Effect of Light on the Distribution and Zonation of Macroalgae in the Gulf of Finland

The productivity and biodiversity of coastal areas, one of the most productive ecosystems on earth, are threatened by eutrophication and habitat loss which also drive deterioration of the macroalgal communities of shallow rocky bottoms and their perennial key species. The underwater light, being one of the most important factors determining the zonation and distribution of macroalgae, alternates in space and time. The water quality at the study area, Gulf of Finland, has deteriorated during the past hundred years which has lowered the amount of light at the bottom. Comprehensive studies on spatio-temporal changes at euphotic bottom and the their effects on macroalgae are yet to be done. This study investigates how the area of euphotic bottom at the Gulf of Finland has fluctuated during 2003 2011, and how the amount of light on the bottom determinates the zonation and distribution of macroalgae. Furthermore, the changes in the areas of euphotic bottom when the euphotic depth is altered and the effects on macroalgae are surveyed. One hypothesis is that in many areas macroalgae are not affected by too low light levels but the unsuitable bottom substrate that limits their distribution. The study material consists of euphotic depth GIS (Geographic Information System) layers derived from MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) satellite images from May to September from 2003 2011, inventory data of the Finnish Inventory Programme for the Underwater Marine Environment (VELMU), water quality measurements and HIRLAM (High Resolution Limited Area Model) weather model. The distribution of euphotic bottom and its area were calculated for four parts of the Gulf of Finland. Changes in euphotic bottoms were evaluated in scenarios where euphotic depth changed -100 87,5 %. The effect of light on the zonation and distribution patterns of macroalgae were surveyed using distribution models. Boosted Regression Tree (BRT), Generalized Additive Model (GAM) and Climate Envelope Model (CEM) were utilized on bladderwrack (Fucus vesiculosus L.). In addition, scenarios of euphotic depth changing -50 50 % were modelled. The area of euphotic bottom varied seasonally and changed slightly between the study years. The area was larger in the inner archipelago compared to the outer arhcipelago and the difference was greater when the areas were normalized with local sea area. Always and occasionally euphotic bottoms were located near the shoreline and reefs. The altered euphotic depth affects euphotic bottoms the most in the outer archipelago. There were local differences in the performance of the distribution models. The change in euphotic depth affects the distribution of bladderwrack considerably: a deterioration of 25 % narrows off the distribution widely and a decline of 50 % suggests that the species is going to disappear from the Gulf of Finland. A decline in euphotic depth shifts the inner distribution limit towards the outer archipelago and narrows the macroalgae zone locally while even a small improvement expands the area significantly. However, the substrate of the newly exposed zone is only partially suitable for macroalgae and the portion of rocky substrate decreases as a function of euphotic depth. Changes in the optical properties of the sea affect the penetrance of light at the bottom and the area of euphotic bottom. Increasing turbidity of the sea is a remarkable threat to macroalgae. Vice versa, clarification of the water expands light-limited distribution and enlarges the macroalgal zones even though the growing amount of unsuitable soft substrate inhibits the distribution and zonation of macroalgae.Rannikkoalueet ovat maailman tuottavimpia ekosysteemejä, mutta niiden biodiversiteettiä ja tuottavuutta uhkaavat muun muassa rehevöityminen ja habitaattien katoaminen. Ilmiöstä kärsivät etenkin kovien kalliopohjien makroleväyhteisöt ja näiden monivuotiset avainlajit. Yksi tärkeimmistä makrolevien vyöhykkeisyyteen ja levinneisyyteen vaikuttavista tekijöistä on vedenalainen valo, joka vaihtelee ajallisesti ja alueellisesti paljon. Tutkimusalueena olevan Suomenlahden vedenlaatu on heikentynyt kuluneen sadan vuoden aikana, mikä on vähentänyt myös valon määrää pohjalla. Kattavaa tietoa eufoottisten pohjien ajallisesta ja alueellisesta kehityksestä ja sen vaikutuksesta makroleviin ei kuitenkaan ole saatavilla. Tutkielmassa selvitetään, kuinka eufoottisten pohjien pinta-alat ovat vaihdelleet Suomenlahdella vuosien 2003 2011 aikana ja kuinka valon määrä selittää makrolevien vyöhykkeisyyttä ja levinneisyyttä. Lisäksi tutkimus selvittää, kuinka eufoottisten pohjien pinta-ala muuttuu veden optisten ominaisuuksien muuttuessa ja kuinka makrolevät reagoivat tähän muutokseen. Lisäksi tutkimushypoteesina on, että monilla alueilla valon määrä ei ole makrolevien kasvua rajoittava tekijä, vaan sopivan kasvualustan puuttuminen rajoittaa esiintymisalueita. Aineistona hyödynnetään MERIS-satelliittikuviin (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) perustuvia eufoottisen syvyyden paikkatietoaineistoja touko syyskuulta vuosilta 2003 2011. Lisäksi mallinnuksessa hyödynnetään VELMU-ohjelman kartoitus- ja paikkatietoaineistoja, vedenlaatumittausaineistoa ja HIRLAM-säämallia (High Resolution Limited Area Model). Eufoottiset pohjat määritettiin ja niiden pinta-alat laskettiin neljälle alueelle jokaiselle tutkimuskuukaudelle. Eufoottisten pohjien pinta-alojen kehitystä arvioitiin skenaarioissa, joissa eufoottinen syvyys muuttuu -100 +87,5 %. Valon vaikutusta makrolevien vyöhykkeisyyteen ja levinneisyyteen tutkittiin levinneisyysmalleilla. Tutkimuslajiksi valittiin rakkolevä (Fucus vesiculosus L.), ja mallinnusmenetelmiksi valittiin Boosted Regression Tree (BRT), Generalized Additive Model (GAM) ja Climate Envelope Model (CEM). Lisäksi mallinnettiin skenaariot, joissa eufoottinen syvyys muuttuu -50 +50 %. Eufoottisten pohjien pinta-alojen vaihtelu oli lähinnä vuodenaikaista ja vuosien välinen vaihtelu melko pientä. Sisäsaaristossa oli absoluuttisesti enemmän eufoottisia pohjia ja ero ulkosaaristoon korostui kun pinta-ala suhteutettiin merialueen kokoon. Aina ja ajoittain eufoottiset pohjat sijaitsivat rantojen ja riuttaalueiden tuntumassa. Eufoottisen syvyyden muuttuminen vaikuttaa eufoottisiin pohjiin voimakkaimmin ulkosaaristossa. Levinneisyysmallien suoriutumisessa oli alueellisia ja menetelmällisiä eroja. Eufoottisen syvyyden muutos vaikuttaa merkittävästi rakkolevän levinneisyyteen tutkimusalueella; 25 % heikentyminen vähentää huomattavasti levinneisyysalueita ja 50 % heikentyminen estää rakkolevän esiintymisen tutkimusalueella. Eufoottisen syvyyden heikentyminen siirtää levinneisyysrajaa kohti ulkosaaristoa ja kaventaa levävyöhykettä paikallisesti, kun taas pienikin paraneminen kasvattaa alueita merkittävästi. Laajentunut levinneisyysalue ei kuitenkaan ole kokonaan makrolevän kasvulle soveltuvaa, ja kovan pohjan osuus rakkolevän levinneisyysalueella pienenee eufoottisen syvyyden kasvaessa. Veden optisten ominaisuuksien muuttuminen vaikuttaa paljon merenpohjaan saapuvan valon määrään ja eufoottisten pohjien pinta-alaan. Veden samentuminen onkin suuri uhka makroleville. Toisaalta veden kirkastuminen laajentaa valorajoitteista levinneisyysaluetta. Pohjanlaadun soveltumattomuus kasvualustaksi kuitenkin rajoittaa makrolevien levinneisyyttä ja vyöhykkeisyyttä

Pohjanlahden alueen kestävän matkailun kehittäminen

Euroopassa ympäristöllisesti, sosiaalisesti ja taloudellisesti kestävälle rannikko- ja merimatkailulle nähdään olevan paljon potentiaalia. Pohjanlahdella asiantuntijat arvioivat matkailun voivan kasvaa noin 30-50 % nykyisestä sekä potentiaalisen kysynnän että kestävän kasvun näkökulmasta. Vapaa-ajan asumisen arvioitiin yleisesti voivan kasvaa kestävästi enintään 30 % nykyisestä tasosta. Tunnistetuista potentiaalisista matkailun kehittämiskohteista suurin osa on luontomatkailun ja kulttuuriympäristön kohteita. Myös veneilyn ja purjehduksen sekä kalastusmatkailun ja kaupunkimatkailun kehittämiseen nähdään potentiaalia. Jotta matkailusta saataisiin Pohjanlahden alueella paikallisesti enemmän taloudellista hyötyä, alueen pääosin matalan profiilin matkailun liiketoimintamallia (low-profile tourism) tulisi pyrkiä kohottamaan räätälöidyn matkailun liiketoimintamalliksi (niche tourism). Räätälöidyn matkailun malli tarkoittaa pidemmälle jalostettuja ja kohdennettuja matkailupalveluita, jotka liittyvät esimerkiksi kokemuksellisuuteen, yksilöllisyyteen, ylellisyyteen, luonnon hyvinvointivaikutusten hyödyntämiseen ja paikallisiin erityispiirteisiin. Räätälöidyn matkailun kehittäminen voi tuoda lisää työpaikkoja ja monipuolistaa elinkeinorakennetta monissa Pohjanlahden rannikkokunnissa. Pohjanlahden alueen matkailun kehittämisen suurimmat esteet liittyvät innovaatioiden, tuotteistamisen ja markkinoinnin puutteisiin, alueiden vahvuuksien tunnistamatta ja hyödyntämättä jättämiseen sekä matkailun kausiluontoisuuteen. Ratkaisukeinot matkailun kehittämiseen alueella liittyvät erityisesti yhteistyön ja verkostojen luomiseen sekä palveluketjuihin. Matkailun kestävyyttä tulee edistää laajalla keinovalikoimalla. Alueidenkäytön suunnittelulla ja toimintojen sijoittamisella luodaan puitteet arvokkaiden kohteiden turvaamiseen ja haitallisten vaikutusten minimointiin. Taloudellisilla ohjauskeinoilla matkailua voidaan suunnata kestävämpiin matkailumuotoihin ja saada hyvityksiä haitoista. Vastuullisen tai kestävän matkailun ohjelmat ja sertifioinnit voivat edistää matkailun kestävyyttä paikallistasolla. Käytännön toimet matkailukohteissa keskittyvät erityisesti eri jätelajien keräykseen ja lajittelumahdollisuuksiin, kestäviin hankintoihin, matkailijoiden opastamiseen ja matkailijavirtojen ohjaamiseen. Kohdekohtaisten toimenpiteiden lisäksi toimijoiden tulisi pitkäjänteisesti edistää alueen matkailuympäristöjen suojelua ja hoitoa. Matkailutoimijat tarvitsevat myös tietoa ja työkaluja eri toimien ja hankintojen vaikutusten arviointiin ja vertailuun sekä hiilijalanjäljen laskentaan. Kestävyystavoitteiden systemaattinen seuranta ja seurannan vastuiden sopiminen on tärkeää sekä paikallisesti, valtakunnallisesti että globaalisti. Matkailutapojen ja -muotojen muutosten ennakointi on keskeistä matkailutoiminnan pitkäjänteiselle kehittämiselle ja matkailun kestävyys on matkailuyritysten tulevaisuuden elinehto. Parhaimmillaan matkailu lisää ympäristötietoisuutta ja edistää tärkeiden luonnon- ja kulttuuriympäristöjen säilyttämistä

Substrate limitation of a habitat-forming genus Fucus under different water clarity scenarios in the northern Baltic Sea

Canopy-forming macroalgae living on rocky bottoms provide valuable ecosystem services but long-term eutrophication has narrowed their distribution and depth zonation in the Baltic Sea. The spatial distribution of macroalgae is shaped by many factors, such as light, salinity, nutrients and wave exposure. In addition, the lack of suitable hard substrates limits the distribution of algae in many areas. Analysing how the spatial distribution of macroalgae is modified by changes in environmental conditions is relevant for focusing management actions. To quantify the resultant distribution under various environmental and management scenarios, both current environmental conditions and substrate limitation need to be considered. We estimated the potential distribution area of bladderwrack Fucus spp. under 11 water transparency scenarios in 9 Finnish sea areas differing in morphology and eutrophication status. The prevailing averaged long-term water transparency conditions were interpreted from satellite images. Ten scenarios were calculated based on hypothetical changes in euphotic depth from −50% to +50% of the present. Species distribution modelling was used to assess the potential distribution areas of Fucus. In addition, to quantify the influence of substrate limitation, we estimated the average substrate limitation with two correction methods: (i) by using field data from underwater videos within the predicted distribution areas and (ii) by using a habitat model representing the distribution of reefs (i.e. rocky bottoms) in the study area. The decrease of euphotic depth by 50% from the present level narrowed the distribution area of Fucus by 24–53% in the Southwestern archipelago, 55–70% in the Gulf of Finland, 37–66% in the Bothnian Sea and 59–100% in Kvarken. An increase in euphotic depth significantly broadened the spatial distribution of Fucus. Decreasing share of suitable hard substrate along depth gradient however hinders broadening of the distribution area. If all areas were suitable for growth, a 50% increase in euphotic depth would expand the distribution area by 124–803%, depending on area. When only suitable substrates were taken into account, this percentage remained at 9–270%. We conclude that substrate limitation needs to be taken into account when estimating macroalgal species distribution in the marine environment. We show how this can be done also when comprehensive bottom substrate maps are not available. Our results are valuable when setting the targets for environmental management plans, and for balancing the local management measures in a cost effective manner. Highlights • Benthic light conditions affect the distribution of canopy-forming macroalgae Fucus. • Also substrate limits the distribution and zonation of Fucus. • Scenario modelling and substrate correction methods were utilised. • Sea areas differ in substrate composition which affects potential distribution area. • Substrate limitation is more pronounced in inner than in outer archipelago

Extensive Coverage of Marine Mineral Concretions Revealed in Shallow Shelf Sea Areas

Ferromanganese (FeMn) concretions are mineral precipitates found on soft sediment seafloors both in the deep sea and coastal sea areas. These mineral deposits potentially form a three-dimensional habitat for marine organisms, and contain minerals targeted by an emerging seabed mining industry. While FeMn concretions are known to occur abundantly in coastal sea areas, specific information on their spatial distribution and significance for marine ecosystems is lacking. Here, we examine the distribution of FeMn concretions in Finnish marine areas. Drawing on an extensive dataset of 140,000 sites visited by the Finnish Inventory Programme for the Underwater Marine Environment (VELMU), we examine the occurrence of FeMn concretions from seabed mapping, and use spatial modeling techniques to estimate the potential coverage of FeMn concretions. Using seafloor characteristics and hydrographical conditions as predictor variables, we demonstrate that the extent of seafloors covered by concretions in the northern Baltic Sea is larger than anticipated, as concretions were found at similar to 7000 sites, and were projected to occur on over 11% of the Finnish sea areas. These results provide new insights into seafloor complexity in coastal sea areas, and further enable examining the ecological role and resource potential of seabed mineral concretions.Peer reviewe

Role for formin-like 1-dependent acto-myosin assembly in lipid droplet dynamics and lipid storage

Lipid droplets (LDs) are cellular organelles specialized in triacylglycerol (TG) storage undergoing homotypic clustering and fusion. In non-adipocytic cells with numerous LDs this is balanced by poorly understood droplet dissociation mechanisms. We identify non-muscle myosin IIa (NMIIa/MYH-9) and formin-like 1 (FMNL1) in the LD proteome. NMIIa and actin filaments concentrate around LDs, and form transient foci between dissociating LDs. NMIIa depletion results in decreased LD dissociations, enlarged LDs, decreased hydrolysis and increased storage of TGs. FMNL1 is required for actin assembly on LDs in vitro and for NMIIa recruitment to LDs in cells. We propose a novel acto-myosin structure regulating lipid storage: FMNL1-dependent assembly of myosin II-functionalized actin filaments on LDs facilitates their dissociation, thereby affecting LD surface-to-volume ratio and enzyme accessibility to TGs. In neutrophilic leucocytes from MYH9-related disease patients NMIIa inclusions are accompanied by increased lipid storage in droplets, suggesting that NMIIa dysfunction may contribute to lipid imbalance in man.Peer reviewe

Tulevaisuudennäkymiä

Non peer reviewe

Automaattisen sisällönkuvailun ohjelmiston rakentaminen – case Annif

Sisällönkuvailun automatisointiratkaisut ovat puhuttaneet kirjastomaailmassa viime vuosina, ja erilaisia kokeiluja on tehty niin Suomessa kuin maailmallakin. Kansalliskirjastossa kehitetty automaattisen sisällönkuvailun Annif-työkalu on herättänyt paljon mielenkiintoa monissa organisaatioissa ja kokemukset ensimmäisistä käyttöönotoista ovat olleet lupaavia. Mitä kehitysvalintoja Annifia rakennettaessa on tehty, ja minkälaisia haasteita kuvailun automatisointiin ylipäätään liittyy

Katsaus valtion taloudellisiin vastuihin ja riskeihin, kevät 2018

Valtion velka on lähes kaksinkertaistunut viimeisten kymmenen vuoden aikana ollen vuoden 2017 lopussa noin 105 miljardia euroa. Myös suhteessa kansantalouden kokoon velka on kasvanut voimakkaasti. Valtion epäsuorat vastuut ovat kasvaneet jopa velkaa nopeammin. Kun vuonna 2008 valtiontakausten ja –takuiden määrä oli noin 22 miljardia euroa, niin viime vuoden lopulla luku oli jo 52 miljardia euroa. Valtiontalouteen kohdistuu suorien ja epäsuorien vastuiden ohella myös ns. piileviä vastuita. Merkittävimmät näistä koskevat pankkisektoria ja paikallishallintoa. Rakennemuutosten seurauksena pankkisektorin koko suhteessa kokonaistuotantoon tulee Suomessa kasvamaan vuoden lopulla merkittävästi yli EU-keskiarvon. Vaikka valtiolla ei ole oikeudellista velvoitetta pelastaa pankkeja niiden ongelmatilanteissa, niin kokemus on osoittanut, että kriiseissä valtiot ovat tukitoimillaan joutuneet turvaamaan talletusten saatavuuden jatkuvuuden ja kriittisen infrastruktuurin toimivuuden. Pankkiunioni voi onnistuessaan rajoittaa näitä piileviä vastuita. Suomessa kunnilla on perustuslain nojalla laaja itsehallinto, eikä valtio ole vastuussa kuntien taloudellisista velvoitteista. Kuntatalous on kuitenkin osa julkista taloutta ja kuntatalouden ongelmat vaikuttaisivat todennäköisesti myös valtiontalouteen. Valtion tavoin kuntien laina- ja takauskanta on viimeisen 10 vuoden aikana kasvanut merkittävästi. Suomessa sote- ja maakuntauudistuksen myötä kuntatalous on myös suuren rakennemuutoksen keskellä. Uudistuksessa sosiaali- ja terveydenhuollon kustannukset muuttuvat valtion piilevästä vastuusta nykyistä enemmän valtion suoraksi vastuuksi. Suorien, epäsuorien ja piilevien vastuiden toteutuminen on riippuvainen talouskehityksestä. Suomen talousnäkymien odotetaan olevan lähivuosina myönteiset. Kehitykseen liittyy kuitenkin riskejä. Poliittisten päättäjien onkin syytä varautua myös odotettua heikompaan kehitykseen. Velkaantumisen ja epäsuorien vastuiden kasvun myötä valtion liikkumavara ja kyky kohdata negatiivisia sokkeja on viime vuosina heikentynyt. Julkisen talouden vahvistamista tulisikin jatkaa ja valtion takausvastuiden kasvua rajoittaa, jotta mahdollisten häiriöiden sattuessa finanssipolitiikkaa ei tarvitsisi tarpeettomasti kiristää valtion maksuvalmiuden turvaamiseksi ja luottokelpoisuuden säilyttämiseksi

Monoterpenes’ oxidation capacity and rate over a boreal forest : temporal variation and connection to growth of newly formed particles

Peer reviewe