Combining classification techniques to define topo-climatic landscapes

Landscape classification tackles issues related to the representation and analysis of continuous and variable ecological data. In this study, a methodology is created in order to define topo-climatic landscapes (TCL) in the north-west of Catalonia (north-east of the Iberian Peninsula). TCLs relate the ecological behaviour of a landscape in terms of topography, physiognomy and climate, which compound the main drivers of an ecosystem. Selected variables are derived from different sources such as remote sensing and climatic atlas. The proposed methodology combines unsupervised interative cluster classification with a supervised fuzzy classification. As a result, 28 TCLs have been found for the study area which may be differentiated in terms of vegetation physiognomy and vegetation altitudinal range type. Furthermore a hierarchy among TCLs is set, enabling the merging of clusters and allowing for changes of scale. Through the topo-climatic landscape map, managers may identify patches with similar environmental conditions and asses at the same time the uncertainty involved.

Impacte de la variabilitat climàtica ràpida de l'últim període glacial sobre la vegetació del sud-est de Nord Amèrica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a UMR-CNRS - Géologie et Océanographie, França, entre 2007 i 2009. Els canvis climàtics ràpids de l’últim període glacial (cicles Dansgaard/Oeschger i Heinrich Stadials-HS), han estat documentats en testimonis marins, de gel i dipòsits continentals, generalment de l’hemisferi nord. Mentre que la majoria dels estudis paleoclimàtics i paleoceanogràfics de l’Atlàntic Nord sobre l’últim període glacial s’han centrat en la part nord i est, les latituds mitjanes de la part occidental han estat menys estudiades. Particularment, els canvis de la vegetació de l’est de Nord Amèrica durant l’últim glacial es coneixen molt poc degut a la manca de seqüències pol.líniques llargues en aquesta regió. Només dues seqüències de pol.len del llac Tulane (Florida) mostren canvis de la vegetació significatius i interessants durant l’últim glacial, que suggereixen HS càlids i humits, que contrasta amb el que s’observa a l’altre costat de l’Atlàntic Nord. El treball realitzat al UMR-CNRS 5805 EPOC, Université Bordeaux 1, EPHE, des del 23 d’abril 2007 al 22 d’abril 2009, gràcies a la beca Beatriu de Pinós, implica una reconstrucció a alta resolució dels canvis de la vegetació a partir de l’anàlisi d’un testimoni marí, localitzat a l’oest de l’Atlàntic Nord subtropical (MD99-2203, 34º58’N, 75º12’W), durant l’Estadi Isotòpic Marí 3 (MIS 3). Les dades pal.linològiques del testimoni mostren una alternança entre Picea i Quercus. En general, les associacions pol.líniques indiquen que les variacions de la vegetació segueixen un patró bosc boreal/temperat durant l’últim glacial. El model d’edat preliminar basat en edats radiomètriques suggereix un augment del bosc temperat acompanyat d’una reducció del boreal entre el H4 i el H3. La comparació amb registres pol.línics marins d’alta resolució de la regió est subtropical, a latituds similars, mostren, per primer cop, que els canvis en les formacions forestals associats als canvis climàtics ràpids de l’últim glacial van ser menys intensos al sud-est de Nord Amèrica que a la Península Ibèrica.

Quantificació de l'error comès pels models de níxol ecològic al predir la distribució d'especies generalistes

Report for the scientific sojourn carried out at the University of California at Berkeley, from September to December 2007. Environmental niche modelling (ENM) techniques are powerful tools to predict species potential distributions. In the last ten years, a plethora of novel methodological approaches and modelling techniques have been developed. During three months, I stayed at the University of California, Berkeley, working under the supervision of Dr. David R. Vieites. The aim of our work was to quantify the error committed by these techniques, but also to test how an increase in the sample size affects the resultant predictions. Using MaxEnt software we generated distribution predictive maps, from different sample sizes, of the Eurasian quail (Coturnix coturnix) in the Iberian Peninsula. The quail is a generalist species from a climatic point of view, but an habitat specialist. The resultant distribution maps were compared with the real distribution of the species. This distribution was obtained from recent bird atlases from Spain and Portugal. Results show that ENM techniques can have important errors when predicting the species distribution of generalist species. Moreover, an increase of sample size is not necessary related with a better performance of the models. We conclude that a deep knowledge of the species’ biology and the variables affecting their distribution is crucial for an optimal modelling. The lack of this knowledge can induce to wrong conclusions.

Construcció i explotació d'un magatzem de dades de planificació hidrològica

El projecte que constitueix la base de aquest TFC, consisteix en la construcció d'un magatzem de dades, com a eina de treball, per als tècnics de la Confederació Hidrogràfica Nord-Est (CHNE), que és l'entitat encarregada de la gestió de l'aigua i infraestructures hidràuliques del nord-est de la península ibèrica. Aquest magatzem ha de permetre automatitzar la recollida de la informació provinent de fulls Excel i explotar aquesta informació amb eines de Business Intelligence adients.

Influència del clima en la fenologia de la floració de Globularia alypum: anàlisi a partir de mostres d'herbari

Globularia alypum és un arbust termòfil típic de la regió oest del Mediterrani. Aquest nanofaneròfit té un patró de floració molt ampli. Les poblacions primerenques floreixen des del Juliol fins al Desembre i les poblacions tardanes des del Gener fins a l’Abril. L’objectiu del projecte és esbrinar quins factors climàtics determinen la fenologia de la floració de l’espècie a partir de mostres d’herbari i conèixer l’abast geogràfic d’ambdós patrons de floració a la península Ibèrica i França. També l’estudi d’altres característiques fenològiques en relació amb el clima: els braquiblasts i les espigues de capítols. Els plecs d’herbari han estat georeferenciats per ser utilitzats en un entorn SIG junt amb les dades del clima i s’ha realitzat una anàlisi estadística. El resultats mostren que les poblacions primerenques creixen majoritàriament en zones costaneres mentre que les tardanes ho fan en zones continentals. Les poblacions primerenques creixen en àrees on les temperatures (mitjana, mínima, màxima i mínima del mes més fred) són més altes que les tardanes per l’efecte temperador del mar. Al analitzar totes les poblacions, el nombre de mesos des de la transició floral es correlaciona negativament amb la temperatura mínima mensual i la temperatura mitjana mensual en tots els mesos, mentre que amb la temperatura màxima mensual entre Octubre i Abril. Al estudiar sols les poblacions tardanes les correlacions són similars, però no en les primerenques on no se’n troba cap. Les correlacions entre el nombre de mesos des de la transició floral i les variables climàtiques anuals són iguals, a més de trobar-se una correlació negativa amb la temperatura mínima del mes més fred i l’índex tèrmic, i positiva amb l’índex de continentalitat. No s’ha trobat cap diferència en presència de braquiblasts segons la població, però sí en les espigues de capítols, essent més freqüents en les poblacions primerenques. Es suggereix que la temperatura és un factor més determinant per a les poblacions tardanes, mentre que es desconeix si és la precipitació en les primerenques. Tampoc es té coneixement sobre si les diferències entre els dos patrons són genètiques o fenotípiques i quin mecanisme possibilita el desenvolupament de braquiblasts i espigues de capítols.

Proxies de temperatura i pluviositat per a la reconstrucció climàtica a la Península Ibèrica

Amb la finalitat d’avaluar els lípids alquilats com a proxies de precipitació i temperatura a la Península Ibèrica, s’han analitzat 23 mostres de sòls de diferents punts del territori espanyol. L’estudi d’aquests biomarcadors cuticulars s’ha fet a través de la identificació i quantificació del seu contingut a les mostres, el càlcul de diversos paràmetres com l’índex de preferència de carboni (CPI), la longitud mitjana de cadena (ACL) o la pèrdua de matèria orgànica per ignició (LOI), i la recerca de correlacions estadístiques entre les variables climàtiques dels punts de mostreig i els resultats obtinguts. Aquests conclouen amb el fet de que els lípids alquilats són útils com a biomarcadors cuticulars de plantes superiors i tenen un potencial significatiu com a proxies de precipitació a la Península Ibèrica.

El efecto de los cambios climáticos y procesos geológicos en la génesis de la biodiversidad del mediterráneo occidental: el caso de los géneros de arañas Harpactocrates SIMON, 1914y Parachtes ALICATA, 1964

El objetivo principal de mi tesis doctoral es identificar y entender los procesos que determinan la enorme riqueza de seres vivos que existe en el Mediterráneo. Para conseguir los objetivos planteados he utilizado como modelo de estudio los géneros de arañas Parachtes y Harpactocrates endémicas del mediterráneo occidental. Los resultados obtenidos hasta el momento se basan en la información que nos proporcionan las datos moleculares a través de una aproximación filogenética, de inferencia de tiempos de divergencia y de genética de poblaciones. Algunas de las conclusiones a las que he llegado son: (1) la secuencia de formación de las especies que componen el género Parachtes y sus edades asociadas sigue la secuencia geocronológica de formación de la cuenca mediterránea occidental, (2) las especies del género Harpactocrates de los Alpes provienen de una colonización desde la Península Ibérica, (3) las edades de divergencia entre las especies de éste género preceden a las glaciaciones, lo que rechaza la hipótesis de especiación pleistocénica (4) el patrón filogeográfico obtenido para la especie pirenaica Harpactocrates ravastellus sugieren que los cambios climáticos pleistocénicos modelaron la estructura poblacional de la especie, identificándose refugios glaciares, (5) el patrón filogeográfico obtenido para las 3 especies del Sistema Central (H. gredensis, H. globifer y H. gurdus) muestra una marcada estructura poblacional, con tiempos de divergencia que datan alrededor de las épocas del Plio-Pleistoceno, sugiriendo la existencia de varios refugios dentro del Sistema Central.

Variació del nivell del mar a la Península Ibèrica durant l'últim segle

Segons l'IPCC en valor mitjà mundial del nivell del mar augmenta a raó de 3.1 ± 0.7 mm·a-1. Aquest estudi ha calculat que a la Península Ibèrica, en nivell mitjà del mar ha augmentat a raó de 3.01 ± 0.45 mm·a-1, per tant, a un ritme similar del valor mundial. No obstant, es mostra un comportament diferent entre el conjunt Atlàntic - Cantàbric i el Mediterrani, que podria ser explicat pel efecte baromètric invertit i l'expansió tèrmica. En l'últim període estudiat, 1997-2009, les tendències mostren un augment dels ritmes de pujada en totes les zones amb resultats estadísticament significatius. En un futur, es preveu que en el conjunt de la Península Ibèrica el nivell mitjà del mar augmenti per a l'any 2050, 104 ± 30 mm i per a l'any 2100, 174 ± 60 mm. Aquest fet podria tenir un impacte important sobre les costes ibèriques, i per tant, catalanes.

Litterfall and mineral return in two cork-oak forests in northeast spain

Seasonal trends in littertall and potential mineral return were studied in two cork-oak forest sites in the northeastern Iberian peninsula. The estimated average litter production was 3.9.M- gy.e1ahar for one site and 4.6 .M- gy.e1ahar for the other; these figures are similar to those reported for holm-oak (Quercus ilex) forests in the same area. Seasonal litterfall patterns were typical of Mediterranean forest ecosystems. Leaves accounted for 46 to 78% of the total dry matter. Their annual weighted-average mineral composition was low in macronutrients (N 8-9; K 4-5; Mg 0.8-1.3; Ca 9-10 and P 0.4-1 m-)g.1g and relatively high in micronutrients such as Mn (2-2.2 m-)g.1g or Fe (0.3-0.4 m)-g..1g Minimum N and P concentrations were found during the growth period. Estimates of potential mineral return for an annual cycle were N 38-52, P 2.1-5.2, K 20-28, Ca 44-53 and Mg 5.4-5.0 k-,g.1ha depending on the site biomass and fertility

Using a Parameterization of a Radiative Transfer Model to Build High-Resolution Maps of Typical Clear-Sky UV Index in Catalonia, Spain

To perform a climatic analysis of the annual UV index (UVI) variations in Catalonia, Spain (northeast of the Iberian Peninsula), a new simple parameterization scheme is presented based on a multilayer radiative transfer model. The parameterization performs fast UVI calculations for a wide range of cloudless and snow-free situations and can be applied anywhere. The following parameters are considered: solar zenith angle, total ozone column, altitude, aerosol optical depth, and single-scattering albedo. A sensitivity analysis is presented to justify this choice with special attention to aerosol information. Comparisons with the base model show good agreement, most of all for the most common cases, giving an absolute error within 0.2 in the UVI for a wide range of cases considered. Two tests are done to show the performance of the parameterization against UVI measurements. One uses data from a high-quality spectroradiometer from Lauder, New Zealand [45.04°S, 169.684°E, 370 m above mean sea level (MSL)], where there is a low presence of aerosols. The other uses data from a Robertson–Berger-type meter from Girona, Spain (41.97°N, 2.82°E, 100 m MSL), where there is more aerosol load and where it has been possible to study the effect of aerosol information on the model versus measurement comparison. The parameterization is applied to a climatic analysis of the annual UVI variation in Catalonia, showing the contributions of solar zenith angle, ozone, and aerosols. High-resolution seasonal maps of typical UV index values in Catalonia are presented

Slope processes in changing permafrost environments: a geomorphological and sedimentological approach

Estudi realitzat a partir d’una estada al Centro de Estudos Geograficos de la Universidade de Lisboa, Portugal, entre 2011 i 2012. En aquest grup he desenvolupat la meva recerca focalitzada en ambients polars en presència de permafrost, concretament centrada en l’extrem nord-occidental de la Península Antàrtica (Shetland del Sud) i a l’Alt Àrtic (Svalvard). Ambdós àrees han registrat un augment de temperatura molt significatiu les darreres dècades. La meva recerca ha contemplat l’anàlisi de registres sedimentaris (lacustres, eòlics, vessant) i la monitorització de processos geomorfològics actuals a fi efecte d’entendre la dinàmica ambiental present i passada (i.e. clima). Amb aquesta finalitat he realitzat tres campanyes de treball de camp a l’Antàrtida i dues a l’Àrtic. El posterior treball de laboratori i d’oficina està propiciant nombroses publicacions que donen fe dels èxits assolits. A més, cal enfatitzar altres activitats desenvolupades durant la BP-A: coneixement de com organitzar i gestionar una campanya antàrtica, docència universitària, participació en comitès, associacions i tribunals de tesis doctorals, organització i participació en nombroses conferències, treball de camp en noves àrees d’estudi, referee per revistes internacionals, etc. Tanmateix, la concessió del projecte de recerca HOLOANTAR, del qual en sóc l’Investigador Responsable, ha estat l’èxit més important d’aquesta estada. Aquest projecte m’està conferint la capacitat de gestionar i integrar la recerca de 16 investigadors de diferents nacionalitats des d’una perspectiva multidisciplinar. Tothora, cal remarcar que no s’ha assolit un dels èxits que pretenia el meu projecte de BP-A: la transferència del bagatge i coneixement adquirit al sistema de recerca català. Malgrat haver presentat la meva candidatura per un contracte BP-B per tal que aquest background après a l’estranger revertís a Catalunya, el procés de selecció emprat en la convocatòria ho ha impedit i m’obliga a continuar la meva recerca a l’estranger.

Avaluació de l’estructuració genètica humana a la Península Ibèrica i a d’altres regions del sudoest europeu: implicacions poblacionals i epidemiològiques

Els avenços en tècniques de genotipat de polimorfismes genètics a gran escala estan liderant una revolució en el camp de l’epidemiologia genètica i la genètica de poblacions humanes. La informació aportada per aquestes tècniques ha evidenciat l’existència d’estructuracions poblacionals que poden augmentar l’error en els estudis d’associació a escala genòmica (GWAS, genome-wide association studies). Estudis recents han demostrat la presència d’aquestes estructuracions a nivell interregional i intrarregional a Europa. El present projecte ha avaluat el grau d’estructuració genètica en poblacions de la Península Ibèrica i altres regions del sudoest europeu (Itàlia i França) per quantificar l’impacte que aquesta potencial estructuració pot tenir en el disseny d’estudis d’associació GWAS i reconstruir la història demogràfica de les poblacions de la Mediterrània. Per aconseguir aquests objectius, s’han analitzat mostres de DNA de 770 individus de 26 poblacions de la Península Ibèrica, França, Itàlia i d’altres països de la Mediterrània. Aquestes mostres van ser genotipades per 240000 SNPs utilitzant l’array 250K StyI d’Affymetrix en el marc d’aquest projecte o mitjançant altres arrays d’Affymetrix en els projectes internacionals HapMap i POPRES. S’han realitzat anàlisis estadístiques incloent anàlisis de components principals, Fst, identitat per descendència, desequilibri de lligament, barreres genètiques, etc. Aquests resultats han permés construir un marc de referència de la variabilitat en aquesta regió, avaluar el seu impacte en estudis d’associació i proposar mesures per evitar l’increment de qualsevol tipus d’error (tipus I i II) en estudis nacionals i internacionals. A més, també han permés reconstruir la història de les poblacions humanes de la Mediterrània així com analitzar les seves relacions demogràfiques. Donada la duració limitada d’aquesta acció (24 mesos, d’octubre de 2010 a setembre de 2012), els resultats d’aquest projecte es troben actualment en fase de redacció i conduiran a diverses publicacions en revistes internacionals i a la preparació de comunicacions a congressos.

Fish ecology in Lake Banyoles (NE Spain): a tribute to Ramon Margalef

Lake Banyoles is the second largest lake in the Iberian Peninsula and due to this relative uniqueness, its peculiar geological origin, and its considerable age attracted the early attention of the late Professor Ramon Margalef. One of the first papers by Margalef was on the biota of Lake Banyoles and two of the first four Ph.D. theses that he supervised were about the limnology of this lake. Unfortunately, the uniqueness of this lake also implied that it was the first place of introduction into the Iberian Peninsula of several exotic fish species, early in the XXth Century and nowadays the lake fish assemblage is dominated by invasive species, and some native ones have been extirpated. Although the limnological studies in Lake Banyoles were pioneering within the Iberian Peninsula, studies on fish ecology of the lake did not start until 1989. Thereafter, four Ph.D. theses have been completed on different aspects of the fish assemblages of Lake Banyoles. The aim of this paper is to provide a short overview of this research, largely brought about by the considerable limnological information previously available for this lake, thanks to the insightful, pioneering work of Professor Margalef

Estat de conservació i propostes de gestió per a Stachys martitima Gouan a la Península Ibèrica

Es documenta la disminució de l’àrea de distribució i del nombre d’individus i s’avalua l’extensió actual d’Stachys maritima a la península Ibèrica, restringida a menys de 200 individus amb una àrea d’ocupació de només 8 km2. L’espècie és requalificada com a CR (en perill crític) en aquest territori, incrementant l’anterior valoració com a VU (vulnerable). Se suggereixen les mesures de conservació adequades que permetin garantir simultàniament activitats de turisme sostenibles

El campo volcánico catalán

Catalan volcanic field, in Iberian Peninsula Northeast, has been made during Neogene and Quaternary. It is made up Empordà, la Selva and la Garrotxa Zones, the best volcanic morphology is in the last one because is the most recent. In this paper we explain the volcanic rocks general characteristics, what eruption activity generate it and the final volcanic edifice morphology. Finally, we propose some crops to visit