Habitat variability and the individual variability of juvenile Atlantic salmon (Salmo salar)

La variabilité spatiale et temporelle de l’écoulement en rivière contribue à créer une mosaïque d’habitat dynamique qui soutient la diversité écologique. Une des questions fondamentales en écohydraulique est de déterminer quelles sont les échelles spatiales et temporelles de variation de l’habitat les plus importantes pour les organismes à divers stades de vie. L’objectif général de la thèse consiste à examiner les liens entre la variabilité de l’habitat et le comportement du saumon Atlantique juvénile. Plus spécifiquement, trois thèmes sont abordés : la turbulence en tant que variable d’habitat du poisson, les échelles spatiales et temporelles de sélection de l’habitat et la variabilité individuelle du comportement du poisson. À l’aide de données empiriques détaillées et d’analyses statistiques variées, nos objectifs étaient de 1) quantifier les liens causaux entre les variables d’habitat du poisson « usuelles » et les propriétés turbulentes à échelles multiples; 2) tester l’utilisation d’un chenal portatif pour analyser l’effet des propriétés turbulentes sur les probabilités de capture de proie et du comportement alimentaire des saumons juvéniles; 3) analyser les échelles spatiales et temporelles de sélection de l’habitat dans un tronçon l’été et l’automne; 4) examiner la variation individuelle saisonnière et journalière des patrons d’activité, d’utilisation de l’habitat et de leur interaction; 5) investiguer la variation individuelle du comportement spatial en relation aux fluctuations environnementales. La thèse procure une caractérisation détaillée de la turbulence dans les mouilles et les seuils et montre que la capacité des variables d’habitat du poisson usuelles à expliquer les propriétés turbulentes est relativement basse, surtout dans les petites échelles, mais varie de façon importante entre les unités morphologiques. D’un point de vue pratique, ce niveau de complexité suggère que la turbulence devrait être considérée comme une variable écologique distincte. Dans une deuxième expérience, en utilisant un chenal portatif in situ, nous n’avons pas confirmé de façon concluante, ni écarté l’effet de la turbulence sur la probabilité de capture des proies, mais avons observé une sélection préférentielle de localisations où la turbulence était relativement faible. La sélection d’habitats de faible turbulence a aussi été observée en conditions naturelles dans une étude basée sur des observations pour laquelle 66 poissons ont été marqués à l’aide de transpondeurs passifs et suivis pendant trois mois dans un tronçon de rivière à l’aide d’un réseau d’antennes enfouies dans le lit. La sélection de l’habitat était dépendante de l’échelle d’observation. Les poissons étaient associés aux profondeurs modérées à micro-échelle, mais aussi à des profondeurs plus élevées à l’échelle des patchs. De plus, l’étendue d’habitats utilisés a augmenté de façon asymptotique avec l’échelle temporelle. L’échelle d’une heure a été considérée comme optimale pour décrire l’habitat utilisé dans une journée et l’échelle de trois jours pour décrire l’habitat utilisé dans un mois. Le suivi individuel a révélé une forte variabilité inter-individuelle des patrons d’activité, certains individus étant principalement nocturnes alors que d’autres ont fréquemment changé de patrons d’activité. Les changements de patrons d’activité étaient liés aux variables environnementales, mais aussi à l’utilisation de l’habitat des individus, ce qui pourrait signifier que l’utilisation d’habitats suboptimaux engendre la nécessité d’augmenter l’activité diurne, quand l’apport alimentaire et le risque de prédation sont plus élevés. La variabilité inter-individuelle élevée a aussi été observée dans le comportement spatial. La plupart des poissons ont présenté une faible mobilité la plupart des jours, mais ont occasionnellement effectué des mouvements de forte amplitude. En fait, la variabilité inter-individuelle a compté pour seulement 12-17% de la variabilité totale de la mobilité des poissons. Ces résultats questionnent la prémisse que la population soit composée de fractions d’individus sédentaires et mobiles. La variation individuelle journalière suggère que la mobilité est une réponse à des changements des conditions plutôt qu’à un trait de comportement individuel.

Mortalités de moules bleues dans les Pertuis Charentais: description et facteurs liés – MORBLEU

Depuis 2014, des surmortalités anormales affectent les cheptels mytilicoles tant adultes que juvéniles avec des mortalités massives pouvant atteindre 100% (Béchemin et al. 2015). Les objectifs généraux de ce projet sont d’identifier des facteurs potentiellement corrélés avec les mortalités de moules observées dans les Pertuis Charentais: facteurs environnementaux biotiques, abiotiques et hydrodynamiques) et facteurs intrinsèques aux animaux (traits d'histoire de vie, qualité cytogénétique et physiologie). Après une introduction bibliographique complète, différentes questions sont ici abordées. 1. Historique des mortalités 2014-2015 ? Grâce { différentes sources d’information nous avons pu retracer les évènements de mortalités de 2014 et 2015 et valider l’échantillonnage réalisé en 2015 dans Morbleu (au niveau temporel et spatial). 2. Les mortalités 2014 et 2015 sont-elles exceptionnelles ? Existe-t-il un lien avec les fluctuations environnementales ? Pour cela, nous avons porté un regard rétrospectif sur 15 années de données acquises dans les réseaux portés par Ifremer afin de définir un niveau de mortalité « anormale » et d’explorer de potentiels liens avec les fluctuations environnementales. Nous avons pu observer que (1) les épisodes de mortalités de 2014 et 2015 peuvent être qualifiés d’exceptionnels, (2) ils sont survenus dans des conditions climatiques plutôt chaudes et pluvieuses associées à des indices de diversité phytoplanctoniques bas (nombre de taxons et équilibre quantitatif entre ces taxons). 3. Dans quelles conditions les mortalités de moules sont-elles survenues en 2015 ? Nous présentons ici dispositif mis en place sur nos 4 sites ateliers (Filière, Boyard, Eperon et Loix) et l’ensemble des échantillons et mesures collectées (environnement abiotique ou biotique, ou connectivité hydrodynamique des masses d’eaux). Cette action de recherche a nécessité 16 campagnes et aboutit à la bancarisation de 805 échantillons, certains prévelés au cours des mortalités observées sur les animaux déployés. Les mortalités observées en 2015 sont survenues dans un contexte environnemental abiotique différent de celui observé en 2014 (absence de dessalure comparable à celles observées en 2014, différence dans la contribution relative des fleuves aux masses d’eau). Néanmoins, les conditions hydrodynamiques et la connectivité entre les sites du Pertuis Breton et les côtes vendéennes sont quant à elle comparables entre ces 2 années. 4. Quelle(s) ont été la(les) espèce(s) ou population(s) de moules affectée(s) ? Différentes espèces et populations étant présentes sur les côtes française, nous avons cherché à préciser les ascendances génétiques sur des animaux moribonds et vivants prélevés (MORBLEU et mortalité déclarées MYTILOBS-2). Pour 99% d’entre eux, les animaux analysés ont pu être affiliés au fond génétique M. edulis européen du Golf de Gascogne. Toutefois la présence d’ascendance trossulus sur certains individus est à considérer. Avec les marqueurs utilisés, aucune différence génétique entre les animaux moribonds et survivants n’a pas être observée, les mortalités touchant certains hybrides edulis/galloprovincialis en proportion identique à celle de M. edulis. 5. Quelle était la qualité cytogénétique des animaux en 2015 ? Pourrait-il exister un lien avec les mortalités observées ? Nous avons échantillonné des animaux prélevés sur 7 sites mytilicoles avant et après la mortalité de l’année 2015. Les analyses de la qualité cytogénétique de ces animaux est toujours en cours. 6. Ces animaux étaient-ils dans des conditions physiologiques particulières ? des échantillons de moules vivantes, collectés avant, après et au cours des mortalités, sur des sites impactés et peu/pas impactés ont été analysés par une approche transcriptomique à haut débit (RNA-seq). L’échantillonnage 2015 ayant été tardif dans l’année (prélèvements jusqu’en juillet 2015), la réalisation de l’approche transcriptomique a été retardée. Le traitement des données de séquençage est encore en cours d’analyse. Ainsi cette année nous a permis (1) de confronter les données environnementales à 15 années de mesures, (2) de mettre en place un dispositif et d’échantillonner au cours d’un épisode de mortalité, (3) de préciser le fond génétique des animaux affectés. Cependant les prélèvements ayant été tardifs, de nombreuses analyses sont encore en cours de traitement.

Bipolar Tribocharging Signal During Friction Force Fluctuations At Metal-insulator Interfaces.

Friction and triboelectrification of materials show a strong correlation during sliding contacts. Friction force fluctuations are always accompanied by two tribocharging events at metal-insulator [e.g., polytetrafluoroethylene (PTFE)] interfaces: injection of charged species from the metal into PTFE followed by the flow of charges from PTFE to the metal surface. Adhesion maps that were obtained by atomic force microscopy (AFM) show that the region of contact increases the pull-off force from 10 to 150 nN, reflecting on a resilient electrostatic adhesion between PTFE and the metallic surface. The reported results suggest that friction and triboelectrification have a common origin that must be associated with the occurrence of strong electrostatic interactions at the interface.

Beam-energy and system-size dependence of dynamical net charge fluctuations

We present measurements of net charge fluctuations in Au+Au collisions at s(NN)=19.6, 62.4, 130, and 200 GeV, Cu+Cu collisions at s(NN)=62.4 and 200 GeV, and p+p collisions at s=200 GeV using the dynamical net charge fluctuations measure nu(+-,dyn). We observe that the dynamical fluctuations are nonzero at all energies and exhibit a modest dependence on beam energy. A weak system size dependence is also observed. We examine the collision centrality dependence of the net charge fluctuations and find that dynamical net charge fluctuations violate 1/N(ch) scaling but display approximate 1/N(part) scaling. We also study the azimuthal and rapidity dependence of the net charge correlation strength and observe strong dependence on the azimuthal angular range and pseudorapidity widths integrated to measure the correlation.

Recurrence quantification analysis of turbulent fluctuations in the plasma edge of Tokamak Chauffage Alfveacuten Breacutesilien tokamak

Recurrences are close returns of a given state in a time series, and can be used to identify different dynamical regimes and other related phenomena, being particularly suited for analyzing experimental data. In this work, we use recurrence quantification analysis to investigate dynamical patterns in scalar data series obtained from measurements of floating potential and ion saturation current at the plasma edge of the Tokamak Chauffage Alfveacuten Breacutesilien [R. M. O. Galva approximate to o , Plasma Phys. Controlled Fusion 43, 1181 (2001)]. We consider plasma discharges with and without the application of radial electric bias, and also with two different regimes of current ramp. Our results indicate that biasing improves confinement through destroying highly recurrent regions within the plasma column that enhance particle and heat transport.

FLUCTUATIONS AND INITIAL STATE GRANULARITY IN HEAVY ION COLLISIONS AND THEIR EFFECTS ON OBSERVABLES FROM HYDRODYNAMICS

A comparison is made between results obtained using smooth initial conditions and event-by-event initial conditions in the hydrodynamical description of relativistic nuclear collisions. Some new results on directed flow are also included.

Numerical investigation of the quantum fluctuations of optical fields transmitted through an atomic medium

We have numerically solved the Heisenberg-Langevin equations describing the propagation of quantized fields through an optically thick sample of atoms. Two orthogonal polarization components are considered for the field, and the complete Zeeman sublevel structure of the atomic transition is taken into account. Quantum fluctuations of atomic operators are included through appropriate Langevin forces. We have considered an incident field in a linearly polarized coherent state (driving field) and vacuum in the perpendicular polarization and calculated the noise spectra of the amplitude and phase quadratures of the output field for two orthogonal polarizations. We analyze different configurations depending on the total angular momentum of the ground and excited atomic states. We examine the generation of squeezing for the driving-field polarization component and vacuum squeezing of the orthogonal polarization. Entanglement of orthogonally polarized modes is predicted. Noise spectral features specific to (Zeeman) multilevel configurations are identified.

Extra phase noise from thermal fluctuations in nonlinear optical crystals

We show theoretically and experimentally that scattered light by thermal phonons inside a second-order nonlinear crystal is the source of additional phase noise observed in optical parametric oscillators. This additional phase noise reduces the quantum correlations and has hitherto hindered the direct production of multipartite entanglement in a single nonlinear optical system. We cooled the nonlinear crystal and observed a reduction in the extra noise. Our treatment of this noise can be successfully applied to different systems in the literature.

Charged hadron multiplicity fluctuations in Au+Au and Cu+Cu collisions from root S(NN) = 22.5 to 200 GeV

A comprehensive survey of event-by-event fluctuations of charged hadron multiplicity in relativistic heavy ions is presented. The survey covers Au+Au collisions at s(NN)=62.4 and 200 GeV, and Cu+Cu collisions at s(NN)=22.5,62.4, and 200 GeV. Fluctuations are measured as a function of collision centrality, transverse momentum range, and charge sign. After correcting for nondynamical fluctuations due to fluctuations in the collision geometry within a centrality bin, the remaining dynamical fluctuations expressed as the variance normalized by the mean tend to decrease with increasing centrality. The dynamical fluctuations are consistent with or below the expectation from a superposition of participant nucleon-nucleon collisions based upon p+p data, indicating that this dataset does not exhibit evidence of critical behavior in terms of the compressibility of the system. A comparison of the data with a model where hadrons are independently emitted from a number of hadron clusters suggests that the mean number of hadrons per cluster is small in heavy ion collisions.

Spin-wave fluctuations in ferrimagnetic Mg(x)Fe(3-x)O(4) nanoparticles

We have performed a systematic study of the magnetic properties of a series of ferrimagnetic nanoparticles of Mg(x)Fe(3-x)O(4) (0.8 <= x <= 1.5) prepared by the combustion reaction method. The magnetization data can be well fitted by Bloch's law with T(3/2). Bloch's constant B determined from the fitting procedure was found to increase with Mg content x from similar to 3.09 X 10(-5) K(-3/2) for x = 0.8 to 6.27 X 10(-5) K(-3/2) for x=1.5. The exchange integral J(AB) and the spin-wave stiffness constant D of Mg(x)Fe(3-x)O(4) nanoparticles were also determined as similar to 0.842 and 0.574 meV and 296 and 202 meV angstrom(2) for specimens with x=0.8 and 1.5, respectively. These results are discussed in terms of cation redistribution among A and B sites on these nanostructured spinel ferrites. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3359709]

K/pi Fluctuations at Relativistic Energies

We report K/pi fluctuations from Au+Au collisions at s(NN)=19.6, 62.4, 130, and 200 GeV using the STAR detector at the Relativistic Heavy Ion Collider. K/pi fluctuations in central collisions show little dependence on incident energy and are on the same order as those from NA49 at the Super Proton Synchrotron in central Pb+Pb collisions at s(NN)=12.3 and 17.3 GeV. We report results for the collision centrality dependence of K/pi fluctuations and results for charge-separated fluctuations. We observe that the K/pi fluctuations scale with the charged particle multiplicity density.

The conversion of phase to amplitude fluctuations of a light beam by an optical cavity

Very low intensity and phase fluctuations are present in a bright light field such as a laser beam. These subtle quantum fluctuations may be used to encode quantum information. Although intensity is easily measured with common photodetectors, accessing the phase information requires interference experiments. We introduce one such technique, the rotation of the noise ellipse of light, which employs an optical cavity to achieve the conversion of phase to intensity fluctuations. We describe the quantum noise of light and how it can be manipulated by employing an optical resonance technique and compare it to similar techniques, such as Pound - Drever - Hall laser stabilization and homodyne detection. (c) 2008 American Association of Physics Teachers.

Substrate orientation effect on potential fluctuations in multiquantum wells of GaAs/AlGaAs

The photoluminescence (PL) technique as a function of temperature and excitation intensity was used to study the optical properties of multiquantum wells (MQWs) of GaAs/Al(x)Ga(1-x)As grown by molecular beam epitaxy on GaAs substrates oriented in the [100], [311]A, and [311]B directions. The asymmetry presented by the PL spectra of the MQWs with an apparent exponential tail in the lower-energy side and the unusual behavior of the PL peak energy versus temperature (blueshift) at low temperatures are explained by the exciton localization in the confinement potential fluctuations of the heterostructures. The PL peak energy dependence with temperature was fitted by the expression proposed by Passler [Phys. Status Solidi B 200, 155 (1997)] by subtracting the term sigma(2)(E)/k(B)T, which considers the presence of potential fluctuations. It can be verified from the PL line shape, the full width at half maximum of PL spectra, the sigma(E) values obtained from the adjustment of experimental points, and the blueshift maximum values that the samples grown in the [311]A/B directions have higher potential fluctuation amplitude than the sample grown in the [100] direction. This indicates a higher degree of the superficial corrugations for the MQWs grown in the [311] direction. (C) 2008 American Institute of Physics.

Numerical prediction of gas concentrations and fluctuations above a triangular hill within a turbulent boundary layer

The objective of the present work is to propose a numerical and statistical approach, using computational fluid dynamics, for the study of the atmospheric pollutant dispersion. Modifications in the standard k-epsilon turbulence model and additional equations for the calculation of the variance of concentration are introduced to enhance the prediction of the flow field and scalar quantities. The flow field, the mean concentration and the variance of a flow over a two-dimensional triangular hill, with a finite-size point pollutant source, are calculated by a finite volume code and compared with published experimental results. A modified low Reynolds k-epsilon turbulence model was employed in this work, using the constant of the k-epsilon model C(mu)=0.03 to take into account the inactive atmospheric turbulence. The numerical results for the velocity profiles and the position of the reattachment point are in good agreement with the experimental results. The results for the mean and the variance of the concentration are also in good agreement with experimental results from the literature. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

ANALYSIS OF PRESSURE FLUCTUATIONS DURING WATER EVAPORATION IN SPOUTED BED

The aim of this work was to study the behaviour of conventional spouted beds during water evaporation and to analyze the pressure fluctuations at the maximum water evaporative capacity for different bed heights and air flow rates. The results showed that spout pressure drop could not indicate the proximity of maximum evaporative capacity; however this condition is denoted by a minimum in fountain height. The standard deviation and amplitude of the pressure fluctuations also showed a minimum point at the maximum water evaporation capacity. The frequency domain analysis of pressure fluctuations revealed that the dry bed has a dominant frequency varying from 6 to 8.2 Hz and that the peak of dominant frequency tends to disappear with the increase in water feed rate.