Specific niche characteristics facilitate the invasion of an alien fish invader in boreal streams

We studied the ecological niche relations of native stream fish and an alien invader, brook trout (Salvelinus fontinalis), to examine if brook trout had located an underused environmental niche in our boreal study system. In both study years (1994 versus 2004), we found brook trout to have the most marginal niche position of all the fish species examined. The most important environmental variable affecting the distribution of brook trout was pH, with acid headwater sites being dominated by this species. Brown trout, in contrast, had relatively nonmarginal niche, occurring in average conditions across the sampled sites. Other fish species had niche positions between the two salmonids. Our results show that fish invasions may be strongly facilitated by the presence of suboptimally occupied environmental niche space in the recipient river system

Liettyneiden metsäpurojen kunnostaminen

Tieteen tor

Lyhyen aikavälin vaikutukset puroluontoon soiden ennallistamisen ja uomakunnostuksien jälkeen : PYRSTÖ-hankkeen loppuraportti

Oulun yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen (Luke) toteuttamassa Pyrstö-hankkeessa seurattiin ensimmäistä kertaa soiden ennallistamisen ja purouomien kunnostamisen kokonaisvaltaisia vaikutuksia virtavesien monimuotoisuuteen ja toimintaan. Seuranta toteutettiin välittömästi vuonna 2021 suoritettujen kunnostustoimenpiteiden jälkeen vuosina 2022–2023. Aikaväli toteutuksen ja seurannan välillä oli siis hyvin lyhyt, joten Pyrstö-hankkeessa ja tässä raportissa tuodaan esille vain välittömiä, lyhytaikaisia vaikutuksia. Seuranta-asetelma pyrittiin luomaan siten, että sen avulla voitaisiin vastata kahteen keskeiseen kysymykseen: 1) onko ennallistamistoimilla yleisesti positiivisia vaikutuksia puroluonnon monimuotoisuuteen, ekosysteemien toimintaan ja taimenen poikasvaiheiden esiintymistiheyteen, ja 2) riittääkö yksi kunnostusmenetelmä yksinään tuottamaan positiivisen vasteen vai tukevatko uoma- ja valuma-aluekunnostukset toisiaan, jolloin paras vaste saadaan paikoista, joissa toteutetaan molemmat kunnostustyypit? Eri tavoilla kunnostetut purot eivät useimmilla ekologisilla mittareilla juurikaan poikenneet luonnontilaisen kaltaisista puroista. Vaikka on ennenaikaista tulkita tätä todisteeksi kunnostusten onnistumisesta, on signaali selkeästi positiivinen varsinkin, kun havaitut positiiviset vasteet perustuvat varsin vähäiseen toistojen määrään. Eri kunnostustyyppien välillä ei havaittu selkeitä eroja missään vastemuuttujissa. Tulosta ei voi tulkita siten, että se osittaisi kunnostustyyppien olevan tasavertaisia ja että kumpi tahansa kunnostusmenetelmä, uoma- tai valuma-aluekunnostus, riittäisi yksinään toivotun tuloksen saavuttamiseksi. On täysin mahdollista, että eri kunnostustyppien väliset erot tulevat selkeämmin esille vasta ajan myötä, mikä korostaa pitkäaikaisen seurannan välttämättömyyttä. Tämän tutkimuksen keskeinen vahvuus on monipuolinen, useita eri taksoniryhmiä hyödyntävä, sekä rakenteellisiin että toiminnallisiin mittareihin perustuva kunnostusvaikutusten monitorointi. Tutkimus sai rahoitusta Ympäristöministeriön ja Maa- ja metsätalousministeriön yhteisestä Helmi-elinympäristöohjelmasta sekä Maj ja Tor Nesslingin säätiöltä. Seuranta tullaan toistamaan osana Priodiversity LIFE-hanketta (LIFE22-IPN-FI-Priodiversity LIFE) todennäköisesti vuosina 2029–2030, jolloin voidaan selvittää suoluonnon ennallistamisen ja uomakunnostuksien hieman pidempiaikaisia vaikutuksia

Contribution of flow conditions and sand addition on hyporheic zone exchange in gravel beds

We conducted a series of tracer test experiments in 12 outdoor semi-natural flumes to assess the effects of variable flow conditions and sand addition on hyporheic zone conditions in gravel beds, mimicking conditions in headwater streams under sediment pressure. Two tracer methods were applied in each experiment: 2–5 tracer-pulse tests were conducted in all flumes and pulses were monitored at three distances downstream of the flume inlet (0 m, 5 m and 10 m, at bed surface), and in pipes installed into the gravel bed at 5 m and 10 m distances. The tracer breakthrough curves (total of 120 tracer injections) were then analysed with a one-dimensional solute transport model (OTIS) and compared with data from the gravel pipes in point-dilution pulse tests. Sand addition had a strong negative effect on horizontal fluxes (qh), whereas the fraction of the median travel time due to transient storage (F200) was determined more by flow conditions. These results suggest that even small additions of sand can modify the hyporheic zone exchange in gravel beds, thus making headwater streams with low sediment transport capacity particularly vulnerable to sediments transported into the stream from catchment land use activities

Fungal assemblages in predictive stream bioassessment: A cross-taxon comparison along multiple stressor gradients

Highlights • We compared fungi, invertebrates and diatoms in model-based stream bioassessment. • Fungal models virtually equaled the overall best model in precision and accuracy. • Fungi were superior in identifying streams degraded by multiple stressors. • Results strongly support the use of microbial communities in stream bioassessment.Degradation of freshwater ecosystems requires efficient tools for assessing the ecological status of freshwater biota and identifying potential cause(s) for their biological degradation. While diatoms and macroinvertebrates are widely used in stream bioassessment, the potential utility of microbial communities has not been fully harnessed. Using data from 113 Finnish streams, we assessed the performance of aquatic leaf-associated fungal decomposers, relative to benthic macroinvertebrates and diatoms, in modelling-based bioassessment. We built multi-taxon niche -type predictive models for fungal assemblages by using genus-based and sequence-based identification levels. We then compared the models’ precision and accuracy in the prediction of reference conditions (number of native taxa) to corresponding models for macroinvertebrates and diatoms. Genus-based fungal model nearly equalled the accuracy and precision of our best model (macroinvertebrates), whereas the sequence-based model was less accurate and tended to overestimate the number of taxa. However, when the models were applied to streams disturbed by anthropogenic stressors (nutrient enrichment, sedimentation and acidification), alone or in combination, the sequence-based fungal assemblages were more sensitive than other taxonomic groups, especially when multiple stressors were present. Microbial leaf decomposition rates were elevated in sediment-stressed streams whereas decomposition attributable to leaf-shredding macroinvertebrates was accelerated by nutrients and decelerated by sedimentation. Comparison of leaf decomposition results to model output suggested that leaf decomposition rates do not detect effectively the presence of multiple simultaneous disturbances. The rapid development of global microbial database may soon enable species-level identification of leaf-associated fungi, facilitating a more precise and accurate modelling of reference conditions in streams using fungal communities. This development, combined with the sensitivity of aquatic fungi in detecting the presence of multiple human disturbances, makes leaf-associated fungal assemblages an indispensable addition in a stream ecologist’s toolbox

Synthesis of habitat restoration impacts on young-of-the-year salmonids in boreal rivers

River restoration offers the potential to enhance biological integrity, often measured as fish population changes. We used a meta-analytical approach to synthesize density responses to in-stream habitat restoration by young-of-the year (YOY) brown trout and Atlantic salmon in 28 rivers (overall 32 restoration projects) in Finland. We also examined which local and watershed-scale factors most influenced restoration success. Finally, we conducted an expert survey to obtain an independent estimate of a sufficient density enhancement for restoration to be considered successful. Despite strong context-dependency, habitat restoration had an overall positive effect on YOY salmonid density. When compared to target levels derived from the expert survey, density responses mainly reached the minimum expected success rate, but remained short of the level considered to reflect distinct success. Variability in restoration responses of trout was linked mainly to river size, predominant geology, water quality and potential interspecific competition (trout vs. European bullhead). Fishing mortality tended to obscure positive effects of restoration and stocking by YOY fish affected negatively trout’s response to restoration, supporting a shift towards self-sustainable schemes in fisheries management. These results imply that habitat restoration is a useful approach for improving the ecological and conservational status of salmonid populations in boreal rivers. To further improve the success rate, and thereby public acceptance, of restorations they need to be complemented by other management measures that enhance the potential for the recovery of threatened salmonid populations

Mitä metsiltä halutaan 2035? : kansalaisten, metsänomistajien, yritysten ja metsäpolitiikan näkökulma

Suomen rajallisiin metsävaroihin kohdistuu osittain keskenään kilpailevia odotuksia ja tarpeita. Tässä kirjallisuuskatsauksessa tarkasteltiin kansalaisten, metsäomistajien ja yritysten näkemyksiä metsien käyttömuodoista ja ekosysteemipalvelujen tärkeydestä. Lisäksi tarkasteltiin metsäpolitiikan arviointia ja sisällöllisiä muutoksia strategisella tasolla tutkimustiedon valossa. Katsauksessa oli mukana kaikkiaan noin 160 tieteellisesti referoitua artikkelia viimeisen 20 vuoden ajalta. Katsauksen perusteella metsien luonto- ja ympäristöarvojen merkitys ja niiden turvaaminen ovat nousseet yhä merkittävämmiksi metsien käytön hyväksyttävyyteen vaikuttaviksi tekijöiksi viimeisten 20 vuoden aikana. Tulosten perusteella kansalaisilta kerätty metsien käytön hyväksyttävyyttä koskeva tieto on vielä melko hajanaista. Pääosa tutkimuksista on alueellista ja liittyy luonto- ja virkistysarvojen kysyntään ja merkitykseen. Tutkimus koskee lähinnä aikuisväestöä, eikä nuorten näkemyksiä tunneta kovin hyvin. Metsäbiotalouden hyväksyttävyyden näkökulmasta tarvitaan nykyistä laajempi ymmärrys metsäarvojen muutoksesta ja muutoksen nopeudesta. Lisääntyneet hakkuut ja niiden aiheuttamat ympäristömuutokset havaitaan erityisesti omassa lähiympäristössä. Metsien virkistyskäyttö ja luontomatkailu eivät edellytä metsien rauhoittamista kaikelta metsätaloudelliselta toiminnalta, mutta olennaista on uudistushakkuiden laajuus ja kohdentuminen asutuskeskusten ja matkailukeskusten lähialueilla. Valtaosalla suomalaisista metsänomistajista on omistamilleen metsille samanaikaisesti aineellisia ja aineettomia tavoitteita. Yhtäältä merkittävälle osalle talous on tärkein tavoite, ja toisaalta on olemassa merkittävä ja vakiintunut omistajaryhmä, jolle metsien luonto- ja virkistysarvot ovat tärkeimpiä. Naiset metsänomistajina painottavat luonto- ja ympäristöarvoja miehiä enemmän. Metsänomistajatutkimusten perusteella metsäneuvontapalvelujen monipuolisemmalle ja asiakaslähtöisemmälle kehittämiselle on edelleen tarvetta. Metsänomistajilla on valmiutta edistää maillaan luonnon monimuotoisuutta ja hiilensidontaa tai tuottaa maisema-arvoja, jos se perustuu omistajuuden säilymiseen ja vapaaehtoisuuteen, ja toiminnasta on saatavissa riittävä rahallinen korvaus. Myös metsäliiketoimintaa halutaan monipuolistaa nykyisestä raaka-ainevirtoihin perustuvasta painotuksesta kattamaan muutkin liiketoimintamahdollisuudet. Yrityksiä koskevissa tutkimuksissa painottui liiketaloudellisen kannattavuuden näkökulma, kun taas sosiaalisen ja ekologisen kestävyyden kysymyksiä on tarkasteltu vähän. Yritystoiminnassa tulisi talousvaikutusten arvioinnin rinnalla ymmärtää ja arvioida metsien käytön luonto- ja ympäristövaikutuksia jatkossa konkreettisemmin ja systemaattisemmin. Tämä koskee kaikkia metsiä hyödyntäviä yrityksiä, mutta erityisesti metsää laajamittaisesti hyödyntävää metsä- ja puutuoteteollisuutta, jonka vaikutus metsäympäristöihin on suurin. Perinteisen metsäteollisuuden toimijat ovat viime aikoina lanseeranneet luonnon monimuotoisuusohjelmia ja -tiekarttoja. Jatkossa tarvitaan toimenpiteiden vaikuttavuuden arviointitutkimusta. Metsäpolitiikkatutkimuksessa metsien käytön odotuksissa vastakkain ovat teollisen kasvun ja ympäristöhuolen näkökulmat. Metsien käyttöön on jo melko pitkään liittynyt ristiriitoja, jotka ovat tulleet vahvemmin metsäkeskusteluun uusien kansalaisryhmien toiminnan ja globalisaation myötä. Tutkimuksissa on kritisoitu myös poliittisen päätöksenteon tukeutumista perinteiseen puun teolliseen jalostukseen sen sijaan, että panostettaisiin myös sosiaalisen ja ekologiseen kestävyyteen sekä metsien monipuolisempaan käyttöön. Tutkimuksissa arvioidaan kansallisten metsäbiotalouden mahdollisuuksien toteutumisen vaativan ekologisen kestävyyden ottamista keskeiseksi lähtökohdaksi sekä teknologisten innovaatioiden laajempaa hyödyntämistä alueellisesti. Metsäbiotalouden tiedepaneelin politiikkasuositukset: 1. Metsien eri ekosysteemipalvelujen tuottamiseen tarvitaan nykyistä parempi tasapaino, jossa monipuolistetaan metsäbiotalouden yritystoimintaa, turvataan luonnon monimuotoisuusarvoja sekä kansalaisten arvostamia virkistys- ja hyvinvointihyötyjä. Metsien eri käyttötarkoitusten parempi yhteensovittaminen edellyttää päätöksenteon tietopohjan parantamista sen osalta, millaisilla ekosysteemipalveluiden tuottamisen yhdistelmillä saadaan yhteiskunnan kannalta paras kokonaistulos valtakunnallisesti ja alueellisesti. 2. Metsäbiotalouden hyväksyttävyyden näkökulmasta tarvitaan nykyistä laajempi ymmärrys metsäarvojen muutoksesta ja muutoksen nopeudesta. Tähän tarvitaan valtakunnallinen kansalaisille suunnattu metsäbarometritutkimus, jonka avulla voidaan tarkastella laajemmin metsien käytön hyväksyttävyyttä ja arvioida kansalaisten näkemysten alueellisia eroja. 3. Suomen monipuoliset metsästrategiat ja -ohjelmat kaipaavat rinnalleen lisää konkreettisia ohjauskeinoja luonto-, virkistys- ja ilmastoarvojen turvaamiseen ja lisäämiseen, kun metsänomistajilta odotetaan tulevina vuosina merkittäviä muutoksia metsien käytössä ja hoidossa. Metsäbiotalouden vahvistamisessa tarvitaan metsäomistajien neuvontapalvelujen monipuolistamista ja uudistamista asiakaslähtöisemmäksi, mikä tukee puun käytön lisäksi myös luonnontuotteisiin tai esimerkiksi virkistys- ja luontoarvoihin perustuvaa liiketoimintaa. Metsiin perustuvan liiketoiminnan monipuolistamisen ajurit ja esteet tulisi selvittää nykyistä tarkemmin. 4. Metsiä käyttävää yritystoimintaa tulisi ohjata nykyistä paremmin tunnistamaan liiketoimintamallien vaikutukset metsäympäristön laatuun, ja samalla metsäbiotalouden ympäristövaikutukset tulee ottaa laajemmin osaksi yritysvastuuta. Talousvaikutusten arvioinnin rinnalla yritystoiminnan luonto- ja ympäristövaikutuksia pitää ymmärtää ja arvioida jatkossa konkreettisemmin ja systemaattisemmin. 5. Metsäohjelmatyön rinnalle tulee kehittää paikallisia ja alueellisia yhteistoiminta- ja sopimisen malleja metsien luonto- ja ympäristöarvojen turvaamisen keinoista. Kun metsien pinta-ala on rajallinen, tulee metsien ekosysteemipalvelujen samanaikaisia hyötyjä etsiä nykyistä aktiivisemmin ja tehokkaammin metsien käytön suunnittelussa. Yksittäisten metsien käytön tavoitteiden ja metsäarvojen sijaan pitäisi tarkastella enemmän eri tavoitteita ja arvoja rinnakkain, ja ymmärtää paremmin niiden synergioita ja vaihtosuhteit

Fungal assemblages in predictive stream bioassessment : A cross-taxon comparison along multiple stressor gradients

Highlights • We compared fungi, invertebrates and diatoms in model-based stream bioassessment. • Fungal models virtually equaled the overall best model in precision and accuracy. • Fungi were superior in identifying streams degraded by multiple stressors. • Results strongly support the use of microbial communities in stream bioassessment.Degradation of freshwater ecosystems requires efficient tools for assessing the ecological status of freshwater biota and identifying potential cause(s) for their biological degradation. While diatoms and macroinvertebrates are widely used in stream bioassessment, the potential utility of microbial communities has not been fully harnessed. Using data from 113 Finnish streams, we assessed the performance of aquatic leaf-associated fungal decomposers, relative to benthic macroinvertebrates and diatoms, in modelling-based bioassessment. We built multi-taxon niche -type predictive models for fungal assemblages by using genus-based and sequence-based identification levels. We then compared the models’ precision and accuracy in the prediction of reference conditions (number of native taxa) to corresponding models for macroinvertebrates and diatoms. Genus-based fungal model nearly equalled the accuracy and precision of our best model (macroinvertebrates), whereas the sequence-based model was less accurate and tended to overestimate the number of taxa. However, when the models were applied to streams disturbed by anthropogenic stressors (nutrient enrichment, sedimentation and acidification), alone or in combination, the sequence-based fungal assemblages were more sensitive than other taxonomic groups, especially when multiple stressors were present. Microbial leaf decomposition rates were elevated in sediment-stressed streams whereas decomposition attributable to leaf-shredding macroinvertebrates was accelerated by nutrients and decelerated by sedimentation. Comparison of leaf decomposition results to model output suggested that leaf decomposition rates do not detect effectively the presence of multiple simultaneous disturbances. The rapid development of global microbial database may soon enable species-level identification of leaf-associated fungi, facilitating a more precise and accurate modelling of reference conditions in streams using fungal communities. This development, combined with the sensitivity of aquatic fungi in detecting the presence of multiple human disturbances, makes leaf-associated fungal assemblages an indispensable addition in a stream ecologist’s toolbox