Abstract Climate change causes range expansions, but neither the population parameters nor the ecological mechanisms behind range expansions are well known. I studied population dynamics and demography of the great tit (Parus major) in northern Finland, close to the northern range margin of the species’ distribution. I further examined winter conditions, such as temperature, as limiting factors on winter site fidelity and survival of human-fed great tits. Temporal variation in the population growth rate was large, but indicated an overall increasing population size, which fits the current large scale increase in the north. Importantly, the study population was a sink (or pseudo-sink) in almost all years because of low adult survival and low local recruitment. Immigration formed 39–43% of the annual population growth rate indicating that the population is demographically dependent on immigration. The demography differs most from other great tit populations in terms of adult survival which is lower than estimates from more southern Europe. This difference may reflect the impact of more difficult winters. Results from the wintering population support this line of reasoning. Within-winter movement was lower during mid-winter (January to February) and decreased during cold periods. This pattern is probably linked to energy saving and predator escaping strategies during these demanding periods when energy expenditure is high and birds have limited daylight hours to forage. Site fidelity was lower for juveniles than adults within a winter, but not between winters. In addition, survival showed strong links to winter weather. There was temporal variation within winters, particularly when the winter was colder than usual. Survival of juveniles showed a stronger response to cold temperatures. When mean daily minimum temperatures declined below –15 C° degrees, survival started to decline. Low winter temperatures thus provide one explanation for the lower annual adult survival and the sink nature of the population. The results suggest that great tits suffer from the cold conditions of the north: higher mortality increases turnover allowing for strong immigration. Great tits should benefit from warming winters caused by climate change. / Tiivistelmä Väitöskirjassani tutkin talitiaisen (Parus major) populaatiodynamiikkaa, talviaikaista paikkauskollisuutta ja säilyvyyttä levinneisyysalueen pohjoisreunan läheisessä populaatiossa Oulussa. Aikuissäilyvyys oli vuosittain hieman alhaisempi kuin lajin ydinalueella Länsi-Euroopassa. Tutkimusalueella syntyneistä poikasista vain pieni osa jäi pesimään tutkimusalueelle, mikä heijastaa voimistunutta lähtömuuttoa huonolaatuiselta alueelta. Ajallinen vaihtelu populaation kasvukertoimessa oli suurta, mutta keskiarvo osoittaa nykyisen populaation kasvavan. Havaitsemani populaation kasvu ei selity kasvulla aikuissäilyvyydessä tai paikallisessa rekrytoinnissa. Oletan, että populaatio on ollut tulomuuton ylläpitämä nielu (tai valenielu) lähes kaikkina tutkimusvuosina. Niinpä populaatio on demografisesti ja geneettisesti riippuvainen ydinalueesta, josta tuleva geenivirta aiheuttaa ongelmia paikallisiin olosuhteisiin sopeutumisessa. Tutkin sekä talvensisäistä että talvien välistä paikkauskollisuutta suhteessa ikään, sukupuoleen, vuodenaikaan, lämpötilaan ja päivän pituuteen. Talvensisäinen liikkuvuus oli vähäisintä keskitalvella erityisesti kylmien jaksojen aikana. Tämä ilmiö on luultavasti yhteydessä energiansäästöön ja saalistajien välttelyyn näiden vaativien jaksojen aikana, jolloin energiankulutus on suurta ja valoisa ruokailuaika on lyhyt. Nuorten talvensisäinen paikkauskollisuus oli huonompi kuin aikuisten, mutta sukupuolten välillä tässä ei ollut eroa. Sen sijaan talvien välisessä paikkauskollisuudessa ei ollut ryhmien välisiä eroja, mikä viittaa paikkauskollisuudesta olevan yhtäläiset hyödyt kaikille. Nuoret luultavasti keräävät tietoa resursseista ensimmäisenä talvenaan ja täten hankkivat samat edut kuin aikuiset palatessaan alueelle seuraavana talvena. Tutkin, onko talvella lintujen ruokintapaikkoja hyödyntävien talitiaisten säilyvyydessä ympäristötekijöistä, kuten lämpötilasta, johtuvaa vaihtelua. Talvisäilyvyys vaihteli paljon etenkin tavallista kylmempänä talvena. Nuoret kärsivät eniten kylmistä lämpötiloista. Kun keskilämpötila laski –15 C°:seen tai sen alapuolelle, säilyvyys alkoi heikentyä. Verrattuna kylmään talveen säilyvyys oli 1,5 kertaa todennäköisempää lauhan talven aikana. Talitiaiset näyttävät kärsivän pohjoisen kylmistä olosuhteista: korkea kuolleisuus lisää vaihtuvuutta ja geenivirtaa, kun alueelle kohdistuu voimakasta tulomuuttoa.

Abstract This thesis concentrates on investigating the social construction of learning and teaching in a classroom that was encultured into working and acting as a community of inquiry across the curriculum. The theoretical and methodological premises of the study draw on sociocultural and sociolinguistic views on learning and instruction. Through this framework, the study aims at investigating the development, implementation and evaluation of the processes and conditions for communal inquiry across different pedagogical situations and across the curriculum in the case study classroom. In addition, the study aims at creating a pedagogical rationale for supporting meaningful, student-centred and problem-based learning in classroom. The research project was realised as a series of qualitative case studies. The subjects of the study were seventeen third-grade students from a Finnish elementary school and their teacher. The empirical data corpus consists of nine hours of videotaped classroom sessions gathered from the domains of philosophy, science and mathematics. Detailed, micro- and multilevel analyses were completed on the transcribed video recordings of whole classroom interaction. The results of the research project indicate that social interactions in the case study classroom were quite dominantly characterized by multilateral interactions amongst classroom members. Instead of mere information exchange, the nature of knowledge in this classroom was largely based upon sharing and defining views as well as negotiating evidence. In general, the students in this classroom clearly took charge of the cognitive work whereas the teacher’s responsibility was more directed towards managing the interactional practices during the joint discussions. However, there were occasions when the teacher stepped in as an analytic authority. The teacher scaffolding was grounded in the on-going interactions and varied in both quantity and quality whilst engaging in dialogue with individual students demonstrating different participation modes. Overall, the results of the study indicate that teacher scaffolding in this classroom supported communal inquiry from both the cognitive, social and socio-emotional perspectives. / Tiivistelmä Väitöstutkimus tarkastelee oppimisen ja opetuksen sosiaalista rakentumista luokassa, jonka toimintakulttuuri rakentuu tutkivan yhteisön periaatteille yli oppiainerajojen. Tutkimuksen teoreettinen viitekehys perustuu sosiokulttuurisille ja sosiolingvistisille oppimis- ja opetuskäsityksille. Tästä teoriataustasta käsin tutkimuksen tavoitteena on tarkastella tutkivan yhteisön periaatteille rakentuvan toimintakulttuurin prosesseja ja ehtoja tapaustutkimusluokassa. Lisäksi tutkimuksen pedagogisena tavoitteena on kehittää suuntaviivoja merkitykselliselle, oppilaskeskeiselle ja ongelmalähtöiselle oppimiselle. Tutkimusprojekti toteutettiin laadullisten tapaustutkimusten sarjana. Tutkimuskohteena ovat seitsemäntoista suomalaisen alakoulun 3. luokan oppilasta ja heidän opettajansa. Tutkimusaineisto koostuu yhdeksästä tunnista videoituja oppituntitilanteita filosofian, luonnontiedon ja matematiikan oppiaineissa. Koko luokan vuorovaikutustilanteita sisältävät litteroidut videotallenteet analysoitiin yksityiskohtaisin, mikro- ja monitasoisin analyysimenetelmin. Tutkimustulokset osoittavat, että tapaustutkimusluokan sosiaaliset vuorovaikutustilanteet rakentuivat vahvasti jäsenten väliselle, monenkeskiselle vuorovaikutukselle. Pelkän informaation vaihdon sijaan tiedon luonne tutkimuskohteena olleessa luokassa perustui yhteiselle näkökulmien jakamiselle, tarkentamiselle ja perustelemiselle. Luokan oppilaat ottivat vastuuta tiedollisista neuvotteluista, kun taas opettajan vastuu kohdentui enemmänkin vuorovaikutuksen ohjaamiseen yhteisten keskustelujen aikana. Kuitenkin opettaja astui esiin luokan vuorovaikutustilanteissa välillä myös analyyttisenä asiantuntijana. Opettajan tuki määrittyi luokan vuorovaikutustilanteiden kautta, ja se vaihteli määrältään ja laadultaan opettajan ollessa vuorovaikutuksessa osallistumiseltaan erilaisten oppilaiden kanssa. Kaiken kaikkiaan tutkimustulokset osoittavat, että opettajan ohjaus luokkayhteisössä tuki tutkivan yhteisön rakentumista niin tiedollisesta, sosiaalisesta kuin sosioemotionaalisesta näkökulmasta.

Abstract This thesis considers data transmission in a full-duplex (FD) multiuser multiple-input multiple-output (MU-MIMO) system, where a FD capable base station (BS) bidirectionally communicates with multiple half-duplex (HD) users in downlink (DL) and uplink (UL) channels using the same radio resources. The main challenge in FD communications is how to deal with the self-interference (SI) between transmit and receive antennas at the BS. The work carried out in the thesis is motivated by recent advanced techniques in hardware design demonstrating that the SI can be suppressed to a degree that possibly allows for FD transmission in cellular networks. In particular, this thesis attempts to explore the potential gains in terms of the spectral efficiency (SE) and energy efficiency (EE) that can be brought by the FD MU-MIMO model. As the first of its kinds, the thesis aims to present a solid mathematical framework and report interesting results that foster research on wireless communications in general and FD communications in particular. For the FD system of interest the major challenge is due to the SI and co-channel interference from users in the UL channel to the ones in the DL channel, resulting in the coupling between the two channels. As a result we are concerned with the problem of joint transmit processing design to maximize the SE and EE subject to certain power constraints. Since the design problems are natually non-convex, it is difficult to find the globally optimal solutions or even when possible it is not practically appealing. Our contributions to solving these design problems are on the development of several iterative algorithms that can obtain locally optimal solutions. The proposed algorithms are built upon a framework of local optimization strategies such as the sequential parametric convex approximation and the Frank-Wolfe methods. In special cases closed-form designs are also presented. The reported results show that when the SI is sufficiently suppressed the considered FD MU-MIMO system with the proposed SE designs achieves a significantly better SE but consumes more energy, compared to the HD counterpart. In terms of EE the proposed EE scheme is superior to the proposed SE design. Moreover, in the low transmit power region, the EE design achieves a worse EE than the HD system but a better one in the high trasmit power regime when the SI power is low. / Tiivistelmä Tämä väitöskirja käsittelee datansiirtoa samanaikaisesti kaksisuuntaisessa (full-duplex, FD) usean käyttäjän moniantennijärjestelmässä (MU-MIMO), jossa FD-kykyinen tukiasema on yhtä aikaa yhteydessä vuorosuuntaisten (half-duplex, HD) käyttäjien kanssa laskevalla (DL) ja nousevalla (UL) siirtotiellä käyttäen samoja radioresursseja. FD-kommunikaation suurin haaste liittyy lähetys- ja vastaanottoantennien välisen omahäiriön (SI) hallintaan. Tässä työssä hyödynnetään tuoreita tutkimustuloksia, joissa edistyneillä häiriönvaimennustekniikoilla on kyetty vaimentamaan omahäiriö tasolle, jolla FD-lähetys solukkoverkoissa on toteutuskelpoista. Tässä työssä tutkitaan etenkin mahdollisia FD MU-MIMO –järjestelmän tuomia suorituskykyparannuksia spektrinkäytön tehokkuudessa (SE) ja energiatehokkuudessa (EE). Väitöskirjalla on uutuusarvoa matemaattisessa suorituskykyarvioinnissa ja työn mielenkiintoiset tulokset edistävät jatkotutkimusta aiheen ympärillä. Tutkittavan FD-järjestelmän merkittävänä haasteena on omahäiriön ja muiden käyttäjien siirtosuuntien välisen samankanavan häiriön yhteisvaikutus, jonka johdosta siirtosuunnat kytkeytyvät toisiinsa. Tämä johtaa lähetysprosessoinnin yhteisoptimointiin, jossa spektri- ja energiatehokkuus pyritään maksimoimaan määritetyillä tehorajoituksilla. Nämä suunnitteluongelmat eivät ole luonteeltaan konvekseja, joten niihin on vaikeaa löytää globaalisti optimaalisia ratkaisuja ja vaikka onnistuisikin niin ne eivät yleensä ole käytännöllisiä. Työssä esitetään useita iteratiivisia algoritmejä, joilla saavutetaan paikallisesti optimaalisia ratkaisuja. Ehdotetut algoritmit pohjautuvat paikallisten optimointistrategioiden viitekehykseen, jossa käytetään esimerkiksi peräkkäistä parametristä konveksiapproksimaatiota ja Frank-Wolfe –menetelmiä. Erityistapauksissa suljetun muodon ratkaisut on myös esitetty. Raportoidut tulokset osoittavat, että omahäiriön ollessa riittävästi vaimennettu mallinnetulla järjestelmällä saavutetaan spektrinkäytön optimointimielessä huomattavaa etua HD-verrokkiin lisääntyneen energian kulutuksen kustannuksella. Energiatehokkuuden optimointiin pohjautuvalla strategialla puolestaan päästään suurempiin suorituskykyetuihin. Pienillä lähetystehoilla energiatehokkuus voi kuitenkin olla HD-järjestelmää alempi, mutta vastaavasti suurten lähetystehojen alueella tilanne on päinvastainen kunhan omahäiriön teho on tarpeeksi alhainen.

Abstract Coping at work and job retention have been on the list of priorities of European countries for some decades. Vocational rehabilitation is a key measure for preventing work disability, but its possibilities have remained unused in many respects. Moreover, rehabilitation tasks are defined differently depending on the perspective taken. The purpose of this thesis is to determine the possibilities that arise from defining work-related rehabilitation tasks in a way that combines different perspectives and interests. The research questions are: 1) What were the impacts on working career and psychosocial factors of an intervention for long-term unemployed people with disabilities? 2) What kind of processes and mechanisms promoted the working careers and other outcomes of the employed people during the interventions? 3) What forms of collaboration took place between the rehabilitees and different stakeholders, and to what extent did the rehabilitees have opportunities to choose and act during the process? The empirical data for the study were collected from two vocational rehabilitation research projects. The research design was a multiple case study from multiple perspectives combined with mixed methods. The materials were collected through surveys, individual and group interviews, documents, and register follow-up. We found the contextual mechanism through which the outcomes of the work-related rehabilitation emerged. The process was promoted or hindered by actions taken by all stakeholders. The promoting or hindering mechanisms were born through the actions taken by the supervisor in particular, the occupational health service and rehabilitation service provider, and the individual’s life situation factors. Similar factors promoted and hindered the re-employment and staying or returning to work outcomes. Enhancing the rehabilitees’ own agency is also important, regardless of how weak it is at the beginning. I also present a new way of assigning rehabilitation tasks, which structures the complexity of the field of work-related rehabilitation and helps manage it. Work-related rehabilitation is a combination of societal and individual actions. The results of this study will help all actors involved in rehabilitation to improve the outcomes of work-related rehabilitation by developing opportunities for the rehabilitees’ own agency and collaboration / Tiivistelmä Työurien jatkaminen on keskeinen eurooppalaisten yhteiskuntien selviämisen haaste. Kuntoutus on riittämättömästi hyödynnetty resurssi työurien pidentämiseksi. Lisäksi kuntoutuksen tehtävät määrittyvät eri näkökulmista eri tavalla. Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella, miten työikäisten kuntoutuksen tehtävää voitaisiin määritellä eri toimijoiden intressejä ja päämääriä yhdistäen. Tutkimuskysymyksiä oli kolme: 1) Mitkä olivat monimuotoisen ammatillisen kuntoutuksen vaikutukset pitkäaikaistyöttömien työuraan ja muihin psykososiaalisiin tekijöihin? 2) Millaiset prosessit ja mekanismit edistivät työuria työllisten monimuotoisen ammatillisen kuntoutuksen interventiossa? 3) Minkälaisia yhteistyömuotoja työhön kytkeytyvässä kuntoutuksessa kuntoutujan ja eri toimijoiden välillä toteutui, ja missä määrin kuntoutujat pystyivät vaikuttamaan omiin valinta- ja toimintamahdollisuuksiinsa prosessin aikana? Aineisto koostui kahden ammatillisen kuntoutuksen kehittämishankkeen arviointitutkimusaineistoista. Tutkimusasetelma oli monitapaustutkimus, joka oli toteutettu moninäkökulmaisena mixed method –tutkimuksena. Aineistot oli koottu kyselyiden, yksilö- ja ryhmähaastatteluiden, dokumenttien ja rekisteriseurannan avulla. Aineistojen analyysejä oli tehty aineistokokonaisuuksittain analysoiden kvantitatiiviset ja kvalitatiiviset aineistot erikseen sekä yhdistämällä aineistoja tapaustutkimuksen keinoin. Tutkimuksessa löytyi mekanismi, jonka kautta kuntoutuksen tulokset syntyivät tai jäivät syntymättä. Edistävät ja estävät mekanismit liittyivät erityisesti esimiehen, työterveyshuollon ja kuntoutuksen palvelutuottajan toimintaan ja kuntoutujan elämäntilanteeseen. Samanlaiset tekijät edistivät ja estivät työttömillä ja työllisillä kuntoutumista. Lisäksi työhön kytkeytyvässä kuntoutuksessa kuntoutujan oman toimijuuden tukeminen on tärkeää, vaikka se alkuvaiheessa olisi vähäinen. Tutkimuksessa kuvataan työikäisten kuntoutuksen tehtävät uuden mallin avulla. Tämä jäsentää ammatillisen kuntoutuksen kentän kompleksisuutta ja auttaa hallitsemaan sitä. Työhön kytkeytyvä kuntoutus muodostuu yhteiskuntaan ja yksilöön kohdistuvista toimista, joilla mahdollistetaan työelämään paluu ja osallistuminen. Tulosten avulla kuntoutuksen toteuttajat, tutkijat ja viranomaiset voivat parantaa kuntoutuksen työuravaikutuksia kehittämällä kuntoutujan osallistumismahdollisuuksia ja yhteistoimintaa.