Like the Dance Band on the Titanic - Trump Government's Environmental Actions

Tiistai 5.11.2019 klo 15:50 - Mikko Nikinmaa

In the news today one heard that Trump government had officially left the Paris Climate Accord. He had said this already when becoming president, but the accord stated that one can leave it first three years after signing, which is now. The reason for leaving the accord is, according to Trump, that it causes economic problems, and does not treat USA economically fairly. Similar reasoning is behind the government’s choices to remove environmental legislation in the US as much as possible. When California is suffering from the wildfires, which have now become a yearly feature, Trump government does not see the need for increasing environmental action, but says to Californians: “Stop whining, you are not in the need of federal funds.”

At the same time that Trump government is downplaying any Smog.pngneed for environmental actions because they disturb economy, Delhi in India is suffering from the worst smog ever, and it is estimated that the costs of the smog in India can be more than 100 billion €/year. Naturally, such costs do not disturb the economy, as any health costs are not paid by the companies involved in causing the problem, but by the health-care system. (One must admit, though, that in India much of the air pollution is caused by the lack of environmental legislation and largely caused by poor people burning anything to cook food and keep warm). This is overall a huge problem, companies all over the world can make profits without taking the environmental effects into account. A profound change should be made so that natural capital would be a part of any decision: if an economic action causes the deterioration of the environment, it should be financially compensated for.

But, Trump government is like the Dance Band of the Titanic, playing marching tunes (i.e. reversing needed environmental actions) while Titanic (i.e. the Earth) in approaching the iceberg (i.e. unstoppable environmental deterioration).

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: climate change, Paris Climate Accord, smog, air pollution

One Earth - Multidisciplinary Journals Emphasize the Earth's Limits

Maanantai 4.11.2019 klo 18:13 - Mikko Nikinmaa

 It is increasingly becoming apparent that the Earth has limits, as warned by scientists already in the 1970’s. The Club of Rome gave out the report Limits to Growth in 1974. Even before that the worries about the impact of increasing human population had been expressed (Paul R. Ehrlich, Population Bomb, 1968). However, marked media attention of the limits of the Earth has first been gained in the last couple of years because of climate change. The scientific world is now having new multidisciplinary journals. Cell Press (Elsevier) has started the journal One Earth, which in the editorial of inaugural issue says the following:

“Climate change is not the only grand challenge we face. One_Earth.jpgFood security, water scarcity, rapid urbanization, mass migration, environmental pollution, biodiversity loss, and societal inequalities are all intricately woven into the tapestry of environmental change. These are wicked problems, intertwined and related to societal, economic, political, and behavioral dynamics and not simply physical systems.”

Springer-Nature has plans of starting a similar journal. Common to the new initiatives is that they see the need to combine humanistic, social and economic studies to what has earlier only been the mandate of environmental scientists.  There is, indeed, a huge need for this, as the outset of economic theories and politics is continuation of growth. To change the outset to sustainability in the world with limits is needed, if we want to have a peaceful and orderly change to sustainable life. All too often one hears that “there are many opinions about climate change”, even though virtually all scientists studying climate-related phenomena agree on the topic. The different opinions are often those of people, who are focussing on one question they are familiar with, without noticing that the uncertainties caused by the phenomenon have been taken into account in the climate research. What is really worrying is that many of the problems have been known by fossil fuel industry for decades, but have been hidden in order to make big profits. Regardless, even if there were no climate change, the planet has limits, and the other challenges mentioned above remain.

What has long remained within the circles of environmental scientists, should now be discussed and implemented in economic theories and politics. Hopefully the multidisciplinary journals will be read by humanistic, social and economic scientists, and politicians. There are still possibilities to change attitudes from growth to sustainability, but it cannot be done without political and economic leaders.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: climate change, environmental pollution, sustainabbility, growth

Overuse of the Earth is the Problem: Climate Change is just a Symptom

Perjantai 1.11.2019 klo 18:38 - Mikko Nikinmaa

Climate change is a question that has filled the media because of its potential effects on all aspects of life on the Earth. In the coverage of climate change, it has become THE PROBLEM. If we can solve it, life can continue with small disturbances. In view of this, different technological solutions to combat carbon dioxide increase have been offered. Mainly they concentrate on stopping the use of fossil fuels, changing the food preferences, removing carbon dioxide from the air and stopping overconsumption. The good neIMG_20170801_0087.jpgws is that there are technological and societal solutions for stopping climate change without a need for drastic changes in everyday life – it only needs some adjustments. The worrisome problem is that there appears no sign of change in attitudes of economic leaders. In the recent report of World Economic Forum environmental questions were not even mentioned as factors to be taken into account, when considering economic development.

The bad news is that even if the presently gravest symptom of Earth’s overuse, the climate change, can be stopped as a result of technological advancements, that does not stop the real problem: the overuse of Earth. There are two major components of this, population growth and consumption growth. Population growth demands more food production, and the increasing population in the presently poor areas will want to improve their living standards closer to, e.g., Europe. However, the food production with present agricultural methods has decreased the fertile soil by 50-70 %. Also, the present type of food production requires insecticides, herbicides and other pesticides, and artificial fertilizers. Already with the present population the pesticide use causes decrease of beneficial insect populations, which are required for the growth of berries, fruits and many oil-producing plants. So one would need to revert to environmentally friendly agricultural production. The problem is that consequently the production will decrease and will be unable to feed the presently increasing population. Because the fertility of land decreases, also new areas need to be taken to agriculture. This is difficult, since most of arable land is already in use. The increasing population also needs more space, and consequently habitation takes agricultural land and forest. As a result biodiversity decreases.

With regard to consumption, it is difficult to decrease environmental pollution even if recycling and water treatment technologies are effective. There are always people, who do not follow good practises, and developing areas do not see the treatment of wastes and water purification as priorities. Consequently, environmental pollution continues to increase throughout the world. Both aquatic and terrestrial organisms will be affected.

Thus, one can say that even if there were no climate change, other drastic symptoms of Earth’s overuse would be in the news. The basic problem is that limitless growth is the basis of economy in a planet which clearly has limits.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: biodiversity, environmental pollution, population growth, agriculture

Hiilidioksidinielurahastot voisivat olla uusi vaihtoehto metsärahastoissa

Tiistai 29.10.2019 klo 11:26 - Mikko Nikinmaa

MTK on huolissaan siitä, että erilaiset rahastot ovat viime aikoina ostaneet metsiä. Ensimmäistä kertaa minun elämäni aikana Suomen Luonnonsuojeluliitto on suureksi osaksi samaa mieltä kuin MTK. Näiden kahden tahon syyt olla huolestuneita Puuovat kuitenkin poikkeavat: siinä missä Luonnonsuojeluliitto pelkää, että metsiin sijoittavien rahastojen myötä metsien hakkuut lisääntyvät rahastojen tuotanto-odotusten myötä, MTK pelkää, että metsätalouden tuottoja valuu ulkomaille.

Metsiin sijoittavat rahastot voisivat kuitenkin olla todellisia ilmastorahastoja, joiden päämääränä olisi lisätä hiilinieluja. Tämän kaltainen toiminta olisi suhteellisen vaivaton keino tehdä ilmastotekoja. Maailmanlaajuisesti on toimijoita, jotka esimerkiksi keräävät rahaa puiden istutukseen. Mikseivät Suomessa toimivat tahot ottaisi arsenaaliinsa metsien ostamista hiilidioksidinielurahastoina? Tällainen mahdollisuus helpottaisi esimerkiksi perintönä saatujen metsäpalstojen myyntiä. Valtio voisi tehdä oman osuutensa hiilidioksidinielurahastojen tukemiseen vapauttamalla niihin myydyt metsät perintöverosta. Tällöinhän ilmastoteosta ei valtiolle koituisi oikeastaan mitään kustannuksia, mutta se olisi ele, joka vähän muuttaisi mielikuvaa Suomen virallisen ilmastopolitiikan toimimisesta vain metsätalouden ehdoilla. Kun biotaloussuunnitelmat on ainakin minulle, joka muistaa 1960-1970-luvut, olleet kuin silloisten MTK:n tavoitteiden reinkarnaatio tekniikkojen kehitys huomioon ottaen.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: ilmastonmuutos, hiilinielu, metsätalous

Globalisaatio: välttämätön kestävälle kehitykselle

Lauantai 26.10.2019 klo 19:48

Globalisaatio on käsitetty vain talouden ilmiöksi, jossa yritykset pyrkivät maksimoimaan voittonsa siirtämällä tuotantonsa halpojen kustannusten alueille ja minimoimaan maksamiaan veroja erilaisia veroparatiiseja hyväksi käyttäen. Tämän vuoksi vastavoimana eri puolille Eurooppaa ja Pohjois-Amerikassa vahvistunut nationalismi, jossa kaikki maan ongelmat laitetaan globalisaation ja maahanmuuton syyksi.

Suomessa on tullut tavaksi syyttää Euroopan Yhteisöä ja maahanmuuttajia kaikista niistä vaikeuksista, joita meillä nykyisin on. Me teemme asiat hyvin, mutta kaikki ulkopuoliset tahot aiheuttavat ongelmat. Jos saisimme rajat kiinni ja voisimme IMG_20170725_0071.jpgtehdä kaiken ilman ulkopuolista häirintää, asiat saataisiin kuntoon. Tällainen ajattelutapa unohtaa kokonaan useita tosiasioita, joista ensimmäinen on se, että Suomi on vähäväkinen maa. Sen seurauksena kotimarkkinat eivät riitä mihinkään merkittävään teolliseen toimintaan, vaan Suomi elää viennistä. Jos kauppasopimukset tehdään kahdenvälisesti, Suomen pienuudesta johtuen suuremmat kauppakumppanit pystyvät sanelemaan ehdot, joilla käymme kauppaa. Lisäksi, kun puhutaan ympäristönsuojelusta, niin yleensä nationalistit sanovat, että Suomi on niin pieni, ettei meidän päästöillämme ole maailmanlaajuisesti mitään merkitystä. Suomessa myös hoidetaan luonnonsuojeluasiat hyvin – toisin kuin muualla.

Niinpä. Globalisaatio ajateltuna vain talouden – tai oikeastaan pääomien – lähtökohdasta onkin pääosin haitallinen ilmiö eikä vähiten sen vuoksi, että se on pitkälti nationalistisen populismin nousun takana. Huvittavaa on, että esimerkiksi Brexitin, joka mielletään nationalistiseksi ”päätösvalta EU:lta takaisin Britanniaan”-liikkeeksi, taustalla on omaisuutensa veroparatiiseihin kätkeneitä miljardöörejä. He eivät maksa puntaakaan veroa Iso-Britanniaan ja suurin syy Brexitin ajamiseen on, että EU on tekemässä lainsäädäntöä, mikä vaikeuttaisi verotuksen välttelyä. Mutta globalisaatio ajateltuna siten, että se olisi maailman elinkelpoisuuden varmistava lähtökohta, on välttämätöntä kestävän kehityksen ja täten myös Suomen pitkäaikaisen hyvinvoinnin kannalta.

Johtuen siitä, että Suomea ei voi täysin eristää muusta maapallosta ja siitä että maapallo on rajallinen, emme voi lähteä siitä, että ympäristön tilan muutokset muualla eivät aiheuttaisi ongelmia myös Suomessa. Itse asiassa Suomenkin ympäristön tilaan parhaiten vaikuttaisivat ne toimet, jotka antaisivat suurimman ympäristölle suotuisan muutoksen sijoitettua rahasummaa kohti. Melkeinpä tärkein toimi, joka voitaisiin tehdä, on sijoittaa rahaa koulutukseen ja naisten asemaan kehitysmaissa. Nämä ovat kaikkialla osoittautuneet tehokkaimmiksi keinoiksi laskea lisääntyvyyttä. Väestönkasvu ja halu elintason nousuun ovat kaikkien ympäristöongelmien perimmäinen syy rajallisella maapallollamme.

Kehitysavun lisääminen ympäristön tilaa parantaviin toimenpiteisiin olisi juuri sitä maahanmuuttajakysymyksen hoitamista lähtöalueella, jota perussuomalaiset ovat ajaneet. Mikäli tilanne kansainvaelluksen lähtöalueilla saataisiin parannetuksi, koko maahanmuuttajakysymys pienenisi niin, ettei sen varjolla pääsisi mielipidetiedustelujen kärkeen. Lisäksi voitaisiin koko maahanmuuttokysymyksessä ottaa tavoitteeksi se, että tänne otettaisiin ensi sijaisesti naisia ja lapsia. Tämä korvaisi Suomen alhaisen syntyvyyden ja lähtökohtaisesti mahdollistaisi sen, että maahanmuuttajien kotoutuminen sujuisi hyvin. Tärkeää olisi, että mahdollisimman nopeasti työikäiset ihmiset pääsisivät töihin ja tuntisivat olonsa tervetulleeksi. Valitettava osoitus siitä, että työhön pääsy riippuu etnisestä taustasta tuli näkyviin tutkimuksessa, jossa lähetettiin työhakemuksia eri kansallisuuksien sukunimillä. Mahtava ero oli työhaastatteluihin kutsutuissa kantasuomalaisten ja somalisukunimien välillä. Tämä ero on siinä mielessä kauhistuttava, että suuri osa somalisukunimisistä on syntynytkin Suomessa. Vaikka olenkin sitä mieltä, että maahanmuuttajien pitäisi tuntea olevansa tervetulleita, olen myös sitä mieltä, ettei meidän pidä hyväksyä machokulttuuria. On lähdettävä siitä, että naiset ja miehet ovat tasa-arvoisia. Tämän vuoksi maahanmuuttajiksi pitäisi ottaa ensisijaisesti naisia ja lapsia (tai jos perheitä, tulisi korostaa sitä, että miehen pääsy Suomeen perustuu siihen, että hän on vaimon ja lapsien mukana).

Kun ennen kaikkea perussuomalaiset sanovat, että Suomen aiheuttamat päästöt ovat niin pienet, ettei niillä ole maailmanlaajuisesti mitään merkitystä ja samaan aikaan ovat EU-vastaisia ja sanovat, ettei Suomi voi tehdä sellaisia päätöksiä, jotka vaikuttavat teollisuuden kilpailukykyyn, he unohtavat, että EU on yksi suurimmista taloudellisista mahdeista maapallolla. EU pyrkii aikaansaamaan yhtenäiset ympäristövaatimukset koko yhteisön alueella. Lisäksi EU:n painoarvo neuvotteluissa ympäristömääräyksistä maailmanlaajuisesti on varmaan lähes satakertainen pieneen Suomeen verrattuna. Näin ollen EU voi vaatia kaikissa neuvotteluissa, että Euroopan vaatimia ympäristömääräyksiä sovelletaan myös kaikkialla siellä, mitkä maat haluavat myydä tuotteitaan Eurooppaan. Tämä tietysti edellyttää, että globalisaation lähtökohdaksi tulee kestävä kehitys eikä yritysten voitontavoittelu.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: Kehitysapu, ympäristönsuojelu, maahanmuutto, Euroopan Yhteisö

Mainoksissa kaikki on ekologista

Torstai 24.10.2019 klo 9:58 - Mikko Nikinmaa

Viime aikojen mainoslauseissa minun huomioni on ruvennut kiinnittymään siihen, että kaikkea mainostetaan ekologisena. Myös päättäjien puheissa tuntuu, että kaikki ratkaisut tehdään "ekologiset näkökohdat huomioiden". Jaa, kunpa molemmat olisivatkin totta.

Mutta totuus on kaukana mainoslausesta tai juhlapuheista. Tämä näkyi esimerkiksi siinä, kun Aalto-yliopiston kansantaloustieteilijät tekivät arvion siitä, miten liikenne saataisiin hiilineutraaliksi 2030 mennessä. Puuttumatta muuhun, yksi asia nosti karvani pystyyn. Kun näytti siltä, ettei esitys saanut kannatusta, juontaja kysyi: "Onkohan tavoite tehty liian tiukaksi?" Siis, me päätämme, mitä on asetettava tavoitteiksi ja ympäristön muutokset joustavat aikataulujemme mukaan. Toinen minua kovasti ärsyttävä juttu on se, että lähtökohtaisesti muiden pitäisi tehdä muutoksia ja taloudellisia uhrauksia, mutta meidän Suomessa ei mitään, kun "Me hoidamme asiat jo nyt hyvin". Kuitenkin, jos kulutus kaikkialla maapallolla olisi yhtä suurta kuin meillä, luonnonvarojen käyttö kaksinkertaistuisi.

Mutta sitten mainontaan. Yhdessä mainoksessa puhuttiin ekologisesta puuvillasta. Vaikka minunkin vaatteeni ovat pääasiassa puuvillaa, siitä ei parhaalla tahdollakaan saa ekologista. Tuo Pohjois-Amerikan orjuuden pääsyy, nykyisin vedenimijä ruokakasvituotannolta ja hyönteismyrkkyjen suurin käyttökohde voisi muka olla ekologinen? Puuvillatuotannon seurauksena kuolee miljoonia lintuja vuodessa. Jo tällä hetkellä olisi haluttaessa suurin osa puuvillasta korvattavissa puukuidusta tehtävällä kankaalla - se olisi paljon ekologisempaa ja jos maailmanlaajuisesti ekologisen puuvillan mainostamiseen käytetyt rahat siirrettäisiin puukuitukankaan kehittämiseen, voitaisiin sangen nopeasti päästä tilanteeseen, jossa puuvillatuotannon ekologiset haitat olisivat pieniä.

Sitten ekoturismi. Matkailija voi aluksi lentää Buenos Aitesiin ja lähteä sitten sieltä Antarktiksen risteilylle. Näiden ekoturismiristeilijöiden päästöt ovat merkittävin Antarktiksen vesen pilaaja eikä lentäminen Euroopasta Argentiinaankaan aivan päästötöntä ole. Vaikka tämä onkin ääriesimerkki, matkailu eksoottisiin luontokohteisiin aiheutta kaikkialla merkittävän ekologisen kuorman, josta voisi helposti tinkiä.

Tässä oli vain pari esimerkkiä, mutta niitä näkee mainoksissa enenevässä määrin. Valitettavasti on niin, että päämääränä ekologisuuden käytössä mainonnassa on kulutuksen lisääminen, mikä sellaisenaan on ei-ekologista. Ekologinen vaihtoehto olisi kulutuksen vähentäminen.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: hiilijalanjälki, ympäristön saastuminen, matkailu, kulutus

The Seas and Climate Change

Tiistai 22.10.2019 klo 15:57 - Mikko Nikinmaa

When one talks about climate change, one quite often forgets the 75 % of earth, the seas. The seas hold 50 times the carbon dioxide that the atmosphere has, and has absorbed about 30 % of the heat that has been generated in the past decades. Further, the carbon taken up by organisms is not rapidly released to the atmosphere as happens with terrestrial decomposition, but sinks to the bottom of the sea when the organisms die. It can take thousands of years before the carbon returns to atmosphere. The seas have consequently buffered much of the anthropogenic carbon dioxide production. In fact, the cumulative human emissions starting from the beginning of Industrial Revolution represent only about a percent of the total amount of carbon within the oceans. Thus, we would not have any problem, if all the anthropogenic carbon could be absorbed in the ocean.

Unfortunately, more than half of the extra production of carboWhite_Cliffs_of_Dover_NEW.jpgn dioxide by humans remains in the atmosphere. Further, the changes occurring in the seas decrease its effectiveness in buffering carbon dioxide loads, and the carbon dioxide uptake itself causes ocean acidification with difficult problems for oceanic organisms. Coral bleaching is the event that has received most attention as a result of climate change, but all the animals with calciferous shell (shell composed mainly of calcium carbonate) are increasingly having problems in shell formation as the oceans are cidified. This decreases the removal of carbon from the atmosphere, as dead invertebrates with calcium carbonate shells sink to the bottom of the sea, whereby the carbon is removed from atmospheric circulation for thousands of years. Ocean acidification also causes sensory problems for fish; the ecological consequences of this are not known. Another major problem associated with the seas is that the solubility of garbon dioxide decreases with increasing temperature. Thus, the water in temperate areas can hold much more carbon dioxide than tropical seas – this can be seen as a good feature, as temperate areas have produced most carbon dioxide, which has partially been absorbed by the ocean. However, the problem with climate change is that the sea water temperature increases everywhere, and consequently the ability of water to absorb carbon dioxide decreases. This can speed up temperature increase by increasing the amount of carbon dioxide left in the atmosphere, and cause a vicious circle: temperature increase results in less carbon dioxide contained in the water, consequently temperature increases further and decreases the carbon dioxide holding capacity. Also, the (mainly microscopic) algae of the oceans account for approximately half of the photosynthetic carbon dioxide fixation. The removal of carbon dioxide by algae has decreased by 10-20 % during recent years, probably because of aquatic pollution. This also contributes to climate change, and about as much as the recent changes in forestation.

As possibilities for removing carbon dioxide with the help of oceanic properties two solutions have been advocated. Both may have undesirable ecological consequences, and should not be used. First, the growth of algae in most parts of oceans is limited by iron availability. Thus, fertilizing the water with iron salts  could result in increased algal growth and removal of carbon dioxide by algal photosynthesis. The question here is that the ecosystems have evolved millions of years with low iron availability. What will a marked increase in iron availability do to the organisms in the ecosystem. Second, carbon dioxide could be pumped to deep in the oceans. At high pressures of ocean depths, carbon dioxide would remain as liquid. However, the organisms living in water above the liquid carbon dioxide will encounter hypercapnia to which they are not adapted. Again, the consequences to the ecosystem are unknown. Instead of increasing carbon dioxide removal, one should decrease its production.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: carbon dioxide, ocean acdification

Agricultural land use: unvegetated fields result in both erosion and carbon dioxide liberation

Sunnuntai 20.10.2019 klo 19:34 - Mikko Nikinmaa

The usual way of producing agricultural products: crops, potatoes, vegetables etc., is to plough and harrow the land and use artificial fertilizers. This leaves the land uncovered by plants for a long period of time, which leaves the soil vulnerable: rain and wind can remove organic material, and the fertility of soil decreases. The major reason for soil fertility is the organic material of soil, which recovers after cultivation, if the land remains covered with plants for a long period of time. However, the present agricultural practises do not allow adequate time for soil recovery, even though in principle the land fertility is a renewable resource. The land erosion results in decreased food production to increasing human population, and the need to clear forest to food production.

The decreased land fertility is not the only problem. The plant/grass-covered soil contains  huge amount of organic carbon, which is liberated as carbon dioxide when the soil is ploughed and harrowed, and the soil is without vegetation. The most pronounced carbo dioxide liberation occurs, when bog/marsh soil is dried. This increases respiration, i.e. carbon dioxide production, of soil (micro)organisms. This is particularly worrisome in Finland, as marshes have been dried to farmland, and as peat is extracted for energy production. Both cause disproportionate liberation of greenhouse gases, in fact, energy production using peat is climatewise worse than using coal.

This actually brings about the fact that if cattle is reared so that the animals feed out on grassland, the climate effect of cattle-based  products is much smaller than if the animals do not feed out on grass.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: climate change, agriculture, cattle, food production, peat

Fashion largely determines what is studied in (aquatic) toxicology

Perjantai 18.10.2019 klo 17:37 - Mikko Nikinmaa

I finished as editor-in-chief of Aquatic Toxicology at the end of July after 14 years. During that time, I have handled more than 6000 manuscripts, which makes it possible to evaluate, what the scientists are studying. It also gives an indication about what is funded, since adequate funding is a prerequisite of being able to carry out the research. Overall, I must say that I am disappointed, since it appears that the funders mainly support fashionable topics, and scientists are naturally willing to do what gives them funding. Associated with this is the positive correlation between fashionable topic and the impact factors of journals. If you have many articles in a journal on a fashionable topic, its impact factor increases, even if the real environmental relevance of the work were poor. I present some major problems, which are the result of trying to do fashionable things instead of thinking already at the outset, what the real environmental relevance of the studies is.

First, it seems that using the newest possible methodology enables you to do work, which has little importance, and still get funded. In the past 15 years the -omics methods have increasingly been utilized by environmental toxicologists. Although they give new possibilities, if properly interpreted and utilized, their improper use is common, and many conclusions are faulty. Most studies use a very small number of organisms, typically 3. This is far too small number for any conclusions with natural populations of animals, especially as their environmental responses may involve changes in variability. I suppose everybody accepts that the responses to toxicants depend on the functions of proteins and their disturbances. Yet, most studies forget this, and based on real-time PCR, microarray or RNA-seq data, which show an increase in steady-state mRNA level conclude that the function encoded by the gene studied has increased. However, this need not be so: if the protein activity decreases because of the action of a toxicant, transcription is increased as a compensatory response. Yet, even after the compensatory response, protein activity may be reduced. In fact, some studies have seen this happening, but have not indicated this obvious explanation just being surprised of the finding. While the above concerns the commonly used transcriptomics, one can find problems with proteomics and metabolomics also. Basically, since toxicants can only affect organisms, if they disturb some functions, functional measurements are required. The -omics data help in finding the genes and consecutively functions, which may be affected. The reason why this is seldom done is twofold: functional measurements are time-consuming, and it is hard to make them high-throughput; the methodology is usually classical and does not attract funders as the use of fancy methodology does.

Second, nanotoxicology was in fashion a couple of years back. Between 2010 and 2015 one could publish virtually anything showing that nanomaterials can be toxic. In most cases, the amount of nanomaterial used has little bearing to what the environmental levels are or may be in future. Yet, relating the toxic actions to nanoparticles to their environmental occurrence is virtually undone. I fear that the same is happening with the new fashionable topic: microplastics. Horror stories are told about the effects of microplastics. Yet, virtually nothing is known about the effects of environmentally occurring levels of microplastics on the function of organisms.

Third, climate change and interactions of toxicants with temperature or oxygen level, or other environmental variables has hitherto been understudied. This knowledge gap is presently being filled. However, a significant problem remains, and most studies do not even indicate its existence. The studies are typically short, often 1-20 days, and the temperature, carbon dioxide or oxygen level change are typically imposed with virtually no lag time using values expected to occur a hundred years from now. This means that the stress levels in the studies are completely different from naturally occurring ones.

Finally, we are suffering from the tyranny of the mean. Virtually always a toxicological response is considered to be a change in the mean of a parameter. Changes in variance are virtually never considered as a toxicological endpoint. One is considering the heterogeneity of data only as determining if data transformation is needed for statistical testing. Yet, when I went over many toxicological studies, I observed that in most of them variability changed without a change in mean. In those cases, variability is undoubtedly a more sensitive indicator of a toxicological response than the mean. We have pointed out the possible importance of variability as a toxicological end point (Nikinmaa, M., Anttila, K. Individual variation in aquatic toxicology: not only unwanted noise. Aquatic Toxicology 207, 29-33; open access)

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: nanotoxicology, microplastics, omics

Nobel Prize for Oxygen Sensing and Hypoxia: the Environmental Relevance of Phenomena

Tiistai 8.10.2019 klo 9:37 - Mikko Nikinmaa

One of the most conspicuous changes that occur in the aquatic environment is the increasing occurrence of hypoxic areas. The Nobel Prize in Physiology and Medicine is this year given to three scientists, Kaelin, Ratcliffe and Semenza, who have studied and discovered the mechanism of how oxygen deficiency controls gene expression in man. Compared to air-breathers, fish and other aquatic animals must get by with 1/30th of the oxygen concentration. They are further faced with marked variations in oxygen level both daily and seasonally (or unknown periods of time). Further, since fish are poikilothermic, temperature changes affect their oxygen requirements conspicuously.

The oxygen sensing and transport system of fish must therefore be more vHIF.bmpersatile than that of mammals. We have studied the oxygen sensing and hypoxia-inducible factor (HIF) system, i.e. the phenomena now awarded Nobel Prize, since the late 1990’s. First, we observed that hypoxia-inducible factor was present in cells already in normal venous oxygen tension, although it increased in hypoxia (in humans and laboratory rodents it is only found in hypoxic conditions). Second, we observed that although the hypoxia-inducible factor level was controlled posttranscriptionally, also gene transcription could be modified. The HIF transcription depended on the number of hypoxic bouts experienced by the animal (in humans the control of HIF level occurs posttranscriptionally). Finally, we observed that HIF level was affected by temperature (something that is irrelevant for us homeotherms). These facts, together with the observations of interactions between HIF and circadian rhythms and environmental pollutants show that the system given the Nobel Prize for is more versatile in poikilothermic water breathers than humans.

Given that oxygen is a limiting factor in aquatic environment, it is no surprise that HIF system in fish has evolved differently in different fish groups depending on their oxygen requirements. In continuation, the possibilities of fish to adapt to climate change and environmental pollution are markedly affected by what their HIF system is. Thus, the Nobel Prize winning studies have a significant environmental angle. This has been reviewed to some extent in Nikinmaa, M. and Rees, B.B. (2005) Oxygen-dependent gene expression in fishes. Am. J. Physiol. - Regul. Integr. Comp. Physiol. 288, 1079-1090 and in Prokkola, JM and Nikinmaa M (2018) Circadian rhythms and environmental disturbances - underexplored interactions. J. Exp. Biol. 221, jeb179267. The evolution of HIF system in animals was explored in Rytkönen KT et al (2011) Molecular Evolution of the Metazoan PHD–HIF Oxygen-Sensing System. Mol. Biol. Evol. 28: 1913-1926.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: climate change, temperature, hypoxia, evolution, environmental pollution

Heat and Carbon Dioxide Absorption of the Seas; How Long Can it Help Us?

Sunnuntai 6.10.2019 klo 17:53 - Mikko Nikinmaa

Reading the IPCC Special Report on “The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate”, a couple of things, which can have important effects, have got very little attention in the news. The news have mainly concentrated on melting ice and sea level rise, but the role of oceans hitherto taking up most of the carbon dioxide and heat can become a significant problem in the future, if it starts to reach the limit.

First, the oceans have absorbed much of the heat. This may lead to the following consequences. The temperature increase and temperature variations are a major contributor to the hurricanes and typhoons, and to the increase in their strength. Further, the aggravated temperature changes in the oceans will influence the rains, their strength and predictability. The second major effect of heat uptake by the oceans is that it increases the temperature of the surface water. This, together of the melt water from the glaciers, decreases the density of surface water and increases stratification. Since mixing of water is necessary for proper oxygenation, it is no surprise that oxygen-minimum zones in oceans have recently increased in area. The lack of oxygen decreases the habitats available for fish and other marine animals. Increased stratification and decrease Valimeri.jpgin temperature difference between tropical and polar areas will also reduce the generation of water currents, e.g. the Gulf stream, which partially maintains the favourable climate of Europe. Finally, if the heat capacity of oceans is exhausted, for the same amount of heat energy an increase of air temperature becomes   larger.

The absorption of carbon dioxide in the oceans acts like any other carbon dioxide sink by decreasing the amount of carbon dioxide free in atmosphere thereby decreasing temperature increase. However, an increase of temperature decreases the solubility of carbon dioxide in water. Thus, the heat absorption by the sea will decrease carbon dioxide absorption, and decrease the role of the ocean as carbon dioxide sink. In addition, carbon dioxide causes ocean acidification. Ocean acidification causes problems for all the animals with calcium carbonate shells. Calciferous shell production is made more difficult, and since the shells have carbonate, their reduced production and sinking of dead animals to sea bottom will further reduce carbon dioxide removal. In addition to effects on calcification, ocean acidification has effects on, e.g., sensory and other functions of fish  (Cattano et al 2018. Living in a high CO2 world: a global meta‐analysis shows multiple trait‐mediated fish responses to ocean acidification. Ecological Monographs 88, 320-335; Esbaugh 2018. Physiological implications of ocean acidification for marine fish: emerging patterns and new insights. J. Comp. Physiol 188B, 1-13; Tresguerres and Hamilton 2017. Acid–base physiology, neurobiology and behaviour in relation to CO2-induced ocean acidification. Journal of Experimental Biology 220, 2136-2148). We have written an overview of the effects of ocean acidification on animal function (Nikinmaa M and Anttila K. 2015. Responses of marine animals to ocean acidification. In: Climate Change and Marine and Freshwater Toxins, Botana, LM, Louzao, C and Vilarino, N (eds.) De Gruyter: Berlin, pp. 99-123).

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: climate change, ocean acidification

Good News - the Number of Children in the World Is Decreasing

Lauantai 5.10.2019 klo 16:18 - Mikko Nikinmaa

First, I need to point out that I like children, and the future of mankind depends on an adequate number of children. However, population growth is the root of all environmental and climate problems we have. It was quite shocking to see, for example, a picture where world population change and change of energy consumption were both included. The two figures could have been superimposed. This is because during recent years the energy consumption in areas with high energy use has decreased, but in developing countries every additional person increases the (per person small) energy consumption.

In view of this, the recent report that the number of children has decreased in every part of the world is really something positive. This opinion is opposite to the worry that the proponents of continuous growth preach. According to them the population needs to grow in order to guarantee future well-being. However, isn’t the outset behind limitless growth untenable? For continuing until eternity, it would require that there are no limits in the earth’s resources. The climate change, environmental pollution, erosion and decrease of suitable agricultural land, overfishing, and biodiversity loss all indicate that we have reached the limits of the earth. Since it is largely caused by increasing human population, any decrease and even stop of population growth is welcome.

It is even more welcome that population is starting to shrink in industriIMG_20170803_0028.jpgalized countries. This is because every person in, e.g., Europe uses a given amount of resources 5-10 times faster than a person in Asia or Africa. Thus, a modest population increase in Africa and a small population decrease in Europe will mean an overall decrease in resource use. However, the closer the gross national product in African countries gets to that of European and North American countries, the smaller the possible effect is.   

In view of the above considerations we need to start thinking in global (environmental) terms. Putting walls between nations and thinking nationalistically is the worst we can do – since none of the environmental problems and their consequences follow national boundaries. It is further important to note that even if population growth already decreases, without additional measures the world population increases another hundred years. Because of this, the two measures which are the most effective means of decreasing birth rate, improving education and women’s status, should be in the centre of any developmental aid. One cannot and must not accept patriarchal aspects of culture: people should be treated equal regardless of their gender, colour, ethnicity or disability.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: population growth, resource use, climate change

Dohan yleisurheilun MM-kisat - nyt katkesi kamelin selkäranka

Tiistai 1.10.2019 klo 11:43 - Mikko Nikinmaa

Olen aina ollut innokas penkkiurheilija. Viisikymmentä vuotta sitten heräsin keskellä yötä katsomaan Meksikon olympialaisissa yleisurheilun karsintakilpailuja ja olen varmaan katsonut suunnilleen kaikki televisioidut jalkapallon MM-kisojen ottelut 1966 Lontoon kisoista lähtien. Mutta kaikelle tulee näköjään loppu. Ja se loppu tuli nyt yleisurheilun MM-kisojen katsomisen osalta.

Olen jo pitkään tiedostanut, että huippu-urheiluun liittyy paljon luonnonvarojen tuhlailua ja piirteitä, joita emme mitenkään voi yhdistää ilmastomuutoksen vastaiseen taisteluun. Siitä huolimatta olen horjunut periaatteistani ja katsonut hyvää viihdettä – sillä sirkushuvejahan kaikki urheilu on. Enkä ole horjunut periaatteistani yksin. Kun yleisurheilun MM-kisat olivat viimeksi Lontoossa, katsojia oli kymmenen päivän kuluessa 750 000. Siihen verrattuna päivittäiset muutama tuhatta katsojaa Dohan kisoissa tuntuu naureIMG_20170729_0016.jpgttavalta. Paikallisia kiinnostavat kameliratsastuskilpailut enemmän. Ei edes katsojien vähäisyys olisi viimeinen naula arkkuun, mutta stadionin energiankulutus on. Kun Quatarin lämpötila tällä hetkellä on nelisenkymmentä astetta niin urheilijoiden suorituspaikat – eli koko avoin stadion – ilmastoidaan. Stadionin suorituspaikkojen lämpötila lasketaan suunnilleen viisitoista astetta ympäröivän ilman lämpötilasta. Suomessa on sanonta, että lämmitetään harakoille, kun talojen lämmitystä menee hukkaan. Ehkä Dohassa sitten jäähdytetään kameleille. Avoimen stadionin jäähdytys on suunnilleen sama, kuin täällä yritettäisiin lämmittää hiihtokisojen ulkokatsomot niin lämpimiksi, ettei talvitakkia tarvitsisi. Ja miten jäähdytys sitten tehdään: totta kai öljyvaltiossa öljyä käyttäen. Yleisurheilun MM-kisojen kymmenessä päivässä tuottama hiilidioksidipäästö fossiilisia polttoaineita käyttäen ei ole mitätön.

Urheilujohtajat puhuvat aina siitä, ettei politiikkaa ja urheilua pidä sotkea toisiinsa. Ehkä näin. mutta toisaalta erilaisia kisoja ei pitäisi saada lahjomalla. Ja näin on ilmeisesti käynyt niin tämänhetkisten yleisurheilun MM-kisojen ja parin vuoden päästä olevien jalkapallon MM-kisojen osalta. Jos oikeudenmukaisuuden periaatteita olisi näissä MM-kisoissa noudatettu, olisivat lähes kaikki joukkueet boikotoineet kisoja. Tämä olisi tervehdyttänyt kisojen hankintaa osoittaen, että lahjomalla saatujen kisojen tyhjille katsomoille ei tulla urheilemaan. Onneksi en ole nuori huippu-urheilija, koska siinä tapauksessa en olisi kisoihin lähtenyt, vaikka olisin ollut maailmantilaston kärjessä, kolmesta syystä: 1. Kisojen aiheuttama hiilidioksidikuorma on järjetön, 2. Kisat on saatu lahjomalla, 3. Suorituspaikkoja rakentaneet siirtotyöläiset ovat olleet orjien asemassa.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: ilmastonmuutos, fossiliset polttoaineet, yleisurheilun mm-kisat

Meillä on ongelma

Keskiviikko 25.9.2019 klo 19:47 - Mikko Nikinmaa

Helsingin Sanomien kysely ilmastoasioista toi esiin ongelman, jonka vuoksi merkittäviä toimia on vaikea tehdä. Vaikka puolet ihmisistä haluaisikin Suomen olevan ilmastoteoissa edelläkävijä, toinen puoli väestä on sitä mieltä, että ilmastonmuutoksesta puhuminen on turhaa vouhotusta eikä edes perustu tosiasioihin. Tämä toinen puoli pitää päänsä vaikka kuinka näytetään kuvia arktisen jääpeitteen pienenemisestä, vaikka lämpötilan nousua ei voi kiistää ja vaikka Alpeilta tuskin jäätiköitä enää löytyy. Kun näin suuri osa väestöstä kieltäytyy uskomasta tosiasioihin, on vaikeata tehdä päätöksiä – niitä kun suuri joukko äänestäjäkuntaa vastustaa. Ja jos epämiellyttäviä ilmastopäätöksiä tekee, voi seuraavissa eduskuntavaaleissa olla jyrkästi ilmastomuutosvastainen eduskuntaenemmistö.

Tällainen tilanne ei ole vain Suomen ongelma, vaan kaikkein pahimpana tilanne on tullut näkyviin Yhdysvalloissa sen jälkeen kun Donald Trump valittiin presidentiksi. Hänen ja Suomenkin menneisyyden vankien mielestä ympäristö ei saa asettaa mitään rajoituksia taloudelle. Tästä luin äskettäin vitsin, jossa kovan linjan taloustieteilijä toteaa: ”Maapallon muuttuminen elinkelvottomaksi on vain asia, jonka joudumme hyväksymään menestyvään talouteen pyrkiessämme.”

Niinpä. Kun ympäristöön eniten vaikuttavat ratkaisut olisivat hallituksen määräyksiä, niiden tekeminen on vaikeaa niin kauan kuin suuren osan ihmisistä mielestä ympäristöasiat ovat vain viherpiipertäjien vouhotusta ilman todellisuuspohjaa. Ja valitettavasti en usko, että nämä tosiasioista piittaamattomat ihmiset hyväksyvät tekojen tarvetta ennen kuin muutokset ovat korjaamattomia.  



Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: ilmastonmuutos, talouselämä

On ihan sama mitä polttaa jos tuotetun hiilidioksidin poistaa

Tiistai 24.9.2019 klo 13:53 - Mikko Nikinmaa

Kaikki polttaminen tuottaa hiilidioksidia ja savukaasuissa on erilaisia pienhiukkasia. Niinpä periaatteellisena lähtökohtana pitäisi olla sen, että mikä tahansa poltto on ilmastoa lämmittävää. Hiilidioksidia poistuu ilmakehästä, kun kasvit ja levät sitä yhteyIMG_20170810_0082.jpgttävät. Jos tämä on lähtökohta, niin puun poltto, turpeen käyttö ja fossiiliset polttoaineet, maakaasu, öljy ja kivihiili, ovat täsmälleen toistensa kaltaisia. mikäli jokainen tuotettu hiilidioksidilitra poistetaan ilmakehästä esimerkiksi puita istuttamalla. Olisi sangen helppoa laskea, miten paljon kasvillisuuden tulee yhteyttää, jotta tuotettu hiilidioksiditonni tulee syödyksi. Energian tuotantomuodoista tuuli-, vesi- aurinko- ja aaltovoima ovat täysin päästöttömiä.

Myös kaikki kasvipeitteiset pellot kuluttavat hiilidioksidia. Kun lisäksi niistä vapautuva fosforin määrä on paljon pienempi kuin kynnöspelloilta, tulisi ympäristösyistä maksimoida aika, jolloin pelloilla kasvaa jotakin. Paksu juurikerros ja eloperäinen maa on myös suuri kasvihuonekaasujen varasto, mitkä muokkauksen yhteydessä vapautuvat ilmakehään.

Siis, istuta puita jos ajat autolla ja anna lähiympäristössäsi kasvien vallata maa. Kasvipeitteen lisääminen voi myös lisätä alueen sateisuutta, mikä puolestaan lisää kasvien  kasvua ja hiilidioksidin kulutusta. Tämä voi johtaa positiiviseen kierteeseen.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: ilmastonmuutos, metsätalous, turve, maatalous

Phenotypic plasticity- a key to environmental responses

Maanantai 23.9.2019 klo 16:54 - Mikko Nikinmaa

We have argued that individual variability is very important in responses to toxicants, not just unwanted noise (Nikinmaa and Anttila 2019. Individual variation in aquatic toxicology: Not only unwanted noise. Aquatic Toxicology 207, 29-33; the article is open access, so everyone is free to read it). Reading all the work nowadays with the outset that plasticity is integral to environmental responses convinces me more and more that plasticity of the responses of animals and individual variability are very much overlooked features in how animals can tolerate environmental changes. Just recently, scientists from Israel (Segev et al 2019. Phenotypic plasticity and local adaptations to dissolved oxygen in larvae fire salamander (Salamandra infraimmaculata). Oecologia 190, 737-746) exposed salamander larvae from stream and pond environment to normoxia and hypoxia. The hypothesis was naturally that, since stream larvae never get exposed to hypoxia whereas pond larvae do, pond larvae would respond more to hypoxic conditions than stream larvae. A simple measure of responding, a change in gill size was taken. However, the results show that regardless of the origin of the larvae, the gill size change between normoxia and hypoxia was the same. This is possible only if the animals can respond plastically to oxygen level. If plasticity is great, and is maintained, genetic changes are not required for environmental responses. In fact, genetic changes are a worse alternative than large plasticity within a genotype, since variation achieved by genetic heterogeneity will decrease as soon as conditions are such that some genotypes of the population will not tolerate them. That will not happen, if the variance is a property of one plastic genotype.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: environmental adaptation, variability, hypoxia

Autoilu - miten päästä menneisyyden painolastista kestävään kehitykseen

Sunnuntai 22.9.2019 klo 12:10 - Mikko Nikinmaa

Kun olin lapsi, menimme kilometrin päähän valtatien varteen odottamaan, että amerikkalainen autokaravaani kulkisi ohitse. Myöhemmin auto ja sen omistaminen leimasivat koko toisen maailmansodan jälkeen syntyneen sukupolven elämää. Ennen muinoin kaikki käyttivät joukkoliikennettä. Olen esimerkiksi käyttänyt bussivuoroa Helsinki-Göteborg. Mutta kun rikastuimme, kaikki ostivat oman auton. Tuulilasista ja Tekniikan Maailmasta luimme autoarvostelut ja kuolasimme, kun katsoimme autonäyttelyistä otettuja kuvia hienoista autouutuuksista. Samaan aikaan kun omasta autosta tuli kaikkien normi, joukkoliikenne kuihtui: missä ennen kulki kolmen eri bussiyhtiön linjoja vähintään puolen tunnin välein, menee nyt yksi bussi aamulla koululaisia vieden ja toinen iltapäivällä koulun loputtua.

Totisesti olemme eläneet yksityisauton aikaa ja se on monessa suhteessa helpottanut elämää: on voinut lähteä ja tulla milloin on halunnut, kaupoista on voinut tuoda hankalasti kuljetettavia ja painavia tavaroita sekä asuinpaikalla ei ole ollut suurtakaan väliä, kun autolla on päässyt tarvittaviin paikkoihin. Mutta perinteisestä yksityisautoilusta on nyt tullut menneisyyden taakka, mikä estää kehitystä ympäristö- ja ilmastoystävällisempään suuntaan.

Oikein hätkähdin, kun luin lauantain Helsingin Sanomia. Lehden lauantai-osiossa on edelleen auto-osa. Ja siinä auto-osassa käsitellään autoa pääasiassa auton ostamiseen liittyvästä näkökulmasta. Tietysti voidaan väittää, että auto-osa on tärkeä tuomaan sähköautoja ym. tulevaisuuden ratkaisuja esiin, mutta koko lähtökohta yksityisautoilun ihailusta on kestävän kehityksen kannalta väärä. Autojen haitat eivät nimittäin rajoitu päästöihin, joiden merkityksestä voidaan kiistellä, vaan niihin liittyy kolme täysin käyttövoimasta riippumatonta ongelmaa.

Ensinnäkin maankäyttö – tiet vaativat paljon tilaa, sitä enemmän mitä enemmän autoja teillä liikkuu. Eurooppalaisissa kaupungeissa on usein tiiviit keskukset – ne kun rakennettiin ennen autojen aikakautta, mutta amerikkalaisissa kaupungeissa, jotka on rakennettu autoilun ehdoilla, voi olla mahdotonta päästä haluamaansa paikkaan ilman autoa. Eivätkä autojen aiheuttamat maankäytön ongelmat rajoitu vain kaupunkeihin, vaan maailmanlaajuisesti tiet vievät merkittävän osan muihin tarkoituksiin soveltuvasta maasta. Teiden ja autoliikennettä helpottavien muiden ratkaisujen aiheuttamia kustannuksiakaan ei voi vähätellä. Parasta aikaa pohditaan taas sitä, pitäisikö Helsingin alitse tehdä tunneli helpottamaan autojen kulkua. Kustannusarvio liikkuu tällä hetkellä 1-2 miljardissa eurossa. Tarvetta rakentamiselle ei olisi, jos autojen määrä Helsingin kaduilla rupeaisi vähenemään, mikä olisi kestävän kehityksen kannalta toivottava suuntaus. Keskustatunneli edustaa siis menneisyyden ajattelutapaa.

Toiseksikin mikromuovi. Autojen renkaista irtoavat partikkelit ovIMG_20170803_0065_NEW.jpgat suurin mikromuovien lähde Suomessa ja maailmanlaajuisesti. Irtoavien partikkelien määrä riippuu pelkästään autojen määrästä käyttövoimasta riippumatta. Viime vuosina on puhuttu vain nastarenkaiden aiheuttamasta asfalttipölyn lisääntymistä, mutta renkaiden kuluessa vapautuvat pienpartikkelit ovat lisääntyvän autokannan vääjäämätön seuraus.

Kolmanneksi, edelleenkään ei ole keksitty asfalttia parempaa teiden päällystettä. Näin ollen teiden pinnoitus perustuu suurelta osin öljyn käyttöön. Vaikka teiden asfaltin hiilidioksidipäästöt ovatkin mitättömät, minun on hankala nähdä, että asfaltissa olevien painavien fraktioiden lisäksi muut öljyfraktiot jätettäisiin käyttämättä.

Kun auton omistaminen ja yksityisautoilu on siis menneisyyden lumia, mitä sitten tilalle? Taajamien välinen liikenne onnistuisi suurelta osin raideliikenteenä. Koska ihmisten matkanpää on usein taajamien ulkopuolella, tulisi junaterminaaleissa olla kaupunkipyöriin verrattava kaupunkiautojen noutopiste. Niistä ihmiset voisivat ottaa auton tarpeisiinsa muutamasta tunnista muutamaan päivään. Ne ihmiset, jotka tarvitsevat autoa jatkuvasti ja asuvat haja-asutusalueella, voisivat edelleen hankkia yksityisauton – erityislupien hallinta ei voi olla mahdotonta, tehdäänhän tämä jo nyt, kun vammaiset saavat autoveron palautuksen. Jos ajattelee Helsingin osalta, niin keskustatunnelin kustannuksia paljon pienemmällä rahamäärällä saisi käyttöön 5000 kaupunkiautoa. Kun nämä olisivat asukkaiden käytössä tarvittaessa, niin veikkaanpa, että suuri joukko helsinkiläisistä luopuisi auton omistuksesta ja yhtenä tuloksena olisi autoilusta aiheutuvien haittojen ja kustannusten merkittävä väheneminen.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: ilmastonmuutos, mikromuovit, yksityisauto, joukkoliikenne

Temperature increases but day length does not: an additional problem caused by climate change

Keskiviikko 18.9.2019 klo 15:59 - Mikko Nikinmaa

In temperate and arctic environments most organisms use the predictable day length changes as cues to respond appropriately to oncoming temperature changes (coming of winter or spring; availability of food; time to reproduce; change of fur colour). The day length-temperature interrelationship has remained constant so long that many evolutionary adaptations have taken place. Hares and squirrels change fur colour, hedgehogs start to hibernate, virtually all temperate and arctic mammals and birds reproduce, when food is plentiful, and coastal Arctic fish produce mRNA from gene encoding antifreeze protein in expectation that the protein is needed.

The day length-temperature relationship is unique for geographIMG_0529.JPGically distinct populations. For this reason, even if the temperature tolerance of a southern population of a species would be right for migration to north, the day length temperature mismatch would, for example, make the animal to reproduce, when the food availability is not optimal. Similarly, animals from different latitude change their fur colour at different times. Because of this, even if climate change resulted in temperatures that would be suitable for a southern population of a species, its day length requirements would be inappropriate.

With climate change, the day length-temperature mismatch becomes a serious problem. It is aggravated by the fact that plants and insects with short generation time will be able to respond to temperature increase much more rapidly than vertebrates, which have evolved seasonality. Consequently, food availability during breeding may not be optimal, leading to reduced reproductive success. This kind of indirect effect of climate change on animals is seldom mentioned, but can be even greater that temperature effects themselves alone. We pointed out the problem in Prokkola and Nikinmaa (2018) Circadian rhythms and environmental disturbances – underexplored interactions. J. Exp. Biol. 221, jeb179267; it has recently been reviewed by Walker et al. (2019) Global climate change and invariable photoperiods: A mismatch that jeopardizes animal fitness. Ecology and Evolution 9:10044–10054. Owing to their long generation time, vertebrates can hardly adapt (i.e. accumulate required genetic changes) to the changing day length-temperature relationship. However, tolerance is possible if the plasticity is large: this requires either large genetic variability within population or large phenotypic plasticity (=individual variation) of a genotype.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: biological rhythms, seasonality, arctic, light cycle

Iron availability limits well-being of fish in open oceans?

Maanantai 16.9.2019 klo 11:46 - Mikko Nikinmaa

Iron is essential for production of haemoglobin and many enzymes (e.g. cytochromes, which include most detoxification enzymes). It is known that iron availability is very low in some parts of the open ocean, notably the Southern Seas, areas around Antarctica. It is also known that iron availability limits phytoplankton growth in the oceans. A recent article in Frontiers in Marine Science (Galbraith et al (2019) Growth Limitation of Marine Fish by Low Iron Availability in the Open Ocean. Frontiers Mar Sci 6:509) argues quite convincingly that this may be the case also for fish. One of the good points made by the authors is that the icefish without haemoglobin have only evolved in the iron-poor waters of Antarctica, not in the much iron-richer Arctic waters, although the temperatures in both are the same, and the low temperature is usually used as the reason for the possibility to the evolution of icefish devoid of haemoglobin. If the evolution has been just a random event, the question remains: why has not this random event taken place in the Arctic? Now, because the low temperature allows it, the haemoglobinless icefish benefits immensely from not having to produce haemoglobin. Compared to fish with haemoglobin, its iron requirements are about 20 times smaller, enabling it to live comfortably in iron-poor environment.

If iron availability limits the well-being of fish, it also causes problems with pollutants requiring cytochrome-dependent detoxification. Usually the detoxification system produces more cytochromes upon toxic insults. However, this may be difficult or impossible for species living in iron-poor areas. If this is the case, pollution of the Southern Seas may be a much more serious for fish inhabiting the area than, e.g. for fish living in North Atlantic.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: environmental pollution, icefsh, low temperature

From Acid Rain to Ocean Acidification

Keskiviikko 11.9.2019 klo 18:42 - Mikko Nikinmaa

In 1980’s the environmental problem in the news in Europe was acid rain. The sulphur dioxide (and to smaller extent oxides of nitrogen) emitted in the smoke from coal burning, condensed in clouds, and was part of the rain entering Scandinavian poorly buffered lakes. The pH of the lakes could decrease from 7 to 4 and wipe out virtually all the fish, shellfish and crayfish of the lakes. The toxicity of acid rain was aggravated by aluminium (Al). Aluminium is insoluble at high pH values, but acid rain solubilized it. The free metal ion, predominant at pH-values below 5 is highly toxic, and kills fish and crustaceans by disturbing their ion regulation. At higher pH values the aluminium hydroxides precipitate on the gills of aquatic animals causing their death. As a result of acid rain, the lakes had clear water, but virtually no animal life. At that time aluminium was considered to be a very bad toxicant. Having studied the acid rain-aluminium toxicity, it is difficult for me to understand that presently aluminium sulphate is used to “restore” lakes. Toxic aluminium will kill fish and invertebrates also in this case. Naturally, if the purpose is to get clear water, that is the thing to do, but as the acid lakes justify, clear water does not mean water, where animals can live.

In comparison to freshwater acidification, where water pH could decrease up to 3 pH-units, the most likely pH-decrease in ocean acidification is 0.3-0.4 units by 2100. Asranta.jpg a pH change this would not be a problem for animals, if it were not the result of changes in the carbon dioxide-bicarbonate-carbonate equilibria. In 1970’s and 1980’s the acid-base regulation of animals was studied extensively, using, e.g., hypercapnia (increased carbon dioxide level) as a disturbance. It was found that fish and other aquatic animals are quite poor in handling external carbon dioxide loads. While the degrees of hypercapnia used were much higher than the environmentally relevant ones during ocean acidification, it seems quite clear that any disturbances observed in animals are due to hypercapnia. The reasons for this are at least the following: (1) Aquatic animals have low total carbon dioxide levels. Consequently, any increase in external carbon dioxide tension, as happens during ocean acidification, will decrease the efficiency of carbon dioxide excretion. Since carbon dioxide is the major end product of aerobic energy metabolism, this causes disturbances of energy metabolism. (2) Increased carbon dioxide level can only be achieved at the expense of carbonate levels, which must decrease. All the shells of invertebrates are made of calcium carbonate. Thus, shell formation may be disturbed by ocean acidification. So, it is really the problems of handling carbon dioxide, i.e. hypercapnia, and not the pH-changes, that are the questions in ocean acidification.

Kommentoi kirjoitusta. Avainsanat: carbon dioxide, pH, climate change, aluminium

« Uudemmat kirjoituksetVanhemmat kirjoitukset »