSE oli havupuilla 20,8% ja lehtipuilla 34,1%.

Viimeisessä, neljännessä osatutkimuksessa kehitettiin maastolaserkeilaukseen (TLS) perustuva menetelmä, jossa puun rungon biomassa estimoitiin tilavuuden ja puuaineen tiheyden avulla. Menetelmällä estimoitujen runkobiomassojen suhteellinen RMSE vaihteli 8,4%:n ja 10,5%:n välillä.

Tämä väitöskirja osoittaa, että laserkeilauksella tuotettu tieto soveltuu monipuolisen puutason tiedon tuottamiseen kaupunkimetsistä. Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla pystytään tuottamaan ajantasaista puutason tietoa kustannustehokkaasti kaupunkimetsien suunnittelun ja hoidon tarpeisiin.

  • Tanhuanpää, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti topi.tanhuanpaa@helsinki.fi (email)
Tommy Chan. (2016). Dynamic variations in bark hydraulics – understanding whole tree processes and its linkage to bark hydraulic function and structure. https://doi.org/10.14214/df.229

Täysikasvuisen puun runko koostuu vuosirenkaisiin jakautuneesta puuaineesta ja sitä suojaavasta kuoresta. Kuoren dynaamiset variaatiot ovat sen rakenteesta ja funktiosta johtuen monimutkaisia: paksu ulkokuori toimii suojana ulkopuolista bioottista ja abioottista ympäristöä vastaan. Puun sokerinkuljetus tapahtuu puun sisäkuoressa, nilassa. Suuri osa kuoren läpimitanmuutoksesta johtuu sokerinkuljetuksesta ja siihen liittyvistä prosesseista. Ksylemi, joka kuljettaa vettä päinvastaiseen suuntaan on yhteydessä nilaan puun koko rungon matkalta. Nilan ja ksylemin läheinen yhteys indikoi toiminnallista yhteyttä.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia dynaamisia prosesseja jotka tapahtuvat puun kuoressa ja kuoren interaktioita puun muiden prosessien ja ulkoympäristön kanssa. Näitä interaktioita ei ole tähän mennessä kvantifoitu yhtä tarkasti kuin nyt, etenkään päivittäisellä aika-askeleella.

Tämä väitöskirja koostuu neljästä artikkelista joista yksi on mallinnustutkimus ja kolme on kokeellisia tutkimuksia. Puun rungon kasvua arvioidaan mallilla joka erottaa puiden kuoren mitatuista läpimitanmuutoksista puiden vesitilanteesta johtuvat ja paksuuskasvusta johtuvat muutokset. Tästä saatuja tuloksia verrataan ulkoisiin ympäristöolosuhteisiin yhdessä artikkelissa, ja kasvuhengitykseen toisessa artikkelissa. Kahdessa muussa artikkelissa tutkitaan yhteyttämisen ja hengityksen vuodenaikaisvaihteluita, sekä puun kuoren dynamiikka kevään aikana.

Väitöskirjan johtopäätöksenä todetaan miten tiiviisti puiden eri fysiologiset prosessit ja ympäristöolosuhteet ovat yhteydessä kuoren läpimitanmuutoksiin. Väitöskirjan tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia kuoren hydrauliikan dynamiikan ja ekofysiologisten prosessien ymmärtämiseen implementoimalla kenttämittauksia ja mallinnusta.

  • Chan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti tommy.chan@helsinki.fi (email)
Sylwia Adamczyk. (2016). The role of terpenes in carbon and nitrogen cycling in boreal forest soils. https://doi.org/10.14214/df.228

Hiilen ja ravinteiden kierto on edellytys ekosysteemin toiminnalle. Hiilen (C) ja typen (N) biogeokemiallisessa kierrossa kasvien, karikkeen ja maan kemiallinen koostumus, mikrobiyhteisöt, entsyymikoneisto ja ilmastolliset olosuhteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan terpeenien merkitystä boreaalisten metsämaiden hiilen ja typen kierrossa. Terpeenit ovat yleisiä kasvin sekundääriyhdisteitä. Väitöskirjassa keskitytään joihinkin mono-, di- ja triterpeeneihin.

Laboratoriokokeet osoittivat, että tutkitut terpeenit kiihdyttivät metsämaan hiilen mineralisaatiota, mutta samalla ne hidastivat typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Lisäksi terpeenit lisäsivät mikrobibiomassassa olevat hiilen ja typen määrää todennäköisesti siitä syystä, että ne kiihdyttivät bakteerien kasvunopeutta; sienten kasvunopeus sen sijaan hidastui terpeenien vaikutuksesta. Tulokset viittasivat siihen, että terpeenit toimivat hiilen lähteenä joillekin mikrobeille. Lisäksi terpeenit estivät hiilen, typen, fosforin ja rikin kiertoon liittyvien entsyymien toimintaa, johtuen ainakin osaksi terpeenien kyvystä sitoa entsyymejä.
Kuusen avohakkuulla tutkittiin sekä hakkuutähteen että puun tuhkan vaikutusta maan terpeenikoostumukseen ja hiilen ja typen kierron toimintoihin viisi vuotta hakkuun jälkeen. Hakkuutähde lisäsi joidenkin terpeenien pitoisuutta orgaanisessa kerroksessa. Sekä hakkuutähde että tuhka kiihdyttivät typen nettomineralisaatiota ja nettonitrifikaatiota. Joidenkin terpeenien pitoisuudet korreloivat hiilen ja typen kierron aktiivisuuksien kanssa, mutta kenttäolosuhteissa suhde jäi silti epäselväksi.

Väitöskirja osoitti, että terpeeneillä on kyky vaikuttaa metsämaan hiilen ja typen kiertoon. Todennäköisesti terpeenit muuttavat typen kiertoa niin, että suurempi osa typestä jää orgaaniseen muotoon ja mahdollisesti typpihäviöt metsäekosysteemistä pienentyvät.

  • Adamczyk, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti sylwia.adamczyk@luke.fi (email)
Md Parvez Rana. (2016). Selection of training areas for remote sensing-based forest above-ground biomass estimation. https://doi.org/10.14214/df.227

Tämän työn tavoitteena oli arvioida puuston maanpäällistä biomassaa (AGB) – yhtä keskeistä REDD ja REDD+ MRV -mekanismien metsäinventointiin liittyvistä muuttujista. Tämä tutkimus tarkasteli opetusaluekonseptia kaksivaiheisessa AGB-arvioinnissa käyttäen laserkeilausta (ALS) ja RapidEye -satelliittiaineistoa itä-Suomessa (tutkimus I), opetusalueen sijainnin vaikutusta (tutkimus II) ja (tutkimus II) ja maastoaineiston otoskoon vaikutusta (tutkimus III) käyttäen ALS-, RapidEye- ja Landsat-aineistoa etelä-Nepalissa. AGB-malli sovitettiin käyttäen yksinkertaista lineaarista regressiota (tutkimus I) ja ”sparse bayesialaista” menetelmää (tutkimukset II-III). AGB-mallin tehokkuus testattiin käyttämällä riippumatonta validointiaineistoa ja tehokkuus arvioitiin määrittämällä keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) ja keskipoikkeama. Tutkimuksen I tulokset osoittavat, että RapidEye-mallilla oli lupaava tarkkuus 20%:n suhteellisella RMSE:lla suhteessa riippumattomaan validointiaineistoon. Tutkimuksen II tulokset osoittivat, että etäisyydellä tiestä ja opetusalueen kaltevuudella oli huomattava vaikutus AGB-arvion tarkkuuteen, koska metsän rakenne vaihteli saavutettavuuden mukaan. Tutkimuksen II tulokset osoittavat, että riittävä puuston pituuden ja tiheyden vaihtelevuuden kattavuus oli tärkeä edellytys opetusalueiden valitsemisiin. Suhteellisessa RMSE:ssa havaittiin vain vähäistä nousua, kun opetusalueiden kokonaismäärää pienennettiin. ALS-perusteinen ennustaminen vaati pienimmän määrän opetusalueita verrattuna RapidEye- ja Landsat-aineistoon.

Yhteenvetona: (i) ALS-simuloidut opetusalueet voisivat toimia vaihtoehtona kalliille kenttäkoealueille käyttäen kaksivaiheista lähestymistapaa; (ii) opetusalueen pitäisi kattaa laaja vaihtelevuus suhteessa saavutettavuustekijöihin ja metsän rakenteeseen kuten pituus ja tiheys; (iii) ALS-pohjainen ennustaminen onnistui paremmin kuin satelliittimateriaalipohjaiset (RapidEye- ja Landsat) menetelmät. Nämä arvioidut AGB-inventoinnin konseptit ja tekijät ovat hyödyllisiä tukemassa tulevaisuudessa metsävarojen kestävään käyttöön ja REDD-mekanismiin liittyvää metsien monitorointia ja päätöksentekoa.

  • Rana, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti parvez.rana@uef.fi (email)
Parvathy Venugopal. (2016). Effects of climate, wood quality and fungal diversity on coarse wood decomposition of Scots pine. https://doi.org/10.14214/df.226

Puita lahottavat sienet ovat keskeisiä metsien puuainekseen sitoutuneen hiilen kierrättäjiä. Niiden roolia ei kuitenkaan kovin hyvin tunneta eikä lahottajasienien merkitystä esimerkiksi metsiin liittyvissä ilmastomalleissa tai metsien kyvyssä vastata ilmastonmuutokseen ole kattavasti tutkittu. Tätä varten tulee aiempaa paremmin selvittää lahottajasienien toimintaan ja vuorovaikutuksiin liittyviä tekijöitä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin lämpötilan, ilman kosteuden, sienilajiston monipuolisuuden (lajimäärän ja lajiston koostumuksen) sekä puuaineksen laadun (talousmetsän ja vanhan luonnonmetsän puut) vaikutuksia lahottajasienen aiheuttamaan puuaineksen hajoamiseen männyllä. Puuaineksen laatua mitattiin myös puun fenolipitoisuuksilla käyttäen kaasukromatografiaa (HPLC). Puuaineksen hajoamista tutkittiin kahdessa lämpötilassa ja kosteudessa. Kokeissa vertailtiin kolmea vanhoista luonnometsistä ja talousmetsistä peräisin olevaa puuainesta. Sienilajisto koostui 1-4 lajin sieniyhteisöistä. Hajoamista seurattiin kontrolloiduissa olosuhteissa yhdeksän kuukautta kestäneissä laboratoriokokeissa.

Tulosten mukaan puuaineksen laadulla – jota mitattiin sydänpuun fenoliaineiden koostumuksella ja pitoisuuksilla – ja lahottajasienilajiston koostumuksella on suurempi merkitys lahoamiseen kuin ilmastollisilla tekijöillä tai sienilajiston lajimäärällä. Ilmastollisten tekijöiden merkitys oli lisäksi selvästi riippuvainen lahottajasienilajista, ja yksittäiset lajit olivat avainasemassa eri tilanteissa. Tämän vuoksi lajien ekologiset ominaisuudet ja lajien vaihteleva suhde ilmastotekijöihin tulee ottaa huomioon, kun lahottajasienien merkitystä arvioidaan osana metsäekosysteemin toiminnallisia prosesseja. Tulosten mukaan kelopuut lahoavat hitaammin kuin muut puun laadut myös ilmastotekijöiden muuttuessa. Kelopuu onkin ilmeisen pysyvä puuaineksen muoto metsäekosysteemissä, koska sienet kykenevät lahottamaan sitä varsin hitaasti.

Tulokset korostavat erilaisten ekologisten vuorovaikutustekijöiden merkitystä puuaineksen lahoamiseen vaikuttavina tekijöinä. Lisäksi tuloksissa korostuu, että eri lahottajasienilajien toiminnallinen asema ja merkitys puun lahoamisessa vaihtelee merkittävästi. Osalla lajeista on hyvin suuri merkitys, mikä tulisi aiempaa paremmin ottaa huomioon, kun arvioidaan puuhun sitoutuneen hiilen kiertoa metsissä. Metsien monimuotoisuuden säilyttämisen kannalta harvinaiset lahopuun muodot – kuten kelopuut – ovat tulosten mukaan lahottajasienille merkittäviä ja muusta puuaineksesta poikkeavia kasvualustoja, mutta niiden ekologisista ominaisuuksista kaivataan vielä enemmän tietoa muun muassa metsien ennallistamisen tarpeisiin.

  • Venugopal, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti parvathy.venugopal@uef.fi (email)
Panu Kunttu. (2016). Dead-wood-associated aphyllophoroid fungi: perspectives on the diversity, ecology and conservation biology of species and their habitats. https://doi.org/10.14214/df.225

Väitöskirjassa tutkittiin lahopuulla elävien kääväkkäiden monimuotoisuutta ja lajiston esiintymistä erilaisilla kasvualustoilla. Erityisesti selvitettiin, minkälaisilla lahopuilla eri lajit esiintyvät, ja minkälaisia eroja kääväkäsryhmien – kääpien ja orvakoiden – välillä on. Työssä selvitettiin ja verrattiin myös metsien luonnontilaisuuden arviointimenetelmiä, joita on käytetty myös sienilajiston ja sienten elinympäristöjen monimuotoisuuden arvioinnissa. Lisäksi väitöskirjassa esitetään toimintamalli sienten esiintymisen dokumentointiin ja populaatioiden seurantaan. Tutkimuksen päätulokset ovat:

1) Pääosa aineistosta kerättiin Saaristomeren kansallispuistosta, josta löytyi yhteensä 303 kääväkäslajia. Havaintoja kerättiin myös lähialueilta, ja koko aineisto sisältää yhteensä 331 lajia. Näiden joukossa on kahdeksan Suomelle uutta lajia, 30 Suomessa hyvin harvinaista lajia ja seitsemän vielä tieteelle kuvaamatonta lajia.

2) Viidestä lahopuuhun perustuvasta metsien luonnontilaisuusmittarista lahopuun määrä oli yleispätevin mittari. Kaikki luonnontilaisuuden mittarit eivät korreloineet keskenään, joten lahopuuhun perustuvan mittarin valinta voi merkittävästi vaikuttaa luonnontilaisuuden arvioinnin lopputulokseen.

3) Kääväkkäitä havaittiin hyvin erityyppisissä lahopuissa. Kääväkkäiden esiintyminen ei ollut suorassa suhteessa erilaisten lahopuutyyppien yleisyyteen. Tämä kertoo harvinaisten tai muuten erityisten kasvualustojen tärkeästä merkityksestä lajistolle. Käävät ja orvakat erosivat toisistaan vertailtaessa näiden ryhmien suosimia kasvualustatyyppejä. Lahopuun laadun vaihtelu on tärkeää puulla elävän sienilajiston monimuotoisuuden kannalta.

4) Tervalepältä (Alnus glutinosa) löytyi 138 lajia, joista 27 lajia kasvoi vain tervalepällä. Moni tervalepälle erikoistunut laji on harvinainen. Tuloksen perusteella harvalukuinen puulaji voi ylläpitää korkeaa monimuotoisuutta ja erikoistuneita sieniyhteisöjä. Myös yksittäisen puulajin sisäinen erityyppisten kasvualustojen vaihtelu on ekologisesti tärkeää lahopuun sienilajeille.

5) Nykyistä tehokkaampi ja systemaattinen kansalaistieteen (citizen science) hyödyntäminen, digitaaliset tietokannat, nykyaikaiset molekyylitunnistuksen menetelmät ja maastotyötietojen tallentaminen julkisiin tietokantoihin tarjoaisivat merkittäviä uusia mahdollisuuksia huonosti tunnettujen sienilajien seurannalle ja suojelulle.

Tutkimuksen yleispäätelminä voidaan todeta, että lahopuun monipuolisuus on erittäin tärkeää myös lahottajasienten monimuotoisuudelle. Tämä päätulos koskee sekä kääpiä että orvakoita. Useat metsien luonnontilaisuuden arvioinnissa käytettävät järeään lahopuuhun perustuvat arviointimenetelmät eivät ole tuloksiltaan yhteneväisiä. Siksi on epätodennäköistä, että ne tarjoaisivat yleispäteviä tuloksia lahottajasienilajiston monimuotoisuuden arviointiin. Jos tavoitteena on selvittää jonkin metsäalueen arvo lahottajasienilajistolle, tulosten mukaan ei ole suositeltavaa korvata maastossa suoritettuja, eri kasvualustat kattavia sienitutkimuksia järeään lahopuuhun perustuvilla metsien luonnontilaisuuden arvioinneilla.

  • Kunttu, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti panu.kunttu@uef.fi (email)
Ai-Fang Wang. (2016). Effect of waterlogging on boreal forest tree seedlings during dormancy and early growing season. https://doi.org/10.14214/df.224

Ilmastonmuutoksen aiheuttama talvisateiden lisääntyminen saattaa altistaa pohjoiset havumetsät talvi- tai kevättulville erityisesti ojitetuilla turvemailla. On tärkeää tuntea pääpuulajien vasteet tulvalle, jotta voidaan parantaa ennusteita metsien tuottavuudesta sekä kunnostusojituksen tarpeesta. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää vuoden ikäisten kuusen (Picea abies (L.) Karst.), rauduskoivun (Betula pendula Roth) ja hieskoivun (Betula pubescens Ehrh.) taimien fysiologisia ja kasvuvasteita kuukauden mittaiselle tulvalle lepokauden lopulla sekä koivulajien vasteita kuukauden mittaiselle tulvalle kasvukauden alussa.

Lepokauden tulva (LT) johti pienempään juuritilavuuteen kuusella, mutta ei vaikuttanut klorofyllifluoressenssiin eikä neulasten, rankojen tai juurten biomassaan. LT vähensi rauduskoivun juurten biomassaa ja juurten vedenjohtavuutta, mutta ei vaikuttanut maanpäällisiin kasvinosiin. Hieskoivussa LT vähensi ilmarakojohtavuutta ja nettofotosynteesiä, mutta eri kasvinosien biomassaan se ei vaikuttanut. Kokeessa tutkitut puulajit selviytyivät kuukauden mittaisesta talvitulvasta hyvin.   

Kasvukauden tulva (KT) johti alempaan ilmarakojohtavuuteen ja nettofotosynteesiin sekä pienempään lehtipinta-alaan molemmissa koivulajeissa. Lehtien kalium-, kalsium-, magnesium-, mangaani- ja booripitoisuudet olivat pienempiä KT-käsittelyn rauduskoivuissa, mutta hieskoivussa ainoastaaan kalsium- ja magnesiumpitoisuudet olivat pienemmät. Hieskoivussa KT lisäsi voimakkaasti ohutjuurten haarautumista (klusterijuuria), lehtien karvoja ja rangan korkkihuokosia. Rauduskoivussa taas ei esiintynyt vastaavia sopeutumisilmiöitä. Kasvukauden tulva vaikutti haitallisemmin molempiin koivulajeihin kuin lepokauden tulva. Morfologisten piirteiden sopeutuminen tulvaan selitti lajien välisiä eroja paremmin kuin fysiologiset vasteet. Tulokset selittävät osaltaan hieskoivun parempaa menestymistä märässä maassa verrattuna rauduskoivuun.

  • Wang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aifang.wang@luke.fi (email)
Jani Holopainen. (2016). Changing institutions and consumer-driven development of forest products and services. https://doi.org/10.14214/df.223

Metsäsektori on kyennyt kehittämään monia uusia biopohjaisia ja kestäviä tuotteita yritysasiakasmarkkinoille, mutta sektorilla ei ole vielä nähty uusien metsätuotteiden ja -palveluiden läpimurtoja kuluttajamarkkinoille. Tämä johtuu puutuotteiden korkeammasta hinnasta verrattuna kilpaileviin materiaaleihin, kuten betoniin, teräkseen ja muoviin, mutta sektorilla on myös vain vähän kuluttajamarkkinoille kohdistuvaa innovaatiokehitystä. Jotta pystymme ymmärtämään biotalouden kehitystä, joka tuo myös uusia mahdollisuuksia metsäsektorin kuluttajamarkkinoille, on meidän ymmärrettävä uutta liiketoimintaekosysteemiä. Liiketoimintaekosysteemimalli on kokonaisvaltainen näkymä tämänhetkisistä instituutioista huomioiden sidosryhmien suhteita ja mahdollisuuksia, sekä resursseja ja teknologioita. Näiden käsitteiden parempi ymmärtäminen auttaa kuluttajalähtöisessä metsätuotteiden ja -palveluiden kehityksessä luoden myös kilpailuetua sektorille.

Tämä väitöskirja esittelee kokonaisvaltaisen tutkimus- ja kehitysmallin uusien tuote- ja palveluinnovaatioiden synnyttämiseksi metsäsektorille. Koska viimeaikainen metsäsektorin innovaatiotoiminta on ollut teknologialähtöistä, tämä tutkimus keskittyy kuluttajalähtöiseen tuote-, palvelu- ja liiketoimintamallikehitykseen ja näin pyrkii vastaamaan vallitseviin kuluttajatrendeihin. Tutkimuksessa keskeisessä roolissa ovat metsätuotteiden ja -palveluiden vastuullisuus ja kestävyys, sillä nämä ovat yhä tärkeämpiä kuluttajille ja metsäsektorilla on potentiaalia vastata tähän kysyntään.

Väitöskirja koostuu yhdestä kirjakappaleesta ja kolmesta vertaisavioidusta artikkelista, joissa jokaisessa on käytössä eri tutkimusmenetelmät. Näiden osajulkaisujen aiheet ja tulokset ovat ryhmiteltynä kolmeen teemaan viitekehyksessä Kuluttajalähtöinen liiketoimintaekosysteemi tutkimus- ja kehitysmalli. Malli laajentaa perinteistä teknologialähtöistä ja kysyntävetoista innovaatiomallia ottaen paremmin huomioon kuluttajien arvot, mahdollistavat resurssit sekä vallitsevat logiikat. Mallissa huomioidaan myös sujuva informaation kulku jokaisessa tutkimus- ja kehitysprosessin vaiheessa tavoitellen uusia kuluttajalähtöisiä ratkaisuja.

  • Holopainen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jani.m.holopainen@helsinki.fi (email)
Osmo Heikkala. (2016). Emulation of natural disturbances and the maintenance of biodiversity in managed boreal forests: the effects of prescribed fire and retention forestry on insect assemblages. https://doi.org/10.14214/df.222

Intensiiviset metsänhoitotoimet ja tehokas luontaisten häiriöiden torjunta ovat aiheuttaneet muutoksia metsäekosysteemeissä ja johtaneet monien lajien ja elinympäristöjen uhanalaistumiseen. Säästöpuuhakkuilla ja kulotuksella pyritään muuttamaan metsätalouden vaikutuksia luonnollisemmiksi ja ylläpitämään monimuotoisuutta talousmetsissä. Väitöskirjassa on selvitetty näiden kahden menetelmän pitkäaikaisia vaikutuksia monimuotoisuuteen tutkimalla säästöpuiden dynamiikkaa sekä kovakuoriais- ja latikkalajiston muutoksia. Tutkimukset perustuvat yli 10-vuotiseen 24 metsikössä toistettuun kenttäkokeeseen itäsuomalaisissa boreaalisissa metsissä. Aineisto sisältää 2758 säästöpuuyksilöä, joita seurattiin 10 vuoden ajan, sekä 60 879 hyönteisyksilöä 468 lajista.

Metsäpaloihin verrattavissa oleva hakkaamattoman metsän kulotus lisäsi lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää.. Lajimäärän nousu näkyi lähes koko 10-vuotisen jakson ajan. Hakkuutkin nostivat lahopuusta riippuvaisten kovakuoriaisten lajimäärää, mutta vain lyhytaikaisesti. Säästöpuualoilla lajimäärä palasi 10 vuodessa lähtötasolle, mutta avohakkuilla lajimäärä putosi jopa lähtötasoa alemmaksi. Lahopuulajiston funktionaalis-fylogeneettinen koostumus oli hakkaamattomissa metsissä erilainen kuin hakatuilla, ja erosi myös säästöpuuhakkuiden ja avohakkuiden välillä. Säästöpuuhakkuilla lajisto oli ryhmittynyttä siten, että lajit olivat fylogeneettisesti lähempänä toisiaan ja niiden elinympäristövaatimukset olivat samankaltaisia: avoimia elinympäristöjä ja tuoretta lahopuuta vaativat lajit vallitsivat. Avohakkuilla lajisto oli satunnaista eikä erityisiä preferenssejä ollut havaittavissa. Avoimia alueita yleisesti suosivien maakiitäjäisten lajimäärät nousivat hakkuiden ja polton surauksena. Säästöpuuryhmät olivat liian pieniä pystyäkseen ylläpitämään hakkaamattoman metsän lajistoa. Polttaminen lisäsi pyrofiilisten sekä harvinaisten ja uhanalaisten lahopuukuoriaisten ja latikoiden lajimääriä, mutta vaikutus jäi lyhytaikaiseksi. Avohakkuuseen verrattuna säästöpuuhakkuut tai metsän polttaminen eivät kumpikaan lisänneet ytimennävertäjätuhoja ympäröivissä metsissä.

Tämän väitöskirjan tulokset korostavat avohakkuun ja palaneen metsän yhteisöjen välisiä eroja. Avohakkuun ja metsäpalon vaikutukset ovat erilaiset, eikä avohakkuu siten jäljittele palon vaikutuksia. Tulosten mukaan metsänhoidon vastaavuutta luonnonhäiriöihin ja metsien sekä lajiston monimuotoisuuden suojelua voidaan parantaa säästöpuiden ja kulotuksen avulla. Säästöpuiden korkean kuolleisuuden vuoksi tarvitaan kuitenkin suhteellisen suuria säästöpuumääriä, että voidaan turvata säästöpuiden ylläpitämien elinympäristöjen jatkuva saatavuus myös pidemmällä aikavälillä.

  • Heikkala, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti osmo.heikkala@uef.fi (email)
Dalia D’Amato. (2016). The ecosystem services approach in corporate sustainability: results from industrial plantation forestry in China. https://doi.org/10.14214/df.221

Ekosysteemipalvelut ovat laajasti käsitelty teema sekä tiedemaailmassa että poliittisessa päätöksenteossa. Aiheessa on keskitytty luonnon tarjoamien palveluiden kuten ruoan, kuitujen, veden, ilmaston, maanperän ja kulttuurin merkitykseen yhteiskunnallisesta ja taloudellisesta näkökulmasta tutkittuna. Varsinkin kasvavan talouden paineet ovat kuitenkin aiheuttaneet erilaisia häiriöitä ekosysteemipalveluista saataviin hyötyihin.

Useat talouden sektorit ovat riippuvaisia ekosysteemipalveluista ja vaikuttavat samalla niistä saataviin hyötyihin. Tämän takia yksityissektorilta odotetaankin yhä suurempaa panosta ympäristöhallinnointiin maailmanlaajuisesti, sillä kestävän talouden ylläpito myös kannustaa yrityksiä sekä rahallisesti että strategisesti.

Tämä väitöskirja on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joissa keskitytään selvittämään teollisuuden ja ekosysteemipalveluiden vuorovaikutuksia. Empiirisenä tutkimuskohteena ovat teolliset puuviljelmät Kiinan kehittyvillä markkinoilla. Tutkimuksen päätavoitteena on selvittää, miten ekosysteemipalvelukehikko voisi edistää yritysvastuun toimintaohjelmia ja käytäntöjä.

Tutkimustulokset osoittavat, että ekosysteemipalveluiden tutkimus voi myötävaikuttaa ympäristön ja sosiaalisten tekijöiden kattavampaan ja kokonaisvaltaisempaan ymmärrykseen. Tutkimuksella voidaan muun muuassa parantaa ymmärrystä yritysten vaikutuksista ja riippuvuuksista ekosysteemeihin sekä niihin liittyviin liiketaloudellisiin riskeihin ja mahdollisuuksiin. Lisäksi voidaan tarkentaa analyyttisiä työkaluja yrityssidosryhmien näkökulmien ja odotuksien ymmärtämisessä ja parantaa yritysvastuuseen liittyviä käytäntöjä sekä kehittää kestävyysraportointia.

Tutkimustulokset osoittavat, että ekosysteemipalveluiden tutkimus voi myötävaikuttaa ympäristön ja sosiaalisten tekijöiden kattavampaan ja kokonaisvaltaisempaan ymmärrykseen. Tutkimuksella voidaan muun muuassa parantaa ymmärrystä yritysten vaikutuksista ja riippuvuuksista ekosysteemeihin sekä niihin liittyviin liiketaloudellisiin riskeihin ja mahdollisuuksiin. Lisäksi voidaan tarkentaa analyyttisiä työkaluja yrityssidosryhmien näkökulmien ja odotuksien ymmärtämisessä ja parantaa yritysvastuuseen liittyviä käytäntöjä sekä kehittää kestävyysraportointia.

Ekosysteemipalveluiden käsitteistön tarkempi operationalisointi yritysvastuukäytöntöihin edellyttää sekä systemaattisempaa arviointia että vertailua tarkoituksenmukaisten yrityssektoreiden ja ekosysteemien välillä. Kehitystyö edellyttää perehtymistä maailmanlaajuisten ja paikallisten vaihtosuhteiden analysointiin, ekologisten rajoitteiden ja resilienssin käsitteiden omaksumista sekä yritys- ja toimialastrategioiden täsmentämistä.

  • D’Amato, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti dalia.damato@helsinki.fi (email)
Mia Vehkaoja. (2016). Beaver in the drainage basin: an ecosystem engineer restores wetlands in boreal landscape. https://doi.org/10.14214/df.220

Kosteikkojen ja lahopuun katoaminen ovat vaikuttaneet voimakkaasti boreaalisen alueen vesi- ja maaekosysteemeihin. Lahopuusta riippuvaiset lajit ovat yksi maailman uhanalaisimmista, kun taas sammakkoeläimiä voidaan hyödyntää kosteikkojen ekologisen tilan selvittämisessä. Huomattava osa maailman kosteikoista sijaitsee boreaalisella alueella. Viimeisen 500 vuoden aikana boreaalisen alueen kosteikkoihin on kohdistunut kaksi pääasiallista uhkaa: majavien hävitys sukupuuton partaalle sekä 1900-luvun laajamittaiset ojitukset.

Majavat ovat pohjoisen pallonpuoliskon tunnettuja ekosysteemi-insinöörejä. Ne muokkaavat ympäristöään patoamalla vesistöjä. Pato nostattaa tulvan ympäröivään rantametsään ja muuttaa olosuhteita niin maalla kuin vedessä. Ekosysteemiprosessit muuttuvat erityisesti silloin, kun majava muuttaa virtaavan vesistön seisovaksi, mutta ympäristössä tapahtuvat muutokset ovat selkeitä myös alun perin seisovassa vesistössä. Orgaaninen aines ja ravinteet siirtyvät vesistöön majavan kaatamista puista sekä tulvan tappamasta kasvillisuudesta. Orgaanisen hiilen määrä kasvaa huomattavasti erityisesti ensimmäisinä tulvavuosina, mikä lisää vesikasvillisuuden, planktonin ja näiden kahden kautta myös vesiselkärangattomien määriä. Rehevä kasvillisuus ja runsaat plankton- ja selkärangatonmäärät hyödyttävät sammakoita. Sammakot, ja erityisesti viitasammakko, viihtyvät majavakosteikoilla.

Lahopuuta syntyy runsaasti majavakosteikoilla tulvan ja majavan toimesta. Majavakosteikkojen ympäröimässä rantametsikössä on huomattavasti enemmän lahopuuta kuin muunlaisten vesistöjen rantametsissä. Runsastuneet lahopuumäärät tarjoavat elinympäristön lahopuusta riippuvaisille lajeille. Eniten majavakosteikoilla on pystyyn kuollutta lahopuuta, jolla ovat erikoistuneet kasvamaan nokinuppiset.

Majavien elpyminen sukupuuton partaalta on auttanut kosteikko- ja lahopuumäärien kasvua. Majavakosteikot voidaan nähdä boreaalisen alueen hiilen ja monimuotoisuuden hot spotteina. Ne lisäävät boreaalisen maiseman heterogeenisuutta ja vesistöjen jatkumoa.

  • Vehkaoja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti mia.vehkaoja@helsinki.fi (email)
Brent D. Matthies. (2016). A service-dominant perspective on payments for ecosystem service offerings. https://doi.org/10.14214/df.219

Ekosysteemipalvelunäkökulma mahdollistaa palvelujen tuottamien arvovirtojen tarkastelun ekosysteemien ja ihmisten hyvinvoinnin välillä. Tämän näkökulman mukaan ekosysteemien toiminnot voidaan jakaa eri kategorioihin sen mukaan, miten hyödyn saajat hankkivat hyötyjä ja käyttävät niitä. Ekosysteemipalvelunäkökulmasta on tullut julkisen ja yksityisen päätöksenteon työkalu, jolla tuetaan ympäristön ulkoisvaikutusten sisällyttämistä paremmin osaksi taloudellisten toimijoiden arvonluontiprosesseja.

Tämä tutkimus kohdistuu kahteen puutteeseen ekosysteemipalveluja tutkivassa kirjallisuudessa. Ensiksi, palvelulähtöinen näkökulma ekosysteemipalvelujen tarjoamiseen puuttuu, mikä johtaa asiaan kuuluvien käsitteiden ja termien väärinkäyttöön keskusteltaessa niiden roolista arvoverkoissa ja arvonluonnissa. Toiseksi, tarjolla on vain niukasti tietoa siitä, miten ekosysteemipalvelujen tarjonta sisäistetään tehokkaasti osaksi arvoverkkoja.

Ensimmäisessä artikkelissa kehitettiin palvelulähtöisen arvonluonnin viitekehys ja sitä tukeva termistö ja käsitteistö ohjaamaan monitieteistä keskustelua ekosysteemipalvelujen tarjonnan roolista arvoketjun luomisprosesseissa. Value-in-impact -termi luotiin keinoksi keskustella ekosysteemipalvelujen tarjonnan vaihtosuhteista ja vaikutuksista kyseisissä prosesseissa.

Muut kolme artikkelia käsittelivät seuraavia näkökulmia ekosysteemipalvelumaksujen suunnittelussa: (1) herkkyys parametrien arvoille, (2) hintavaihteluiden vaikutukset palvelutuottajiin ja (3) käyttäytymistaloustieteen kontribuutiot. Vaihtosuhteiden vaikutus eri ekosysteemipalvelujen tarjontaan ja vaihtosuhteet ekosysteemipalvelujen ja taloudellisten tavoitteiden välillä otettiin myös huomioon. Tulokset osoittivat, että kokonaisvaltainen ekosysteemipalveluiden indikaattorien tarkastelu (optimaalisen puulajisekoituksen valitseminen, korreloimattomat ekosysteemipalvelujen hintojenvuorovaikutukset ja metsän optimaalinen kohdentaminen suojeluun) johti ekologisiin ja rahoituksellisiin hajauttamishyötyihin palvelujen tarjoajille. Palvelutarjoajien tuuppaaminen (nudging) johti myös sosiaalisesti tehokkaampaan ekosysteemipalvelujen tarjontaan. Kussakin analyysissä käytettiin uutta ekosysteemipalvelujen odotusarvon käsitettä kuvaamaan tarkemmin metsämaan ekosysteemipalvelujen päättymättömän ajan tarjontaa.

  • Matthies, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti brent.matthies@helsinki.fi (email)
Aino Hämäläinen. (2016). Retention forestry and intensified biomass harvest: epiphytic lichen assemblages under opposing ecological effects in pine-dominated boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.218

Metsätalouden aiheuttamat muutokset boreaalisten metsien rakenteessa ja toiminnassa ovat johtaneet monien metsälajien uhanalaistumiseen. Metsätalouden negatiivisia vaikutuksia lajistoon pyritään vähentämään erilaisten metsänhoitotoimien avulla, esimerkiksi jättämällä säästöpuita hakatuille aloille. Samaan aikaan metsien käyttö on kuitenkin entisestään tehostumassa: esimerkiksi kantoja ja hakkuutähteitä korjataan energiapuuksi yhä suuremmissa määrin. Tässä väitöskirjassa tutkitaan energiapuun korjuun, säästöpuiden sekä kulotuksen vaikutuksia epifyyttijäkälälajistoon mäntyvaltaisissa boreaalisissa metsissä. Lisäksi selvitetään säästöpuiden hakkuun jälkeistä dynamiikkaa, jonka perusteella voidaan arvioida tarkemmin puiden merkitystä metsien lajistolle. Väitöskirjan aineisto on kerätty 24 Itä-Suomessa sijaitsevalta tutkimusalueelta, joilla on toteutettu eri säästöpuumääriä ja kulotusta yhdistävä kokeellinen käsittely, sekä lisäksi 13 tutkimusalueelta, jotka edustavat metsien eri sukkessiovaiheita.

Säästöpuiden havaittiin säilyttävän hakkuuta edeltävän metsän rakennepiirteitä ja ylläpitävän epifyyttijäkälälajistoa hakatuilla aloilla. Säästöpuiksi jätetyiltä, sekä eläviltä että hakkuun jälkeen kuolleilta männyiltä (Pinus sylvestris L.) löydettiin 11 vuotta hakkuiden jälkeen yhteensä 85 jäkälälajia, joiden joukossa oli myös uhanalaisia ja lahopuuhun erikoistuneita lajeja. Säästöpuiden merkitys lajistolle riippuu kuitenkin puiden hakkuun jälkeisestä kuolleisuudesta sekä kuolleiden puiden kaatumisesta; näihin puolestaan vaikuttivat säästöpuiden määrä, mahdollinen kulotus hakkuun jälkeen sekä puukohtaiset ominaisuudet.

Hakattujen alojen kulottaminen lisäsi säästöpuiden kuolleisuutta ja vähensi epifyyttijäkälien lajimäärää 11–12 vuotta kulotuksen jälkeen. Riittävän suureen säästöpuumäärään yhdistettynä kulotus synnytti kuitenkin monipuolisempia lahopuuhabitaatteja kuin pelkkien säästöpuiden avulla, ilman kulotusta, saatiin aikaan. Kulottamalla osa hakkuualoista voitaisiin mahdollisesti lisätä epifyyttijäkälien lajimäärää maisematasolla, vaikka vaikutus olikin metsikkötasolla tutkitulla aikavälillä negatiivinen.

Hakkuualoille jätetyillä männyn kannoilla havaittiin yhteensä 83 jäkälälajia. Kannot voivat siten olla merkittävä resurssi lahopuusta riippuvaisille jäkälälajeille, mikäli lahopuun määrä metsäympäristössä on muutoin pieni. Laajamittainen kantojen korjuu saattaa siis vähentää epifyyttijäkälien lajimäärää. Hakkuutähteiden korjuulla ei sen sijaan todennäköisesti ole huomattavaa vaikutusta jäkälälajistoon, sillä pieniläpimittaisen lahopuun ei havaittu olevan merkittävä habitaatti jäkälälajeille.

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että säästöpuiden avulla voidaan lisätä jäkälien lajimäärää talousmetsissä, kun taas kantojen korjuulla voi olla päinvastainen vaikutus jäkälien habitaattien vähentyessä. Kulotus vähentää jäkälien lajimäärää metsikkötasolla, mutta saattaa nostaa sitä maisematasolla, mikäli arvokkaimmat, lajirikkaimmat metsiköt jätetään kulotuksen ulkopuolelle.

  • Hämäläinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aino.hamalainen@uef.fi (email)
Jaana Korhonen. (2016). On the high road to future forest sector competitiveness. https://doi.org/10.14214/df.217

Metsäteollisuuden kilpailukyky riippuu monesta osatekijästä. Kilpailukyky voi perustua alempiin kustannuksiin, jolloin kilpailukyky johtaa suuriin markkinaosuuksiin ja kauppavirtoihin kansainvälisillä markkinoilla. Toisaalta, kilpailukykyä voidaan myös luoda kasvattamalla metsäteollisuustuotteiden arvonlisää ja löytämällä ratkaisuja korvaamaan uusiutumattomien luonnonvarojen käyttöön perustuvat tuotteet kestävämmillä vaihtoehdoilla.

Tämä lisää luonnonvarojen strategista merkitystä teollisuuden raaka-ainelähteenä. Luonnonvarojen strateginen painoarvo kilpailukyvyn muodostumisen näkökulmasta riippuu myös siitä kuinka proaktiivisesti kestävyys on havaittu kansainvälisellä metsäsektorilla; kustannuksena vai mahdollisuutena, kuten laadullista parantamista painottava ”korkean-tien” kilpailukykystrategia ehdottaa?

Tämän väitöskirjan tavoite on analysoida kansainvälistä kilpailukykyä ja sen ajureita viidestä eri näkökulmasta alueellisella, maa- ja yritystasolla keskittyen erityisesti sellu- ja paperiteollisuuteen. Viittä empiiristä tutkimuskysymystä on lähestytty yhdistäen kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia tutkimusmetodeja. Analyysi kattaa

vuodet 1990–2030.

Tulokset korostavat metsien strategisen merkityksen, markkinoiden toiminnan ja eri sääntelymuotojen vaikutusten ymmärtämisen tärkeyttä luodessa kilpailuetua sektorin eri tasoilla kansainvälisillä markkinoilla. Perinteiset metsäsektorin kilpailukyvyn osatekijät kuten raaka-aineen riittävyys ja hintakilpailukyky ovat tärkeitä myös tulevaisuudessa. Lisäksi globaalin ympäristötietoisuuden lisääntyminen korostaa kestävien kansainvälisten arvoketjujen merkitystä teollisuuden kilpailukyvyn luomisessa. Metsäsektorilla on tärkeä rooli biotalouteen siirtymisessä ja metsien vastuullisempi käyttö tarjoaa mahdollisuuksia kestävyyteen liittyvien globaalien haasteiden ratkaisemisessa.

  • Korhonen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jaana.e.korhonen@Helsinki.fi (email)
Ninni Saarinen. (2016). Predicting vegetation characteristics in a changing environment by means of laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.216

Luonnonvaroja koskevaa päätöksentekoa varten tarvitaan luotettavaa ja ajantasaista tietoa, oli kyse sitten yksittäiseen puuhun liittyvistä toimenpiteistä tai laajojen alueiden strategisesta suunnittelusta. Vanhentunut tieto voi johtaa epäedullisiin tai jopa vääriin ratkaisuihin, erityisesti hoitotoimenpiteiden ajoituksen osalta. Ilmalaserkeilauksella voidaan tuottaa tarkkaa tietoa samanaikaisesti sekä maanpinnan korkeudesta ja maaston muodoista että kasvillisuuden pituudesta ja tiheydestä.

Väitöskirjan tavoitteena oli kehittää menetelmiä erilaisten kasvillisuuden ominaisuuksien ennustamiseen laserkeilauksen avulla vaihtuvissa ympäristöissä. Väitöskirja koostuu kolmesta osajulkaisusta, joista ensimmäisessä kehitettiin monilähteinen yksittäisten puiden inventointimenetelmä kaupunkipuiden tunnusten päivittämiseen. Kyseisessä menetelmässä maastolaserkeilauksen avulla tuotettiin puukartta, joka yhdistettiin ilmalaserkeilauksella saatuihin tietoihin. Ilmalaserkeilauksesta saatujen yksittäisten puiden latvojen pituus- ja tiheystunnusten avulla voitiin parantaa kaupunkipuiden läpimittatietoja sekä tuottaa uusia tunnuksia kuten pituus ja latvuksen koko lisättäväksi kaupunkipuurekisterin tietokantaan.

Toisessa osajulkaisussa käytettiin veneeseen asennettua laserkeilainta jokiympäristön kasvillisuuden kartoittamiseen sekä kasvillisuudessa tapahtuneiden muutosten havainnoimiseen. Kasvillisuus ja paljas maa oli mahdollista erotella 73 prosentin tarkkuudella, vastaaviin tarkkuuksiin on päästy myös aiemmissa tutkimuksissa, joissa tosin hyödynnettiin tarkempaa maastoaineistoa. Useampiaikaisilla aineistoilla oli mahdollista kartoittaa vuosien välillä tapahtuneita kasvillisuuden muutoksia.

Kolmannessa osajulkaisussa hyödynnettiin avoimesti saatavilla olevaa ilmalaserkeilaus- ja monilähteistä valtion metsien inventoinnin (VMI) aineistoa tuulituhojen kartoittamiseen sekä ennustamiseen. Osajulkaisussa ennustettiin tuulituhoriskin suuruutta ilmalaserkeilauksesta saatavien maanpinnan korkeuden ja kasvillisuuden pituuden sekä monilähde-VMI-aineistosta saadun puulajitiedon avulla. Tarkoituksena oli selvittää tuhoriskille erityisen alttiit alueet mahdollisia metsänhoitotoimenpiteitä varten. Puulajitieto lisäsi tuulituhojen kartoitustarkkuutta 76 prosentista 81 prosenttiin.

Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla voidaan laajentaa useampiaikaisten laserkeilausaineistojen hyödyntämistä sekä saada lisäarvoa aineistoista. Väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää tarkemman, monipuolisemman ja ajantasaisemman tiedon tuottamisessa erilaisessa luonnonvaroja koskevassa suunnittelussa ja päätöksenteossa.

  • Saarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ninni.saarinen@helsinki.fi (email)
Ville Kasurinen. (2016). Linking water and carbon cycles: modeling latent heat exchange and dissolved organic carbon. https://doi.org/10.14214/df.215

Veden hydrologinen kierto ja globaalistikin tärkeät alkuaineiden kierrot kuten hiilenkierto liittyvät kiinteästi toisiinsa. Yksi merkittävimmistä sidoksista vesi- ja hiilivoiden voiden välillä on fotosynteettisen tuotannon vedenkäytön tehokkuus ja sen merkitys mm. kuivuudelle. Toinen merkittävä sidos veden- ja hiilenkierron välillä on maaekosysteemien fotosynteettistä alkuperää olevan liuenneen, värillisen orgaanisen hiilen kulkeutuminen vesiekosysteemeihin. Tässä työssä pyrittiin mallintamisen avulla selvittämään, miten pohjoisella havumetsävyöhykkeellä vallitseva kasvillisuuspeite vaikuttaa haihduntaan sekä virtavesiin päätyvän liuenneen orgaanisen aineen määrään.

Työssä osoitettiin, että havumetsävyöhykkeellä ja arktisilla alueilla latenttiin lämmönvaihtoon eli veden haihduntaan vaikuttaa samallakin ilmastovyöhykkeellä suuresti vallitseva metsä- tai kasvillisuustyyppi. Esimerkiksi mallinnettu tundratyyppisen kasvillisuuden haihdunta oli vain puolet lehtimetsän haihdunnasta. Tutkimuksessa havaittiin myös huomattavia kesän ja talven välisiä eroja tavassa, jolla ekosysteemit käyttävät vettä. Sopeutuminen talveen aiheutti kasvillisuudessa ilmarakojen toimintaan liittyviä fysiologisia muutoksia, jonka johdosta talvi- ja kesätilan väliset erot olivat suuria. Siirtyminen talvitilasta kesänaikaiseen fysiologiseen tilaan, jossa haihdunta oli suurinta, tapahtui hitaammin kuin yhteyttämiselle on aikaisemmin raportoitu.

Havumetsävyöhykkeen valuma-alueilla ja virtavesissä oli suurta ajallista ja paikallista vaihtelua liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuksissa. Tässä työssä kehitettiin hydrologian ja liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuudet yhdistävä malli, jota sovellettiin boreaaliselle valuma-alueelle simuloimaan virtaveden liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuksia. Näitä pitoisuuksia tarkasteltiin suhteessa valuma-alueen vesivarastoon, maaperän lämpötilaan ja jokien virtaamaan. Malli on pelkistetty kuvaus fysikaalisesta ympäristöstä, ja sen parametrit voidaan ratkaista yksinkertaisilla tilastollisilla menetelmillä.

Maaekosysteemeistä peräisin olevan liuenneen orgaanisen hiilen merkitystä toisenvaraisille rannikkovesien ravintoverkoille arvioitiin sen jälkeen, kun se oli alistettu UV-säteilylle, jonka määrä vastasi maan pinnan kuukaudessa vastaanottamaa säteilyannosta. Tutkitut jokivesinäytteet kattoivat kymmenen maapallon suurimpiin lukeutuvaa jokea. Kokeellinen säteilytys hajotti keskimäärin puolet värillisestä liuenneesta orgaanisesta hiilestä, mikä viittaa siihen, että auringonvalon aiheuttamat valokemialliset reaktiot ovat merkittävä värillisen liuenneen orgaanisen hiilen nielu rannikkovesissä. Trooppisten sademetsien kattamat laajat alueet Amazon- ja Kongo- jokien valuma-alueilla ilmeisesti vaikuttivat biologisesti käyttökelpoisten, valokemiallisesti tuotettujen yhdisteiden suuriin tuotantomääriin ja siten suuriin liuenneen värillisen hiilen voihin näillä globaalisti tärkeillä joilla. Tutkimus paljasti, että suurin osa värillisestä liuenneesta orgaanisesta hiilestä mineralisoituu rannikkovesissä hiilidioksidiksi joko suoraan tai bakteerihengityksen kautta.

  • Kasurinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ville.kasurinen@helsinki.fi (email)
Ville Vuorio. (2016). Conservation biology of the great crested newt in managed boreal forests in Finland. https://doi.org/10.14214/df.214

Harvinaisen ja erittäin uhanalaisen rupiliskon (Triturus cristatus, uusi nimiehdotus rupimanteri) populaatio- ja käyttäytymisekologiaa tutkittiin pohjoisen havumetsävyöhykkeen suomalaisissa talousmetsissä ja metsälammissa. Tutkimus käsittelee lajin kaikkia elinkierron vaiheita: munia, toukkia, nuoruusvaiheita ja aikuisia. Työssä tarkastellaan myös samoissa elinympäristöissä viihtyvää vesiliskoa (Lissotriton vulgaris, uusi nimiehdotus manteri) ja etsitään selitystä sille, miksi toinen laji on uhanalainen ja toinen yleinen.

Munien kuoriutumista ja niiden selviytymistä mallinnettiin lisääntymismenestykseen vaikuttavien tekijöiden arvioimiseksi. Lisääntymislampien vedenpinnan vaihtelu vaikutti merkittävästi molempien lajien kuoriutumismenetykseen. Munintakauden alussa munituilla munilla oli paras todennäköisyys selviytyä kuoriutumiseen saakka, kun taas myöhemmin munitut munat altistuivat kuivuudelle. Kuoriutumismenestys säilyi korkealla tasolla ensimmäiset kaksi viikkoa, mutta laski lampien vedenpinnan laskun myötä.

Lampien lähistöllä olevien lehtojen ja lehtipuuston määrän kasvaessa rupiliskon lisääntymismenestys parani. Lisääntymismenestys heikkeni lampien varjostuksen lisääntyessä sekä taimikoiden, avohakkuiden ja karumpien metsätyyppien läheisyydessä.

Kumpikin tutkittu laji suosi samanlaisia maaelinympäristöjä. Eniten aikuisia yksilöitä esiintyi lisääntymislampien lähellä metsissä, joissa oli peitteinen kenttäkerros. Harvinaisempi rupilisko vältteli selvästi avohakkuita. Etenkin kun etäisyys lisääntymislammesta kasvoi, rupilisko hakeutui alueille, joissa oli peitteinen latvus- ja kenttäkerros.

Rupiliskon alueellista esiintymisdynamiikkaa ja lampien välistä liikehdintää mallinnettiin maasto- ja kirjallisuusaineiston perusteella. Mallintamalla tarkasteltiin neljää erilaista alueiden käytön vaihtoehtoa, jotka edustivat erilaisia maankäytön asteita. Lähtökohdaksi otettiin tilanne ennen nykyistä tehometsätaloutta. Toinen maisema muodostui nykyisin vallitsevan maankäytön perusteella ja tulevaisuudesta tehtiin kaksi mallia, jotka erosivat toisistaan metsienkäytön intensiteetin perusteella. Metsätalouden kiertoajan lyhentämisen havaittiin vaikeuttavan rupiliskon liikkumista lisääntymislampien välillä.

Rupiliskon suojelun kannalta on tärkeää huomioida lampien ominaisuuksien lisäksi myös lisääntymislampien välialueet ja lampien väliset etäisyydet, varsinkin jos metsätalouden kiertoajat lyhenevät. Lajin säilymisen kannalta on oleellista varmistaa, että rupiliskon esiintymisen ydinalueilla parhaiden lisääntymislampien suojelutaso on turvattu ja yksilöt pääsevät liikkumaan lampien välillä. Veden lämpötila ja lammen pinnankorkeus määrittävät munien kuoriutumismenestyksen, ja etenkin vedenpinnan nopea keväinen lasku heikensi munien selviytymistä. Jos ilmastonmuutos ja ilmaston lämpeneminen muuttavat lampien hydrologiaa rupiliskolle epäedulliseen suuntaan, ilmastonmuutos uhkaa merkittävästi rupiliskon säilymistä tulevaisuudessa.

  • Vuorio, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ville@honkavuori.fi (email)
Milla Niemi. (2016). Animal-vehicle collisions – from knowledge to mitigation. https://doi.org/10.14214/df.213

Laajeneva tieverkko ja kasvavat liikennemäärät aiheuttavat monenlaisia ekologisia ongelmia, joista yksi näkyvimmistä on eläinten liikennekuolleisuus. Samalla liikenneonnettomuudet suurikokoisten nisäkkäiden, erityisesti hirvieläinten, kanssa muodostavat uhkan liikenneturvallisuudelle. Liikenteen ympäristövaikutusten, eläinten tarpeiden ja ihmisen hyvinvoinnin yhteensovittamiseen tarvitaan siksi jatkuvasti uusia ja entistä tehokkaampia ratkaisuja. Tämän väitöskirjatyön ensisijaisena tavoitteena oli lisätä ymmärrystä hirvieläinkolareista ja niiden tapahtumiseen vaikuttavista tekijöistä Suomessa. Lisäksi työssä pohdittiin keinoja eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisyyn.

Työn ensimmäisen osatutkimuksen tulokset vahvistivat käsitystä siitä, että hirvikannan koko on vuositasolla merkittävin kolarimääriin vaikuttava tekijä. Hirvikolareiden kuukausittainen jakauma vastasi niin ikään ennakkokäsityksiä: pelti rytisee Suomen maanteillä erityisesti syys-lokakuussa ja tätä matalampi onnettomuushuippu ajoittuu alkukesän kuukausille. Kiinnostavasti henkilövahinkoihin johtaneita hirvikolareita tapahtui suhteellisesti eniten kesän kuukausina.

Kevään ja alkukesän hirvikolaripiikki on meillä jokavuotinen ilmiö. Toisessa osatutkimuksessa kolareiden tarkemman ajoituksen havaittiin kuitenkin vaihtelevan kevään lämpötilojen mukaan; hirvikolarit tapahtuivat aikaisemmin lämpiminä keväinä. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana kasvukauden alku on aikaistunut, joten samalla kevätkesän kolaripiikki on siirtynyt aikaisemmaksi.

Hirvionnettomuuksien lisäksi Suomen teillä tapahtuu joka vuosi tuhansia törmäyksiä pienten hirvieläinten kanssa. Kolmannessa osatutkimuksessa verrattiin samalla alueella elävien hirvieläinlajien liikennekuolleisuutta suhteessa eläinkantojen kokoon. Valkohäntäkauriin (valkohäntäpeura) todettiin kärsivän suhteellisesti suurimmasta liikennekuolleisuudesta. Toiseksi eniten kolaroitiin hirvien kanssa. Metsäkauriin ja täpläkauriin (kuusipeura) kanssa onnettomuuksia tapahtui populaatiokokoon suhteutettuna vähiten.

Eläinkolareiden ennaltaehkäisyyn on kehitetty monia erilaisia keinoja. Yhtenä lupaavimmista ratkaisuista pidetään eläinten käyttöön suunniteltuja yli- tai alikulkuja, joilla eläinten tienylitykset ohjataan eri tasoon liikenteen kanssa. Väitöskirjan neljännessä osatutkimuksessa selvisi, että vesistösiltojen yhteyteen jätetyt kuivan maan kaistaleet elin niin sanotut kuivapolut vähensivät tehokkaasti pienten ja keskikokoisten eläinten liikennekuolleisuutta.

Väitöskirjatyön tulokset alleviivaavat tarvetta kehittää erilaisia eläinonnettomuuksien ennaltaehkäisykeinoja. Kehitystyön tueksi tarvitaan paitsi lajikohtaista, myös alueellista tietoa eläinonnettomuuksista ja niihin

  • Niemi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti milla.niemi@helsinki.fi (email)
Esa-Jussi Viitala. (2016). The emergence and early development of forest resource economic thought: From land and forest valuation to marginal analysis and vintage capital models. https://doi.org/10.14214/df.212

Luonnonvarataloustieteen yksi keskeinen perusajatus on, että luonto on pääomaa, jota tulee yhtäältä käyttää ja toisaalta säästää tuleville ajanjaksoille (sukupolville) niin, että taloudellinen tehokkuus ja hyvinvointi maksimoituvat. Luontopääomalla tarkoitetaan tällöin maata, metsiä, vettä, ilmaa ja kaikkia niihin liittyviä ekosysteemejä ja varantoja. Metsätaloudessa tämän ajatuksen tunnetuin ilmentymä on niin sanottu Faustmannin malli, jonka perusmuoto lienee vanhin yhä pätevänä pidetty luonnonvarojen käyttöä ohjaava taloudellinen malli. Sen sisältämät periaatteet neoklassiseen hyötyteoriaan yhdistettyinä muodostavat modernin talousteoreettisen käsityksen mukaisen perustan metsävarojen nykyiselle käytölle ja käsittelylle ja sitä kautta myös kyseisen luontopääoman tulevalle hyödyntämiselle. Moneen muuhun pääoman muotoon verrattuna metsävarojen tehokas ja hyvinvoinnin maksimoiva hyödyntäminen on kuitenkin huomattavan vaikeaa.

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan, kuinka Faustmannin malli ja sen taustalla olevat metsien taloudellista käyttöä ohjaavat perusperiaatteet alun perin syntyivät ja kehittyivät. Samalla osoitetaan, kuinka monet metsätalouden pitkäaikaiset kiistat johtuvat paitsi mallin ja sen laajennusmahdollisuuksien puutteellisesta ymmärtämisestä, myös vuosisataisesta ja syvälle juurtuneesta käsityksestä maasta, luonnosta ja metsistä erityisenä pääomana. Lisäksi tutkimuksessa osoitetaan, kuinka luonnonvarataloustieteellisen ja metsäekonomisen ajattelun kehitys on kytkeytynyt laajempiin yhteiskunnallisiin ja taloudellisiin muutoksiin sekä niiden taustalla vaikuttaneisiin eurooppalaisiin aatevirtauksiin jo vuosisatojen ajan.

  • Viitala, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti esa-jussi.viitala@luke.fi (email)
Elias Hurmekoski. (2016). Long-term outlook for wood construction in Europe. https://doi.org/10.14214/df.211

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella puurakentamisen markkinapotentiaaliin vaikuttavia tekijöitä Euroopassa vuoteen 2030 saakka. Tutkimusongelmaa lähestytään kolmesta toisiaan tukevasta näkökulmasta: menneet trendit ja nykyiset markkinarakenteet, tulevat trendit ja epävarmuustekijät sekä toimialan asettamien tavoitteiden saavuttamiseksi vaadittavat muutokset.

Menetelmäviitekehys yhdistää kvantitatiivisia, laadullisia ja osallistavia tutkimusmenetelmiä. Tutkimus pyrkii myös edistämään metsäalan ennakoinnissa käytettävien menetelmien kehittämistä soveltamalla tulevaisuudentutkimuksen menetelmiä ja lähestymistapoja.

Rakennussektorin toimintaympäristön muutostekijöiden ja –paineiden havaittiin liittyvän erityisesti tarpeisiin vähentää rakentamisen negatiivisia ympäristövaikutuksia ja parantaa rakentamisen tuottavuutta ja laatua. Kuitenkin vain harva näistä tekijöistä näyttäisi ratkaisevasti vaikuttavan puurakentamisen yleistymiseen. Muutostarpeet eivät välttämättä edistä puurakentamisen kilpailukykyä siinä määrin kuin usein oletetaan, koska rakentamismääräykset ylittävistä ominaisuuksista ei usein olla valmiita tai kyvykkäitä maksamaan. Sen sijaan monet erityisesti puutuoteteollisuuden ja rakennusteollisuuden hajanaiseen rakenteeseen ja riskiä karttavaan käyttäytymiseen liittyvät kulttuuriset ja rakenteelliset haittatekijät näyttäisivät merkittävästi hidastavan puurakentamisen yleistymistä.

Skenaarioanalyysin perusteella puurakentamisen tulevaisuus on vahvasti kytköksissä mahdollisiin julkisen sektorin toimiin vihreän rakentamisen edistämisessä sekä mahdollisiin muutoksiin teollisuuden strategisissa linjauksissa. Kuitenkin empiirinen tutkimus antaa viitteitä siitä, että asiantuntijoiden ehdottamia lyhyen aikavälin strategisia ja poliittisia toimia pidetään toimialalla joko epätodennäköisinä tai epämieluisina. Näin ollen puurakentamisen yleistyminen Euroopassa tulee luultavasti olemaan vähittäistä ja rajoittumaan yksittäisiin sektoreihin ja alueisiin vuoteen 2030 mennessä.

  • Hurmekoski, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti elias.hurmekoski@efi.int (email)

Kirjaudu käyttäjäksi
Paina tätä linkkiä Metsätieteen aikakauskirjan käsikirjoituksen tarjoamis- ja seurantajärjestelmään (OJS) kirjautumiseen.
Kirjaudu sisään
Jos olet kirjautunut käyttäjäksi, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta.


Valitsemasi artikkelit