Abstract The protection of endangered species requires knowledge about the habitat requirements and the genetic issues related to the population viability. In this doctoral thesis, I defined the breeding habitat features of the Finnish populations of the Golden Eagle (Aquila chrysaetos) and the Peregrine Falcon (Falco peregrinus) by applying habitat suitability modelling. Secondly, I studied the conservation genetic issues of the Finnish population of the White-tailed Eagle (Haliaeetus albicilla) and the two Reed Bunting subspecies Emberiza schoeniclus witherbyi and E.s. lusitanica met in the Iberian Peninsula. All study populations are classified as threatened according to IUCN classification and they have experienced declines in population sizes in recent history. My results from habitat suitability models showed that human-induced changes in habitat threaten the Golden Eagle in Finland. The relative suitability for the species presence dropped to zero when the proportion of human altered landscape (agricultural or urbanized areas) in the core of the breeding habitat (4 km2) was more than 5%. Models further showed that habitat structure influences breeding habitat selection of the Peregrine Falcon, as it favours well-connected areas of open peatlands. Therefore, fragmentation (i.e., decreasing the connectivity) of open peatlands decreases the habitat quality for the species. The White-tailed Eagle has recovered mainly through local growth, but my results suggest that gene flow from neighbouring populations has had an impact as well, and has enhanced the genetic viability of the Finnish population. The current structure of the two subpopulations (one along the Baltic Sea coast line and another inland in Northern Finland) results mainly from the species’ ecology (i.e., philopatric behaviour), not from the recent population bottlenecks. The effective population size estimate of the coastal subpopulation of White-tailed Eagle was below the critical size needed to maintain evolutionary potential. The estimates of the effective population sizes for E.s. lusitanica and E.s. witherbyi and inland subpopulation of White-tailed Eagle were close or below the critical level of 50, which makes them prone to losing fitness due to inbreeding depression in the short term. Therefore, these study populations need to increase in size in order to secure population viability in the future. / Tiivistelmä Ihmisen aiheuttamat elinympäristöjen muutokset uhkaavat biodiversiteettiä kasvattamalla yhä useampien eliölajien sukupuuttoriskiä. Tehokkaat suojelutoimenpiteet edellyttävät tietoa uhanalaisten lajien elinympäristövaatimuksista sekä populaation elinkyvylle keskeisistä geneettisistä tekijöistä. Tarkastelen väitöskirjatyössäni maakotkan (Aquila chrysaetos) sekä muuttohaukan (Falco peregrinus) Suomen populaatioiden pesimäympäristön piirteitä maisemaekologisen mallinnuksen avulla. Toiseksi tarkastelen Suomen merikotkapopulaation (Haliaeetus albicilla) sekä Iberian niemimaalla esiintyvien pajusirkun alalajien Emberiza schoeniclus witherbyin ja E.s. lusitanican suojelun kannalta tärkeitä geneettisiä tekijöitä. Kaikki tutkimuspopulaatiot ovat uhanalaisia ja ne ovat kärsineet voimakkaista kannan pienenemisistä. Maisemaekologiset mallit osoittivat maakotkan välttävän ihmisen muokkaamaa ympäristöä (maatalousalueet ja rakennetut alueet). Lajin esiintymistodennäköisyys laski nopeasti nollaan, kun ihmisen muokkaaman ympäristön osuus nousi yli 5 prosenttiin pesimäympäristön ydinalueella (4 km2). Mallit osoittivat maiseman rakenteen vaikuttavan muuttohaukan habitaatinvalintaan, sillä se suosi pesimäympäristönään kytkeytyneitä avosoita. Avosoiden pirstoutuminen (l. kytkeytyneisyyden väheneminen) vähentää näin ollen muuttohaukan pesimäympäristön laatua. Merikotkapopulaatio on toipunut pääosin paikallisen kasvun myötä, mutta tulokseni viittaavat myös siihen, että geenivirta naapurimaiden populaatioista on lisännyt Suomen populaation geneettistä muuntelua. Nykyinen rakenne (rannikon ja Lapin alapopulaatiot) on seurausta lajin synnyinpaikkauskollisuudesta, ei niinkään populaatiokoon romahduksista. Rannikon merikotkapopulaation efektiivinen koko jäi alle kriittisen rajan, joka tarvitaan evolutiivisen potentiaalin säilymiselle. Pajusirkun alalajien sekä Lapin merikotkapopulaation efektiiviset populaatiokoot olivat lähellä kriittisenä pidettyä 50:tä tai jäivät alle, joten ne ovat vaarassa menettää kelpoisuutta sukusiitosdepression seurauksena lyhyellä aikavälillä. Sekä pajusirkun alalajien että merikotkapopulaatioiden tulee sen vuoksi kasvaa säilyäkseen elinvoimaisina tulevaisuudessa.

Abstract Many waders are in decline, and the number of endangered species and populations is increasing. Their protection and management requires knowledge of both ecological and genetic state of the populations. In this thesis, I studied the distribution-wide genetic variation, structure and phylogeography of the Temminck’s Stint (Calidris temminckii) and Terek Sandpiper (Xenus cinereus) using microsatellites and sequence data from the mitochondrial control region and cytochrome oxidase I gene. I compared these regionally endangered species to other waders with varying evolutionary histories, breeding systems and habitat preferences to examine the levels of genetic variation and structure at different spatial scales. In addition, I studied the genetic structure of the endangered Baltic population of the Southern Dunlin (Calidris alpina schinzii) with microsatellites. I used genetic information in all three study species to determine units for conservation. The Temminck’s Stint and Terek Sandpiper, both not restricted to the Arctic, had low distribution-wide structuring. They also had quite low levels of variation when compared to other species breeding at similar latitudes, indicating reductions in population sizes during past climate changes. Especially the peripheral breeding populations were differentiated and showed signs of inbreeding and genetic drift when compared to the main range. The Temminck’s Stint populations at the Bothnian Bay and Yakutia, and Terek Sandpiper populations in Finland and Belarus, should be treated as separate management units. The broader interspecific comparison of waders suggests that habitat availability, mating system and the extent of philopatry may affect the genetic composition of species. The genetic analyses of the Southern Dunlin indicated strong effects of philopatry and inbreeding throughout the range. Local subpopulations at the Bothnian Bay and in Sweden need to be considered as separate management units. Management efforts at the Baltic should be focused on increasing connectivity and providing large enough breeding habitats for potential immigrants and recruits. / Tiivistelmä Useat kahlaajapopulaatiot ovat pienentyneet ja uhanalaistuneet maailmanlaajuisesti. Lajien ja populaatioiden ekologiaa ja genetiikkaa on tunnettava, jotta suojelutoimia voidaan kohdistaa oikein. Tutkin väitöskirjassani lapinsirrin (Calidris temminckii) ja rantakurvin (Xenus cinereus) geneettistä rakennetta, muuntelua ja fylogeografiaa levinneisyysalueen laajuisesti mikrosatelliittien ja mitokondrion kontrollialueen ja sytokromioksidaasi I -geenin sekvenssien avulla. Tutkin, mitkä tekijät vaikuttavat geneettisen rakenteeseen ja muunteluun vertaamalla näitä lajeja muihin kahlaajiin, joilla on erilaisia lisääntymisstrategioita, jotka pesivät vaihtelevissa ympäristöissä ja joista monet eroavat toisistaan myös fylogeografialtaan. Lisäksi tutkin Itämeren rannalla pesivän etelänsuosirrin (Calidris alpina schinzii) geneettistä populaatiorakennetta mikrosatelliittien avulla. Käytin geneettistä tietoa hyväksi luonnonsuojeluyksikköjen määrittämisessä kaikille kolmelle tutkimuslajilleni. Lapinsirrin ja rantakurvin fylogeografinen historia oli samankaltainen. Geneettisen muuntelun määrä oli vähäisempää verrattuna muihin, samankaltaisissa ympäristöissä pesiviin kahlaajiin. Molemmat lajit ovat todennäköisesti kärsineet historiallisten ilmaston-muutosten aiheuttamasta populaatioiden pienenemisestä. Erityisesti levinneisyysalueen reunoilla pesivät populaatiot olivat erilaistuneita, ja niissä näkyi sukusiitoksen ja geneettisen satunnaisajautumisen merkkejä. Perämeren ja Jakutian lapinsirri- sekä Valko-Venäjän ja Suomen rantakurvipopulaatioita tulee kohdella erillisinä suojeluyksiköinään. Vertailu muihin kahlaajiin osoitti, että niin pesimä- ja talvehtimisalueiden laajuus kuin lisääntymisstrategiat ja paikkauskollisuus voivat vaikuttaa lajien geneettiseen koostumukseen. Etelänsuosirrin geneettiset analyysit paljastivat merkkejä sukusiitoksesta, joita paikkauskollisuus ja populaatioiden pienuus ovat voimistaneet. Perämeren ja Ruotsin populaatioita tulee kohdella erillisinä suojeluyksiköinään. Suojelutoimet on kohdistettava tarpeeksi suurien, hyvälaatuisten pesimäpaikkaverkostojen ylläpitämiseen.