Abstract The degradation of rivers and streams has led to world-wide efforts to restore freshwater habitats. A good understanding of the social-ecological context is considered key to successful restoration. In this thesis, a multidisciplinary framework was applied to study ecological and social dimensions of restoration success. First, the long-term performance of in-stream restoration measures was examined by conducting repeated cross-sectional surveys in restored streams up to 20 years post-restoration. Next, nationwide electrofishing data were used to assess the density responses of juvenile salmonids to habitat restoration and factors influencing restoration success were examined. Finally, changes in the provision of ecosystem services were evaluated by comparing the perceptions of restoration outcomes between two user groups and three study rivers. The results indicated that the restoration-induced increase in habitat heterogeneity persisted over time, initiating an overall positive development also in biological metrics (i.e. juvenile salmonids and aquatic mosses). However, overall substrate variability in restored streams remained lower than in near-pristine streams, with a shortage of gravel beds. Fish responses varied strongly between rivers, which was explained mainly by watershed scale (e.g. river basin size, dominant geology) and local (potential interspecific competition) factors. Site-specific differences were also observed in the delivery of ecosystem services, mainly reflecting stakeholder perceptions of landscape value and fish provisioning. Overall, the results show that setting indicators and target levels for restoration success is grounded on perspective. Socially conscious ecological restoration that acknowledges local specialities and needs in priority setting, planning and implementation has the potential to provide multiple benefits for river ecosystems and society. / Tiivistelmä Virtavesien ekologisen tilan heikentyminen on johtanut maailmanlaajuisiin toimiin niiden elinympäristöjen kunnostamiseksi. Usein ekologisen kunnostuksen onnistuminen edellyttää kuitenkin ihmisen ja ympäristön vuorovaikutussuhteiden laaja-alaista ymmärtämistä. Tässä väitöskirjatutkimuksessa käytettiin monitieteistä viitekehystä virtavesikunnostusten ekologisten ja sosiaalisten vaikutusten tutkimiseen. Ensimmäisessä osatyössä arvioitiin kunnostustoimenpiteiden kestävyyttä sekä uoman rakenteellisen monimuotoisuuden kehittymistä pitkällä aikavälillä (10-20 vuotta kunnostusten jälkeen). Toisessa osatyössä tehtiin valtakunnallisen sähkökalastusaineiston avulla meta-analyysipohjainen yhteenveto suomalaisten virtavesikunnostusten vaikutuksista taimenen ja lohen kesänvanhojen (0+) poikasten tiheyteen sekä tutkittiin kunnostustulokseen vaikuttavia ympäristötekijöitä. Kolmannessa osatyössä selvitettiin kunnostusten onnistumista ekosysteemipalvelujen näkökulmasta vertaamalla kahden eri käyttäjäryhmän kokemia muutoksia kolmen tutkimusjoen välillä. Väitöskirjan tulokset osoittivat, että kunnostukset lisäsivät jokiuoman rakenteellista monimuotoisuutta sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä ja vaikuttivat myönteisesti myös biologisiin indikaattoreihin (lohikalojen poikastiheys ja vesisammalet). Vaihtelu pohjan laadussa oli kuitenkin luonnontilaisia uomia vähäisempää ja erityisesti kutuun soveltuvaa soraa oli niukasti. Lohikalojen tiheysvaste vaihteli voimakkaasti jokien välillä, mikä selittyi pääasiassa valuma-alueeseen liittyvillä (esim. valuma-alueen koko ja geologia) ja paikallisilla (mahdollinen lajien välinen kilpailu) tekijöillä. Paikkasidonnaisia eroja havaittiin myös vaikutuksissa ekosysteemipalveluihin ja ne heijastivat etenkin maisemassa ja kalasaaliissa koettuja muutoksia. Tutkimus osoitti, että erilaiset taustat ja odotukset vaikuttavat vahvasti siihen, millaisten kriteerien perusteella kunnostusten onnistumista arvioidaan. Jotta kunnostuksilla saavutettaisiin hyötyjä sekä jokiekosysteemeille että yhteiskunnalle, on tärkeää tuntea paikalliset erityispiirteet ja -tarpeet ja ottaa ne huomioon kunnostuskohteiden valinnassa sekä toimenpiteiden suunnittelussa ja toteutuksessa.

Abstract Despite the great amount of in-stream restorations conducted in the past decades there is still a disturbing lack of knowledge about the outcome of these measures. The overall goal of this study was to assess the effect of enhanced streambed heterogeneity on the ecology of stream salmonids and stream retention efficiency. Substratum heterogeneity is often considered as one of the most important limiting factors for organisms living in running waters. Winter ecology of rivers has not been broadly studied regardless of the general belief that wintertime conditions strongly influence the survival and population size of stream salmonids. In an experimental study, the paucity of wintertime habitat in simplified channels caused temporary mass loss in age-0 trout. In late spring, channelized stream trout performed catch-up growth with potentially negative effects on long-term fitness. A management implication of this study is that increasing cover availability by in-stream restoration structures may enhance the long term success of juvenile salmonids although the short term effects were minor. Densities of salmon parr in the River Kiiminkijoki showed no response to streambed restoration. Suitable habitat area for salmon parr increased after restoration under summer conditions. However, restoration-induced benefits to winter habitats were marginal, with one study reach indicating even negative values. Most of the areas with good habitat values were located along river margins, indicating that restoration measures had only limited impact on the mid-sections of the river channel. Dredging of small streams may have caused depletion of allochthonous organic matter due to the reduction of retentive structures. In a leaf release experiment, moss cover enhanced retentiveness as well as did various restoration structures (boulders, large wood). Only a very high amount of wood clearly enhanced retention capacity. This underlines the importance of wood as an effective retention structure in headwater streams. This study indicates that habitat complexity as such may be less important than life-stage specific habitat requirements of fish (e.g. cover for overwintering salmonids). Importantly, restoration may only be successful if the measures used target the limiting factor(s) of the ecosystem or the species; for salmonids, habitat complexity does not seem to be this factor. / Tiivistelmä Uiton jälkeisten kunnostustoimenpiteiden määrä Suomessa on ollut huomattava, mutta vaikutusten arviointi, pelkästään kalastonkin kannalta, on jäänyt vähäiselle huomiolle. Tässä työssä selvitettiin kunnostusten merkitystä lohen ja taimenen poikasvaiheille, huomioiden etenkin pohjan rakenteellisen monimuotoisuuden vaikutus. Työssä selvitettiin myös kunnostusten vaikutuksia lehtikarikkeen pidätyskykyyn, joka on erityisesti latvapurojen ekosysteemien tärkeimpiä perustoimintoja. Lohikalojen talviekologinen tutkimus on viime aikoihin saakka ollut vähäistä, vaikka talviolosuhteiden uskotaan rajoittavan pohjoisten virtavesien eliöstön elinmahdollisuuksia. Kokeellisessa työssä rännimäisissä uomissa talvehtiminen aiheutti taimenenpoikasille tilapäisen painon alenemisen ja nopean kompensaatiokasvun loppukeväällä. Kompensaatiokasvu voi vaikuttaa negatiivisesti koko kalan eliniän, joten kunnostusten tuoma hyöty sopivien suojapaikkojen lisääntymisenä voi edesauttaa lohikalojen pitkäaikaista menestymistä. Kiiminkijoella lohenpoikasten tiheydet eivät muuttuneet kunnostuksen myötä ja vuosien välinen vaihtelu oli kuuden vuoden seurantajaksolla huomattavan suurta. Elinympäristömallinnuksen perusteella soveltuvan elinympäristön lisäys ei ollut merkittävää, koska etenkin talviaikaisten alueiden puute jäi huomattavaksi. Suurin osa soveltuvasta elinympäristöstä sijaitsi joen reuna-alueilla, joten kunnostusvaikutus joen keskiosaan jäi odotettua pienemmäksi. Uittoperkaus on voinut johtaa latvavesien ekosysteemien köyhtymiseen maalta tulevan orgaanisen aineksen pidättymiskyvyn vähentyessä. Kokeellisen työn perusteella kuitenkin nykypäivän tilanne vuosikymmeniä uiton loppumisen jälkeen osoittautui lähes yhtä pidättäväksi kuin nykyisin käytetyt kunnostusrakenteet (kivi tai puu). Kunnostusrakenteeseen tulisi lisätä huomattava määrä puuta, jotta lehtikarike pidättyisi korkeallakin virtaamatasolla. Tulosten perusteella elinympäristöjen muuttaminen monimuotoisemmiksi ei takaa kunnostustoimien onnistumista, sillä etenkin kalapopulaatioita rajoittavat yleensä useat tekijät. Jos kuitenkin elinympäristö on populaatiota rajoittava resurssi ja sitä pystytään lisäämään (kuten talviaikaiset suojapaikat), voidaan kunnostuksella saada näkyviä tuloksia. On ilmeistä, että kunnostustoimien tulisi olla nykyistä kattavampia ja paremmin suunnattuja rajoittaviin tekijöihin, jotta tulokset näkyisivät.