The role of climatic tolerances and seed traits in reduced extinction rates of temperate polygonaceae.

The latitudinal diversity gradient (LDG) is one of the most striking and consistent biodiversity patterns across taxonomic groups. We investigate the species richness gradient in the buckwheat family, Polygonaceae, which exhibits a reverse LDG and is, thus, decoupled from dominant gradients of energy and environmental stability that increase toward the tropics and confound mechanistic interpretations. We test competing age and evolutionary diversification hypotheses, which may explain the diversification of this plant family over the past 70 million years. Our analyses show that the age hypothesis, which posits that clade richness is positively correlated with the ecological and evolutionary time since clade origin, fails to explain the richness gradient observed in Polygonaceae. However, an evolutionary diversification hypothesis is highly supported, with diversification rates being 3.5 times higher in temperate clades compared to tropical clades. We demonstrate that differences in rates of speciation, migration, and molecular evolution insufficiently explain the observed patterns of differential diversification rates. We suggest that reduced extinction rates in temperate clades may be associated with adaptive responses to selection, through which seed morphology and climatic tolerances potentially act to minimize risk in temporally variable environments. Further study is needed to understand causal pathways among these traits and factors correlated with latitude.

Soil fungal communities of grasslands are environmentally structured at a regional scale in the Alps.

Studying patterns of species distributions along elevation gradients is frequently used to identify the primary factors that determine the distribution, diversity and assembly of species. However, despite their crucial role in ecosystem functioning, our understanding of the distribution of below-ground fungi is still limited, calling for more comprehensive studies of fungal biogeography along environmental gradients at various scales (from regional to global). Here, we investigated the richness of taxa of soil fungi and their phylogenetic diversity across a wide range of grassland types along a 2800 m elevation gradient at a large number of sites (213), stratified across a region of the Western Swiss Alps (700 km(2)). We used 454 pyrosequencing to obtain fungal sequences that were clustered into operational taxonomic units (OTUs). The OTU diversity-area relationship revealed uneven distribution of fungal taxa across the study area (i.e. not all taxa are everywhere) and fine-scale spatial clustering. Fungal richness and phylogenetic diversity were found to be higher in lower temperatures and higher moisture conditions. Climatic and soil characteristics as well as plant community composition were related to OTU alpha, beta and phylogenetic diversity, with distinct fungal lineages suggesting distinct ecological tolerances. Soil fungi, thus, show lineage-specific biogeographic patterns, even at a regional scale, and follow environmental determinism, mediated by interactions with plants.

Phylogenetic plant community structure along elevation is lineage specific

The trend of closely related taxa to retain similar environmental preferences mediated by inherited traits suggests that several patterns observed at the community scale originate from longer evolutionary processes. While the effects of phylogenetic relatedness have been previously studied within a single genus or family, lineage-specific effects on the ecological processes governing community assembly have rarely been studied for entire communities or flora. Here, we measured how community phylogenetic structure varies across a wide elevation gradient for plant lineages represented by thirty-five families, using a co-occurrence index and net relatedness index (NRI). We propose a framework that analyses each lineage separately and reveals the trend of ecological assembly at tree nodes. We found prevailing phylogenetic clustering for more ancient nodes and overdispersion in more recent tree nodes. Closely related species may thus rapidly evolve new environmental tolerances to radiate into distinct communities, while older lineages likely retain inherent environmental tolerances to occupy communities in similar environments, either through efficient dispersal mechanisms or the exclusion of older lineages with more divergent environmental tolerances. Our study illustrates the importance of disentangling the patterns of community assembly among lineages to better interpret the ecological role of traits. It also sheds light on studies reporting absence of phylogenetic signal, and opens new perspectives on the analysis of niche and trait conservatism across lineages.

Functional diversity decreases with temperature in high elevation ant fauna

1. Severe environmental conditions filter community species compositions, forming clines of functional diversity along environmental gradients. Here, the changes in functional diversity in ant assemblages with severe environmental conditions in the Swiss Alps were investigated. 2. Eight sites were sampled along an elevation gradient (1800-2550 m). The variation in functional diversity was analysed along an elevation gradient considering four traits: social structure (monogynous vs. polygynous), worker size, pupal development, and nest structure. 3. Ant species richness and functional diversity decreased with decreasing temperature. Species found in colder habitats tended to live in subterranean nests rather than in mounds and exhibit a polymorphism in queen number, either within or across populations. The phylogenetic diversity did not decrease at colder temperature: Formicinae and Myrmicinae occupied the full range of elevations investigated. 4. An insulation experiment indicated that mounds are more thermally insulated against the cold compared with soil. The absence of a mound-building ant from high elevations probably results from a reduction in the amount of vegetal materials provided by coniferous trees. 5. More severe abiotic conditions at higher elevations act as a filter on ant assemblages, directly through physiological tolerances to the abiotic conditions and indirectly as the vegetation necessary for nest building shifts with elevation.</list-item

Bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring

La collaboration CLIC (Compact LInear Collider, collisionneur linéaire compact) étudie la possibilité de réaliser un collisionneur électron-positon linéaire à haute énergie (3 TeV dans le centre de masse) et haute luminosité (1034 cm-2s-1), pour la recherche en physique des particules. Le projet CLIC se fonde sur l'utilisation de cavités accélératrices à haute fréquence (30 GHz). La puissance nécessaire à ces cavités est fournie par un faisceau d'électrons de basse énergie et de haute intensité, appelé faisceau de puissance, circulant parallèlement à l'accélérateur linéaire principal (procédé appelé « Accélération à Double Faisceau »). Dans ce schéma, un des principaux défis est la réalisation du faisceau de puissance, qui est d'abord généré dans un complexe accélérateur à basse fréquence, puis transformé pour obtenir une structure temporelle à haute fréquence nécessaire à l'alimentation des cavités accélératrices de l'accélérateur linéaire principal. La structure temporelle à haute fréquence des paquets d'électrons est obtenue par le procédé de multiplication de fréquence, dont la manipulation principale consiste à faire circuler le faisceau d'électrons dans un anneau isochrone en utilisant des déflecteurs radio-fréquence (déflecteurs RF) pour injecter et combiner les paquets d'électrons. Cependant, ce type de manipulation n'a jamais été réalisé auparavant et la première phase de la troisième installation de test pour CLIC (CLIC Test Facility 3 ou CTF3) a pour but la démonstration à faible charge du procédé de multiplication de fréquence par injection RF dans un anneau isochrone. Cette expérience, qui a été réalisée avec succès au CERN au cours de l'année 2002 en utilisant une version modifiée du pré-injecteur du grand collisionneur électron-positon LEP (Large Electron Positron), est le sujet central de ce rapport. L'expérience de combinaison des paquets d'électrons consiste à accélérer cinq impulsions dont les paquets d'électrons sont espacés de 10 cm, puis à les combiner dans un anneau isochrone pour obtenir une seule impulsion dont les paquets d'électrons sont espacés de 2 cm, multipliant ainsi la fréquence des paquets d'électrons, ainsi que la charge par impulsion, par cinq. Cette combinaison est réalisée au moyen de structures RF résonnantes sur un mode déflecteur, qui créent dans l'anneau une déformation locale et dépendante du temps de l'orbite du faisceau. Ce mécanisme impose plusieurs contraintes de dynamique de faisceau comme l'isochronicité, ainsi que des tolérances spécifiques sur les paquets d'électrons, qui sont définies dans ce rapport. Les études pour la conception de la Phase Préliminaire du CTF3 sont détaillées, en particulier le nouveau procédé d'injection avec les déflecteurs RF. Les tests de haute puissance réalisés sur ces cavités déflectrices avant leur installation dans l'anneau sont également décrits. L'activité de mise en fonctionnement de l'expérience est présentée en comparant les mesures faites avec le faisceau aux simulations et calculs théoriques. Finalement, les expériences de multiplication de fréquence des paquets d'électrons sont décrites et analysées. On montre qu'une très bonne efficacité de combinaison est possible après optimisation des paramètres de l'injection et des déflecteurs RF. En plus de l'expérience acquise sur l'utilisation de ces déflecteurs, des conclusions importantes pour les futures activités CTF3 et CLIC sont tirées de cette première démonstration de la multiplication de fréquence des paquets d'électrons par injection RF dans un anneau isochrone.<br/><br/>The Compact LInear Collider (CLIC) collaboration studies the possibility of building a multi-TeV (3 TeV centre-of-mass), high-luminosity (1034 cm-2s-1) electron-positron collider for particle physics. The CLIC scheme is based on high-frequency (30 GHz) linear accelerators powered by a low-energy, high-intensity drive beam running parallel to the main linear accelerators (Two-Beam Acceleration concept). One of the main challenges to realize this scheme is to generate the drive beam in a low-frequency accelerator and to achieve the required high-frequency bunch structure needed for the final acceleration. In order to provide bunch frequency multiplication, the main manipulation consists in sending the beam through an isochronous combiner ring using radio-frequency (RF) deflectors to inject and combine electron bunches. However, such a scheme has never been used before, and the first stage of the CLIC Test Facility 3 (CTF3) project aims at a low-charge demonstration of the bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring. This proof-of-principle experiment, which was successfully performed at CERN in 2002 using a modified version of the LEP (Large Electron Positron) pre-injector complex, is the central subject of this report. The bunch combination experiment consists in accelerating in a linear accelerator five pulses in which the electron bunches are spaced by 10 cm, and combining them in an isochronous ring to obtain one pulse in which the electron bunches are spaced by 2 cm, thus achieving a bunch frequency multiplication of a factor five, and increasing the charge per pulse by a factor five. The combination is done by means of RF deflecting cavities that create a time-dependent bump inside the ring, thus allowing the interleaving of the bunches of the five pulses. This process imposes several beam dynamics constraints, such as isochronicity, and specific tolerances on the electron bunches that are defined in this report. The design studies of the CTF3 Preliminary Phase are detailed, with emphasis on the novel injection process using RF deflectors. The high power tests performed on the RF deflectors prior to their installation in the ring are also reported. The commissioning activity is presented by comparing beam measurements to model simulations and theoretical expectations. Eventually, the bunch frequency multiplication experiments are described and analysed. It is shown that the process of bunch frequency multiplication is feasible with a very good efficiency after a careful optimisation of the injection and RF deflector parameters. In addition to the experience acquired in the operation of these RF deflectors, important conclusions for future CTF3 and CLIC activities are drawn from this first demonstration of the bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring.<br/><br/>La collaboration CLIC (Compact LInear Collider, collisionneur linéaire compact) étudie la possibilité de réaliser un collisionneur électron-positon linéaire à haute énergie (3 TeV) pour la recherche en physique des particules. Le projet CLIC se fonde sur l'utilisation de cavités accélératrices à haute fréquence (30 GHz). La puissance nécessaire à ces cavités est fournie par un faisceau d'électrons de basse énergie et de haut courant, appelé faisceau de puissance, circulant parallèlement à l'accélérateur linéaire principal (procédé appelé « Accélération à Double Faisceau »). Dans ce schéma, un des principaux défis est la réalisation du faisceau de puissance, qui est d'abord généré dans un complexe accélérateur à basse fréquence, puis transformé pour obtenir une structure temporelle à haute fréquence nécessaire à l'alimentation des cavités accélératrices de l'accélérateur linéaire principal. La structure temporelle à haute fréquence des paquets d'électrons est obtenue par le procédé de multiplication de fréquence, dont la manipulation principale consiste à faire circuler le faisceau d'électrons dans un anneau isochrone en utilisant des déflecteurs radio-fréquence (déflecteurs RF) pour injecter et combiner les paquets d'électrons. Cependant, ce type de manipulation n'a jamais été réalisé auparavant et la première phase de la troisième installation de test pour CLIC (CLIC Test Facility 3 ou CTF3) a pour but la démonstration à faible charge du procédé de multiplication de fréquence par injection RF dans un anneau isochrone. L'expérience consiste à accélérer cinq impulsions, puis à les combiner dans un anneau isochrone pour obtenir une seule impulsion dans laquelle la fréquence des paquets d'électrons et le courant sont multipliés par cinq. Cette combinaison est réalisée au moyen de structures déflectrices RF qui créent dans l'anneau une déformation locale et dépendante du temps de la trajectoire du faisceau. Les résultats de cette expérience, qui a été réalisée avec succès au CERN au cours de l?année 2002 en utilisant une version modifiée du pré-injecteur du grand collisionneur électron-positon LEP (Large Electron Positon), sont présentés en détail.