Increasingly higher numbers of people are moving into urbanizing environments, yet our understanding of ecosystem consequences of rapid urbanization is still in its infancy. In this dissertation, I assessed dynamics of residential landscapes during suburban succession and consequences for ecosystem functioning. First, I used a space-for-time approach to quantify more than a century of suburban succession in the Dallas – Fort Worth metroplex (DFW). Attributes of residential landscape plant diversity and habitat complexity were quantified for 232 individual properties nested within 14 neighborhoods constructed between 1906 and 2020. Suburban succession progressed from simple turf lawns with limited habitat complexity to landscapes dominated by deciduous trees and high habitat complexity, but homeowner decisions related to landscape management affect the rate of that transition and the number of plants and taxa present. Next, I used the novel spatial construct of "neighborhoodsheds" to test for effects of suburban succession on carbon export, and found that the proportion of carbon derived from C3 vs. C4 plants was affected by neighborhood plant community structure (i.e. greater proportion of trees and shrubs primarily in later stages of suburban succession). Finally, I conducted a mesocosm experiment to test effects of changes in allochthonous inputs during suburban succession on aquatic ecosystem functioning. The proportion of carbon from C3 vs. C4 sources interacted with time to affect abundance of emergent mosquitoes and chironomids. This work sets the stage for further research on urban ecology in DFW and provides conceptual advances for the study of urban ecosystems more broadly.

Abstract Restoration is considered to be a crucial action in order to maintain and enhance ecosystem functioning and halt the decline of biodiversity. Within forested ecosystems, heavily exploited forests have lost a great part of their biodiversity values, and even nature conservation is insufficient to prevent the loss of habitats and the endangerment of species. The aim of this thesis was to provide new information on the impacts of forest restoration methods on boreal forest naturalness, including forest structure, forest-dwelling species and ecosystem processes and functions. This information is needed to develop the restoration methods and their cost-efficiency and to support decision-making concerning restoration and nature conservation. The restoration methods studied were felling with a chainsaw either without or with subsequent burning, and storm treatment, in which the trees were uprooted with an excavator. The variables measured were vegetation assemblages, deadwood dynamics, and deadwood-dependent insect assemblages. In addition to field measurements, a simulation approach was used so as to predict deadwood continuity after different restoration methods. The main finding of this thesis is that the aspects of naturalness studied were most enhanced by burning, whereas felling had the least effect. Restoration burning increased deadwood volume and diversity, enabled the establishment of pioneer plants, increased the relative cover of the forest keystone species Vaccinium myrtillus, enhanced the regeneration of the keystone tree Populus tremula, and provided habitat for red-listed, especially pyrophilous beetles (Coleoptera) and flat bugs (Heteroptera: Aradidae). Felling only increased the volume of deadwood. Storm treatment with tree uprooting was a more effective method than felling with a chainsaw, due to the additional disturbance it caused to ground, enhancing the regeneration of e.g. Pinus sylvestris. According to simulation models, compared to controls restored stands are predicted to have greater deadwood volumes at least for 40 years. The study shows that restoration can be used to accelerate the development of degraded forests towards a higher level of naturalness. The results can be used to choose appropriate restoration methods for forests, based on their initial stage and the goal set for the level of their naturalness. / Tiivistelmä Ennallistamista pidetään tärkeänä keinona palauttaa ja ylläpitää luonnontilaisten ekosysteemien toimintaa. Metsien ennallistamista tarvitaan, koska tehokkaasti hoidettujen metsien monimuotoisuus on köyhtynyt niin pitkälle, ettei pelkkä suojelu enää riitä pysäyttämään elinympäristöjen häviämistä ja lajien uhanalaistumista. Väitöskirjan tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa siitä, miten erilaiset metsien ennallistamiskeinot vaikuttavat metsän luonnontilaisuuden elementteihin, kuten rakennepiirteisiin, lajistoon ja toiminnallisuuteen. Tietoa tarvitaan ennallistamismenetelmien ja niiden kustannustehokkuuden parantamiseksi sekä tukemaan ennallistamista ja luonnonsuojelua koskevaa päätöksentekoa. Tutkitut ennallistamismenetelmät olivat: lahopuun lisäys sahaamalla joko ilman polttoa tai polton kanssa ja myrskytuhokäsittely, jossa puut kaadettiin juurineen. Metsän aluskasvillisuus, lahopuusto ja lahopuusta riippuvaisten hyönteisten lajiyhteisöt olivat mitattuja muuttujia. Maastoinventointien ohella tehtiin simulaatiomallinnuksia, joilla ennustettiin ennallistamisen jälkeistä lahopuujatkumoa. Väitöskirjatyön keskeisin havainto on, että ennallistamispoltot paransivat tutkittuja luonnontilaisuuden elementtejä eniten, kun taas lahopuun lisäyksellä oli vähäisimmät vaikutukset. Ennallistamispoltto lisäsi lahopuun tilavuutta ja monimuotoisuutta, mahdollisti sukkession varhaisvaiheen kasvillisuuden kehittymisen, lisäsi mustikan (Vaccinium myrtillus) suhteellista peittävyyttä, paransi monimuotoisuudelle tärkeän puulajin, haavan (Populus tremula), uudistumista sekä lisäsi lahopuuriippuvaisten, erityisesti palanutta puuta suosivien kovakuoriaisten (Coleoptera) ja latikoiden (Heteroptera:Aradidae), laji- ja yksilömääriä. Myrskytuhon jäljittely oli tehokkaampi ennallistamiskeino kuin lahopuun lisäys sahaamalla, sillä juurilaikku lisäsi maanpinnan häiriötä parantaen samalla mm. männyn (Pinus sylvestris) taimettumista. Simulaatiomallinnus osoitti, että verrattuna kontrollialueisiin ennallistetuilla alueilla lahopuuta on runsaammin vähintään 40 vuoden ajan. Väitöskirja osoittaa, että kaikkia työssä tutkittuja ennallistamismenetelmiä voidaan käyttää nopeuttamaan metsän kehittymistä kohti luonnontilaa, mutta menetelmät eroavat toisistaan vaikutuksiltaan. Saatuja tuloksia voidaan käyttää, kun valitaan metsiin niihin parhaiten soveltuvaa ennallistamismenetelmää.