Where will conflicts between alien and rare species occur after climate and land-use change? A test with a novel combined modelling approach

Protecting native biodiversity against alien invasive species requires powerful methods to anticipate these invasions and to protect native species assumed to be at risk. Here, we describe how species distribution models (SDMs) can be used to identify areas predicted as suitable for rare native species and also predicted as highly susceptible to invasion by alien species, at present and under future climate and land-use scenarios. To assess the condition and dynamics of such conflicts, we developed a combined predictive modelling (CPM) approach, which predicts species distributions by combining two SDMs fitted using subsets of predictors classified as acting at either regional or local scales. We illustrate the CPM approach for an alien invader and a rare species associated to similar habitats in northwest Portugal. Combined models predict a wider variety of potential species responses, providing more informative projections of species distributions and future dynamics than traditional, non-combined models. They also provide more informative insight regarding current and future rare-invasive conflict areas. For our studied species, conflict areas of highest conservation relevance are predicted to decrease over the next decade, supporting previous reports that some invasive species may contract their geographic range and impact due to climate change. More generally, our results highlight the more informative character of the combined approach to address practical issues in conservation and management programs, especially those aimed at mitigating the impact of invasive plants, land-use and climate changes in sensitive regions

Combining probabilistic land-use change and tree population dynamics modelling to simulate responses in mountain forests

Altitudinal tree lines are mainly constrained by temperature, but can also be influenced by factors such as human activity, particularly in the European Alps, where centuries of agricultural use have affected the tree-line. Over the last decades this trend has been reversed due to changing agricultural practices and land-abandonment. We aimed to combine a statistical land-abandonment model with a forest dynamics model, to take into account the combined effects of climate and human land-use on the Alpine tree-line in Switzerland. Land-abandonment probability was expressed by a logistic regression function of degree-day sum, distance from forest edge, soil stoniness, slope, proportion of employees in the secondary and tertiary sectors, proportion of commuters and proportion of full-time farms. This was implemented in the TreeMig spatio-temporal forest model. Distance from forest edge and degree-day sum vary through feed-back from the dynamics part of TreeMig and climate change scenarios, while the other variables remain constant for each grid cell over time. The new model, TreeMig-LAb, was tested on theoretical landscapes, where the variables in the land-abandonment model were varied one by one. This confirmed the strong influence of distance from forest and slope on the abandonment probability. Degree-day sum has a more complex role, with opposite influences on land-abandonment and forest growth. TreeMig-LAb was also applied to a case study area in the Upper Engadine (Swiss Alps), along with a model where abandonment probability was a constant. Two scenarios were used: natural succession only (100% probability) and a probability of abandonment based on past transition proportions in that area (2.1% per decade). The former showed new forest growing in all but the highest-altitude locations. The latter was more realistic as to numbers of newly forested cells, but their location was random and the resulting landscape heterogeneous. Using the logistic regression model gave results consistent with observed patterns of land-abandonment: existing forests expanded and gaps closed, leading to an increasingly homogeneous landscape.

Plasma membrane cyclic nucleotide gated calcium channels control land plant thermal sensing and acquired thermotolerance.

Typically at dawn on a hot summer day, land plants need precise molecular thermometers to sense harmless increments in the ambient temperature to induce a timely heat shock response (HSR) and accumulate protective heat shock proteins in anticipation of harmful temperatures at mid-day. Here, we found that the cyclic nucleotide gated calcium channel (CNGC) CNGCb gene from Physcomitrella patens and its Arabidopsis thaliana ortholog CNGC2, encode a component of cyclic nucleotide gated Ca(2+) channels that act as the primary thermosensors of land plant cells. Disruption of CNGCb or CNGC2 produced a hyper-thermosensitive phenotype, giving rise to an HSR and acquired thermotolerance at significantly milder heat-priming treatments than in wild-type plants. In an aequorin-expressing moss, CNGCb loss-of-function caused a hyper-thermoresponsive Ca(2+) influx and altered Ca(2+) signaling. Patch clamp recordings on moss protoplasts showed the presence of three distinct thermoresponsive Ca(2+) channels in wild-type cells. Deletion of CNGCb led to a total absence of one and increased the open probability of the remaining two thermoresponsive Ca(2+) channels. Thus, CNGC2 and CNGCb are expected to form heteromeric Ca(2+) channels with other related CNGCs. These channels in the plasma membrane respond to increments in the ambient temperature by triggering an optimal HSR, leading to the onset of plant acquired thermotolerance.

Les expériences de vulnérabilité collective : de la fragilisation de principes normatifs à leur réaffirmation, de la problématisation de frontières intergroupes à la reconnaissance de droits universels

Plan du travail La première partie de cette thèse est consacrée à la tentative d'identifier les racines et lés contours d'une théorie de la vulnérabilité collective. Des approches théoriques et empiriques différentes sont exposées, et parfois revisitées, dans le but de proposer une perspective intégrative des sollicitations psychologiques particulières et des comportements sociaux caractéristiques d'un contexte de vulnérabilité collective. Dans le premier chapitre, les liens conceptuels entre les trois notions fondamentales de normes, de communautés et d'histoire sont explicités, afin de clarifier l'approche non-réductionniste des dynamiques collectives qui oriente le travail. Une attention particulière est accordée aux processus par lesquels des comportements sociaux orientés par des normes pertinentes au sein d'une communauté permettent de clarifier et de transformer des identités sociales (Reicher, 1982), voire de générer de nouveaux faits institutionnels (Searle, 1995). Il s'agit aussi de mettre en évidence l'apport potentiel d'une théorie qui se construit autour de l'articulation entre l'individu et son contexte social, à un débat épistémologique et méta-théorique entre psychologues sociaux, présent dès l'origine de la discipline (voire notamment Doise, 1982 ; Greenwood, 2004 ; Reicher, 2004 ; Tajfel, 1972). Les deux chapitres suivants proposent une logique explicative de la manière dont les membres d'une communauté, traversant une expérience de vulnérabilité collective, construisent une ligne d'action pour réagir aux sollicitations particulières d'un tel contexte social. Plus précisément, le chapitre 2 met en perspective des travaux de psychologie sociale sur le décalage entre l'identification d'injustices personnelles et l'identification d'injustices collectives, avec des travaux de sciences politiques sur le contraste entre l'irrationnalité apparente des comportements politiques compte tenu des situations de vie individuelles, et la rationnalité collective émergente de ces comportements en réaction à l'évolution de la situation collective. Le chapitre 3 met en perspective les travaux de psychologie sociale sur les motivations psychologiques et les stratégies mises en oeuvre afin de protéger la croyance fondamentale de vivre dans un monde juste, avec des travaux sociologiques rendant compte de l'incapacité humaine à supporter des situations d'anomie. Ces deux chapitres permettent ainsi d'étayer théoriquement l'hypothèse fondamentale qu'une expérience de vulnérabilité collective suscite des réactions qui dépassent la somme des réactions individuelles aux expériences personnelles de victimisation correspondantes. Ils amèneront à identifier deux types de comportements sociaux comme réactions typiques à un contexte de vulnérabilité collective : la contestation des dirigeants et des institutions du pouvoir établi, ainsi que la condamnation des transgressions des principes normatifs fragilisés. Lors des deux derniers chapitres de la partie théorique, ces phénomènes sont inscrits dans une temporalité plus longue. Le chapitre 4 tâche, d'une part, de préciser les conditions sociohistoriques particulières dans lesquelles la mise en cause du pouvoir établi et la réaffirmation de principes normatifs fragilisés amène à la reconnaissance que ces principes devraient s'appliquer également au traitement de personnes en dehors des frontières d'une communauté d'appartenance exclusive, ainsi qu'en particulier à la reconnaissance de droits universels. D'autre part, ce chapitre soulève la question des processus d'institutionnalisation qui stabilisent dans le temps les acquis normatifs résultant d'épisodes socio-historiques spécifiques, en particulier sous forme d'une inscription dans le droit international. L'idée est développée ainsi que c'est avant tout lors d'épisodes de problématisation d'identités exclusives que naît ou renaît l'aspiration à instituer une identité humaine. Le chapitre 5, finalement, introduit un second processus par lequel les acquis normatifs, résultant d'épisodes de vulnérabilité collective, sont susceptibles d'être préservés, à partir de l'idée que ceux-ci ne génèrent pas seulement des conditions favorables à l'émergence de nouvelles institutions, mais affectent également les engagements identitaires d'un nombre important d'individus simultanément. L'hypothèse est développée que la transition à la vie adulte constitue un passage du parcours de vie qui est particulièrement propice à un effet durable du contexte socio-historique sur les engagements identitaires d'une personne. De cette manière, la génération des jeunes adultes lors d'une expérience de vulnérabilité collective est susceptible de porter à travers le temps les traces des reconfigurations symboliques résultant de l'événement. Les arguments théoriques développés à travers les cinq premiers chapitres sont condensés sous forme d'une série de propositions théoriques falsifiables, en plus de l'hypothèse fondamentale d'irréductibilité de l'expérience collective. Afin de faciliter et de structurer la lecture des chapitres 2 à 5, chacune de ces propositions est placée en amont du chapitre dans lequel sont présentés les principaux arguments théoriques qui l'étayent. Ceci devrait aider à la mise en relief d'un fil rouge qui organise ces chapitres au-delà des ramifications argumentatives plus fines. Les propositions théoriques énoncées sont conçues comme un système théorique ; la signification de chacune d'entre elle peut être appréhendée au mieux en relation avec l'ensemble des autres propositions. Néanmoins, ces propositions sont formulées de manière à ce que chacune puisse être confrontée séparément à des observations empiriques systématiques. Il s'agit de répondre entre autres à une exigence pragmatique : aucune base de données, existante à ce jour, ne permettrait une évaluation complète du système théorique proposé. Les deux autres parties de la thèse présentent une suite d'études empiriques destinées à évaluer la pertinence des idées théoriques développées lorsque celles-ci sont appliquées à deux types particuliers d'expériences de vulnérabilité collective : au contexte des sociétés européennes connaissant actuellement un phénomène d'exclusion sociale massive (deuxième partie) et au contexte des sociétés d'après-guerre (troisième partie). Dans les deux cas, une stratégie méthodologique en deux temps est poursuivie. La première étape consiste dans la présentation d'analyses secondaires de la base de données internationale la plus pertinente à disposition. Il s'agit des données du European Social Survey (EES), ainsi que de l'enquête People on War (PoW), c'est-à-dire de deux enquêtes comparatives portant sur des échantillons représentatifs des populations d'un nombre de contextes considérables. Elles présentent l'avantage majeur de fournir simultanément des informations sur les expériences de victimisation pertinentes -situations de chômage et de pauvreté, dans le premier cas, expériences traumatisantes de la guerre dans le second - et sur l'expression de jugements politiques ou normatifs. Etant donné le caractère représentatif des échantillons étudiés, il est possible de construire des indicateurs qui informent sur la qualité des expériences collectives par agrégation des expériences individuelles à un niveau contextuel. L'utilisation de méthodes d'analyse multiniveaux permet ensuite de démêler l'impact des expériences collectives de celui des expériences individuelles sur les jugements exprimés. La deuxième étape consiste à compléter les analyses secondaires par une enquête réalisée directement en vue du cadre théorique présenté ici. Deux enquêtes ont été réalisées sur des échantillons de jeunes (pré-)adultes, à travers des contextes moins nombreux, mais directement sélectionnés selon des critères théoriques. Ainsi, l'Enquête sur l'entrée dans la vie adulte à travers trois régions françaises (EVA), se concentre sur trois contextes régionaux qui représentent trois situations-type quant à l'intensité de la vulnérabilité collective liée à l'exclusion sociale : particulièrement forte, intermédiaire ou particulièrement faible. L'enquête Transition to adulthood and collective expériences survey (TRACES) rassemble quatre pays d'ex-Yougoslavie, selon un plan qui croise les deux types de vulnérabilité collective pris en compte : deux contextes sur quatre ont été marqués par un épisode de vulnérabilité collective particulièrement intense lié à la guerre, et deux contextes sont marqués par une très forte vulnérabilité collective liée à l'exclusion sociale ; l'un de ces deux derniers contextes seulement a également été fortement affecté par la guerre. Se concentrant sur des échantillons plus modestes, ces deux enquêtes permettent des approfondissements importants, du fait qu'elles recourent à des outils d'enquête taillés sur mesure pour la problématique présente, en particulier des outils permettant d'évaluer les réactions face à des cas concrets de violations des droits humains, présentés sous forme de scénarios. Dans leur ordre de présentation, l'objet des quatre chapitres empiriques se résume de la manière suivante. Le chapitre 6 présente des analyses secondaires des deux premières vagues du ESS (2002 et 2004), portant en premier lieu sur l'impact du degré d'exclusion sociale sur la contestation des dirigeants et des institutions politiques, à travers vingt pays européens. Une importance particulière est accordée à la manière dont les expériences modulent l'effet des insertions dans des relations entre groupes asymétriques sur les jugements politiques, ainsi que sur la durabilité des effets des expériences collectives en fonction des cohortes. Les analyses de l'enquête EVA, dans le chapitre 7, approfondissent l'étude des liens entre contexte de vulnérabilité collective liée à l'exclusion sociale, l'insertion dans des rapports sociaux asymétriques et la contestation des institutions politiques. De plus, elles mettent en perspective ces liens avec les variations, en fonction du contexte et de l'origine sociale, de la condamnation de transgressions concrètes des droits socio-économiques. Le chapitre 8 rapporte les analyses secondaires de l'enquête PoW de 1999, qui visent en premier lieu à expliquer - à travers 14 contextes d'après-guerre sur quatre continents - les condamnations des violations du droit international humanitaire et la reconnaissance du caractère légal des normes transgressées en fonction de la distribution des expériences traumatisantes au sein de chaque contexte. Ces analyses permettent en particulier de comparer l'effet à moyen terme de ces expériences en fonction de l'âge au moment de la période du conflit armé. Finalement, le chapitre 9 présente des résultats de l'enquête TRACES. Ceux-ci permettent d'évaluer l'impact des expériences d'une vulnérabilité collective liée à la guerre sur la cohorte des jeunes adultes de la guerre, et de le mettre en perspective avec l'impact de l'exclusion sociale massive. Plusieurs dimensions sont prises en compte : la contestation des institutions politiques et la force de la condamnation de la violation des normes humanitaires ou des droits socio-économiques, ainsi que la reconnaissance d'une juridiction internationale en la matière. De plus, les fonctions psychologiques spécifiques de l'engagement dans la réaffirmation de normes fragilisées sont étudiées, notamment en termes d'effets sur la restauration de la croyance en une justice fondamentale, et sur la satisfaction de vie personnelle. Au fil de ces quatre chapitres empiriques, les propositions théoriques énoncées au préalable servent de passerelles entre le système théorique et les études empiriques. Dans l'introduction de chaque étude, les propositions qui s'y appliquent sont reprises et ensuite reformulées sous forme d'une hypothèse opérationnelle qui adopte la proposition générale au contexte et au phénomène spécifiques. Les deux parties empiriques sont suivies d'une conclusion, qui établit d'abord un bilan de l'apport de l'ensemble des quatre enquêtes analysées à la vérification de toutes les propositions théoriques, pour extraire ensuite trois principes explicatifs plus généraux et pour préciser leur insertion dans un contexte méta-théorique plus large.

Risk-based modelling of diffuse land use impacts from rural landscapes upon salmonid fry abundance

Research has demonstrated that landscape or watershed scale processes can influence instream aquatic ecosystems, in terms of the impacts of delivery of fine sediment, solutes and organic matter. Testing such impacts upon populations of organisms (i.e. at the catchment scale) has not proven straightforward and differences have emerged in the conclusions reached. This is: (1) partly because different studies have focused upon different scales of enquiry; but also (2) because the emphasis upon upstream land cover has rarely addressed the extent to which such land covers are hydrologically connected, and hence able to deliver diffuse pollution, to the drainage network However, there is a third issue. In order to develop suitable hydrological models, we need to conceptualise the process cascade. To do this, we need to know what matters to the organism being impacted by the hydrological system, such that we can identify which processes need to be modelled. Acquiring such knowledge is not easy, especially for organisms like fish that might occupy very different locations in the river over relatively short periods of time. However, and inevitably, hydrological modellers have started by building up piecemeal the aspects of the problem that we think matter to fish. Herein, we report two developments: (a) for the case of sediment associated diffuse pollution from agriculture, a risk-based modelling framework, SCIMAP, has been developed, which is distinct because it has an explicit focus upon hydrological connectivity; and (b) we use spatially distributed ecological data to infer the processes and the associated process parameters that matter to salmonid fry. We apply the model to spatially distributed salmon and fry data from the River Eden, Cumbria, England. The analysis shows, quite surprisingly, that arable land covers are relatively unimportant as drivers of fry abundance. What matters most is intensive pasture, a land cover that could be associated with a number of stressors on salmonid fry (e.g. pesticides, fine sediment) and which allows us to identify a series of risky field locations, where this land cover is readily connected to the river system by overland flow. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ecological and land use studies along elevational gradients

Mountain regions and UNESCO Mountain Biosphere Reserves (MBRs) encapsulate broad elevational ranges, cover large gradients of geological, topographical and climatic diversity, and thus host greater biodiversity than the surrounding lowlands. Much of the biological richness in MBRs results from the interaction of climatic contrasts and gravitational forces along elevational gradients. External forces such as atmospheric change and human land use interact with these gradients, and result in distinct landscape patchiness, ie mosaics of land cover types within and across elevational belts. The management of MBRs influences land use and land cover, which affects biodiversity and ecosystem processes, both of which provide goods and services to society. Due to their broad environmental and biological diversity, MBRs are ideally suited for global change research and will be increasingly important in illustrating biodiversity conservation. This article summarizes the ecologically relevant results of an international workshop on elevational gradients that aimed to achieve a synthesis of the major ecosystem and biodiversity conditions and drivers in an altitude context. The workshop developed a core research agenda for MBRs that prioritizes long-term research and changes in land use across a broad elevational range.

Land use improves spatial predictions of mountain plant abundance but not presence-absence

Question Does a land-use variable improve spatial predictions of plant species presence-absence and abundance models at the regional scale in a mountain landscape? Location Western Swiss Alps. Methods Presence-absence generalized linear models (GLM) and abundance ordinal logistic regression models (LRM) were fitted to data on 78 mountain plant species, with topo-climatic and/or land-use variables available at a 25-m resolution. The additional contribution of land use when added to topo-climatic models was evaluated by: (1) assessing the changes in model fit and (2) predictive power, (3) partitioning the deviance respectively explained by the topo-climatic variables and the land-use variable through variation partitioning, and (5) comparing spatial projections. Results Land use significantly improved the fit of presence-absence models but not their predictive power. In contrast, land use significantly improved both the fit and predictive power of abundance models. Variation partitioning also showed that the individual contribution of land use to the deviance explained by presence-absence models was, on average, weak for both GLM and LRM (3.7% and 4.5%, respectively), but changes in spatial projections could nevertheless be important for some species. Conclusions In this mountain area and at our regional scale, land use is important for predicting abundance, but not presence-absence. The importance of adding land-use information depends on the species considered. Even without a marked effect on model fit and predictive performance, adding land use can affect spatial projections of both presence-absence and abundance models.