A study at high energy-resolution and at low primary energies of the secondary emission from (100) tungsten

This work was supported by the Joint Services Electronics Program (U.S. Army, U.S. Navy, and U.S. Air Force) under Contract No. DA 28 043 AMC 00073(E).

Responding to national curriculum goals for English language learners : enhancing reading strategies in high school content areas

The official need for content teachers to teach the language features of their fields has never been greater in Australia than now. In 2012, the recently formed national curriculum board announced that all teachers are responsible for the English language development of students whose first language or dialect is not Standard Australian English (SAE). This formal endorsement is an important juncture regarding the way expertise might be developed, perceived and exchanged between content and language teachers through collaboration, in order for the goals of English language learners in content areas to be realised. To that end, we conducted an action research project to explore and extend the reading strategies pedagogy of one English language teacher who teaches English language learners in a parallel junior high school Geography program. Such pedagogy will be valuable for all teachers as they seek to contribute to English language development goals as outlined in national curricula.

Formation and preservation of pedogenic carbonates in South India, links with paleo-monsoon and pedological conditions: Clues from Sr isotopes, U-Th series and REEs

The influence of the pedogenic and climatic contexts on the formation and preservation of pedogenic carbonates in a climosequence in the Western Ghats (Karnataka Plateau, South West India) has been studied. Along the climosequence, the current mean annual rainfall (MAR) varies within a 80 km transect from 6000 mm at the edge of the Plateau to 500 mm inland. Pedogenic carbonates occur in the MAR range of 500-1200 mm. In the semi-arid zone (MAR: 500-900 mm), carbonates occur (i) as rhick hardpan calcretes on pediment slopes and (ii) as nodular horizons in polygenic black soils (i.e. vertisols). In the sub-humid zone (MAR: 900-1500 mm), pedogenic carbonates are disseminated in the black soil matrices either as loose, irregular and friable nodules of millimetric size or as indurated botryoidal nodules of centimetric to pluricentimetric size. They also occur at the top layers of the saprolite either as disseminated pluricentimetric indurated nodules or carbonate-cemented lumps of centimetric to decimetric size. Chemical and isotopic (Sr-87/Sr-86) compositions of the carbonate fraction were determined after leaching with 0.25 N HCl. The corresponding residual fractions containing both primary minerals and authigenic clays were digested separately and analyzed. The trend defined by the Sr-87/Sr-86 signatures of both labile carbonate fractions and corresponding residual fractions indicates that a part of the labile carbonate fraction is genetically linked to the local soil composition. Considering the residual fraction of each sample as the most likely lithogenic source of Ca in carbonates, it is estimated that from 24% to 82% (55% on average) of Ca is derived from local bedrock weathering, leading to a consumption of an equivalent proportion of atmospheric CO2. These values indicate that climatic conditions were humid enough to allow silicate weathering: MAR at the time of carbonate formation likely ranged from 400 to 700 mm, which is 2- to 3-fold less than the current MAR at these locations. The Sr, U and Mg contents and the (U-234/U-238) activity ratio in the labile carbonate fraction help to understand the conditions of carbonate formation. The relatively high concentrations of Sr, U and Mg in black soil carbonates may indicate fast growth and accumulation compared to carbonates in saprolite, possibly due to a better confinement of the pore waters which is supported by their high (U-234/U-238) signatures, and/or to higher content of dissolved carbonates in the pore waters. The occurrence of Ce, Mn and Fe oxides in the cracks of carbonate reflects the existence of relatively humid periods after carbonate formation. The carbonate ages determined by the U-Th method range from 1.33 +/- 0.84 kyr to 7.5 +/- 2.7 kyr and to a cluster of five ages around 20 kyr, i.e. the Last Glacial Maximum period. The young occurrences are only located in the black soils, which therefore constitute sensitive environments for trapping and retaining atmospheric CO2 even on short time scales. The maximum age of carbonates depends on their location in the climatic gradient: from about 20 kyr for centimetric nodules at Mule Hole (MAR = 1100 mm/yr) to 200 kyr for the calcrete at Gundlupet (MAR = 700 mm/yr, Durand et al., 2007). The intensity of rainfall during wet periods would indeed control the lifetime of pedogenic carbonates and thus the duration of inorganic carbon storage in soils. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Rarefied gas dynamics: fundamentals, simulations and micro flows

Densidade, genética e saúde populacional como ferramentas para propor um plano de controle e erradicação de invasão biológica: o caso de Callithrix aurita (Primates) no Parque Nacional da Serra dos Órgãos, RJ, Brasil

A introdução de espécies em locais fora de sua distribuição natural é uma preocupação importante na conservação da biodiversidade. A espécie Callithrix aurita é endêmica das regiões de floresta de altitude da Mata Atlântica do Sudeste do Brasil. Os critérios mais relevantes que a enquadram como espécie ameaçada de extinção são: destruição do habitat, incapacidade de adaptação a florestas secundárias degradadas, declínio populacional, distribuição restrita e introdução de espécies exóticas invasoras. Estes critérios, aliados à evidente raridade, explicam a sua inclusão na Lista Oficial de Espécies da Fauna Brasileira Ameaçadas de Extinção. Os objetivos do trabalho são: estimar o tamanho populacional de C. aurita, C. penicillata e seus híbridos no Parque Nacional da Serra dos Órgãos, avaliar a hibridação entre as espécies por caracteres morfológicos e laboratoriais, verificar o estado de saúde e confirmar a participação de C. aurita na paternidade dos animais capturados, propor um plano de erradicação e de controle de invasão de C. penicillata no Parque. Os tamanhos populacionais das duas espécies de primatas foram estimados através do método Distance Sampling. Um total de sete sagüis foi capturado com armadilhas de captura viva para a contenção física e química e posterior realização dos procedimentos. Para o hemograma, as dosagens bioquímicas e as análises genéticas, o sangue foi recolhido em um tubo de ensaio contendo anticoagulante e mantido em temperatura de refrigeração até o momento da manipulação / processamento das amostras. Callithrix aurita parece estar bem preservada apenas na área do Parque correspondente ao trecho situado no município de Petrópolis. As análises citogenéticas e moleculares dos híbridos são uma ferramenta útil para confirmar se há ou não hibridação, identificando as espécies envolvidas e verificando se há tendência nos retrocruzamentos. Pode-se sugerir que existe uma tendência à diferenciação das espécies e identificação de indivíduos híbridos pelo padrão hematológico e bioquímico, a ser confirmada com uma amostragem maior de animais da espécie C. aurita, preferencialmente da mesma localidade e nas mesmas condições. No caso de C. aurita, as principais recomendações para sua conservação incluem pesquisas para o registro de outras populações em áreas de distribuição livres de invasão, para que se possa avaliar as chances de recuperação populacional e sobrevivência da espécie. A criação de novas Unidades de Conservação deve ser estimulada, assim como estudos mais aprofundados sobre a espécie nos locais já conhecidos de ocorrência, além de um programa seguro de criação em cativeiro.

O sagui-da-serra-escuro (Callithrix aurita) e os saguis invasores no Parque Nacional da Serra dos Órgãos, RJ, Brasil: distribuição espacial e estratégias de conservação

O sagui-da-serra-escuro (Callithrix aurita) (É.Geoffroy, 1812) é uma espécie endêmica da Mata Atlântica e ameaçada de extinção, considerada em perigo. Callithrix jacchus e C. penicillata são espécies invasoras no Estado do Rio de Janeiro, que competem com C. aurita pelos mesmos recursos, além de formarem híbridos. Nesse contexto, avaliamos a distribuição espacial das espécies de saguis (nativa e invasoras) no interior e entorno do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO), RJ, Brasil, através do método de playback, entrevistas, e a modelagem de ocupação e detecção. Além disso, comparamos os dados de distribuição atual com os registros de ocorrência anteriores a esse estudo. Os resultados mostraram que a população de saguis nativos e invasores presentes no interior no parque possuem probabilidade de ocupação (0,20 e 0,22), detecção (0,22 e 0,26) e abundância (12,65 e 13,68 grupos) semelhantes. A ocupação de C. aurita está relacionada às áreas do parque mais afastadas da estrada e com menor interferência humana, provavelmente pelo efeito da elevada altitude nessas regiões. Enquanto que a ocupação dos saguis invasores está relacionada à proximidade dos limites do parque e a maior interferência humana, tanto em maiores altitudes quanto em menores. Registramos o processo de hibridação entre saguis nativos e invasores, e a formação de grupos mistos entre eles, em diversos pontos da região de Petrópolis, inclusive no interior do parque, evidenciando as consequências do processo de invasão. Concluímos que a população de Callithrix aurita no PARNASO é pequena, restrita a uma única região do parque, e parte dela possui contato com grupos de saguis invasores, ou está bem próxima deles. As espécies de saguis invasores ocorrem em alguns locais no interior do parque e por todo o seu entorno. Portanto, há uma pressão dos saguis invasores em direção ao interior do PARNASO. Diante deste processo de extinção local de uma espécie endêmica, ameaçada de extinção, e com uma restrita distribuição geográfica, alertamos para a urgente necessidade de iniciar um eficiente programa de manejo das espécies de saguis invasores, juntamente com a reintrodução de grupos de Callithrix aurita.

沙棘(Hippophae rhamnoides L.)在低温和增强UV-B胁迫下的生态生理反应

植物生长和生产力受到自然界各种形式的生物和非生物胁迫因子的影响。这些胁迫包括低温、高温、盐碱、干旱、洪水、重金属、虫害、病害和紫外线辐射等等。而人类活动大大加剧了这些胁迫所带来的影响。由于人类污染而导致臭氧层衰减以及由此产生的地球表面紫外辐射增强已经成为全球气候变化的一个主要方面。UV-B胁迫，甚至当前的辐射水平，所带来的影响已经引起科学工作者的广泛关注。 为了生存和繁殖，植物不得不面临环境中各种潜在胁迫所带来的负面影响。然而，植物生活型的不可移动性决定了其逃避胁迫的局限性。因此，绝大多数植物都是通过对胁迫作出反应，通过修复或者更新组织来降低伤害。而植物应对环境变化的能力则是由其生长模式的种属特异性和本身的遗传组成所决定。在自然界，植物常常同时面临多种胁迫，这些胁迫所引发的植物反应可能具有叠加、协同或者拮抗作用。沙棘是一种具刺、具有固氮功能的多年生雌雄异株灌木，广泛分布于亚欧大陆的温带地区和亚洲亚热带的高海拔地区。在中国，沙棘常常被用作植被恢复中的先锋树种而大量栽培。本文采用沙棘作为模式植物，试图探索木本植物对低温，UV-B辐射增强以及其与干旱的复合胁迫的响应以及沙棘对这些胁迫响应是否具有种群差异性。 对来自南北两个种群的沙棘进行短日照和低温处理，检测了其在抗寒锻炼和抗寒性发育过程中存在的性别差异。结果表明，短日照和低温都分别能够诱导抗寒锻炼的发生，而两者同时存在对所有实验植株抗寒性的大小具有叠加效应。然而，短日照和低温所诱导的抗寒性在两个种群中都具有性别差异性，雄性植株比雌雄植株对短日照和低温更为敏感。同时，南北种群间也存在差异性，北方种群的植物比南方种群的植物对短日照和低温敏感，从而在短日照下抗寒锻炼的发生时间更早，低温诱导的抗寒性更大。短日照和低温诱导植物增加抗寒性的同时伴随着脱落酸的变化。脱落酸的变化因处理，种群和性别的不同而不同。这些生理反应表明不同的沙棘种群，不同的植株性别对同一环境胁迫可能存在不同的生存策略。 比较了来自高低两个海拔的沙棘种群对于干旱和UV-B辐射增强以及两者复合胁迫条件下的生理生态反应。干旱使两个种群中植株总的生物量，总叶面积，比叶面积，叶片含碳量，含磷量，木质素含量和碳氮比显著降低，使根冠比，粗根细根比和叶片脱落酸含量显著增加。干旱而非UV-B使得δ13C 值显著增加。但是，比较而言，来自高海拔的种群对干旱反应更为强烈，而来自低海拔的种群对UV-B更敏感。在UV-B辐射增强的处理下，干旱所诱导的脱落酸的积累被显著抑制。而且我们检测到在一些指标上存在显著的干旱×UV-B交互作用，如两个种群中在总生物量上，低海拔种群中在总叶面积，粗根细根比上，高海拔种群中在比叶面积，δ13C值，木质素含量上都存在明显的交互作用。这些结果表明这两个种群对胁迫具有不同的适应性反应，来自高海拔的种群比来自低海拔的种群更能够抵御干旱和UV-B胁迫。 室外实验表明，UV-B 去除/增补对沙棘高低两个海拔种群的影响都不大。对生物量的积累，植株高度以及一些常见的胁迫反应生理指标比如丙二醛、ABA 和游离脯氨酸都没有显著影响。UV-B 的效应比UV-A 大，植物反应在无UV 和仅有UV-A 的处理间没有什么区别。然而，UV-B 去除的两个处理和UV-B 存在的两个处理间存在显著区别。UV-B 使得两个种群都显著降低了比叶面积(SLA)，但却使长期用水效率增加。但UV-B对光合色素和光合系统II 的影响不大。总体看来，来自低海拔的种群对UV-B 更为敏感。 Plant is adversely affected by various abiotic and biotic stress factors. These stressors includelow temperature, heat, salt, drought, flooding, heavy metal toxicity, wounding by herbivores,infecting by pathogenic microorganisms, ultraviolet (UV) radiation and so on. Variousanthropogenic activities have accentuated the existing stress factors. One of the mostimportant aspects of global change is that of stratospheric ozone depletion caused by seriousanthropogenic pollution and the resulting increase in UV radiation reaching the surface of theEarth. Scientists have become concerned about the effects that considerable UV-B stress, evenat current levels. In order to survive and reproduce, plants have to be able to cope with lots of potentiallyharmful stress factors that are almost constantly present in their environment. Most plants’responses under stress are to neutralize the stress, repairing the damage or regrowing newtissue rather than to avoid it due to their sessile life style. The plant defense capacity dependson plant-specific modular growth patterns and genetic make-up that allows for flexibleresponses to changing environments. Plants usually encounter several stresses simultaneouslyunder field conditions, and the stresses may cause a variety of plant responses, which can beadditive, synergistic or antagonistic. Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.), a thorny nitrogen fixing deciduously perennialshrub, which is widely distributed throughout the temperate zones of Asia and Europe and thesubtropical zones of Asia at high altitudes. It has been widely used in forest restoration as thepioneer species in China. In this paper, we used sea buckthorn as a model, tried to get some understand of how plants fight low temperature, enhanced UV-B radiation level and thatcombination of drought. And also, want to know whether does there exist some populationspecific responses to such stressors. Sexual differences in cold acclimation and freezing tolerance development of two contrastingsea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) ecotypes from northern and southern regions inChina were recorded after exposure to short day photoperiod (SD) and low temperature (LT).The results demonstrated that cold acclimation could be triggered by exposing the plants toSD or LT alone, and that a combination of both treatments had an additive effect on freezingtolerance in all plants tested. However, development of freezing tolerance was dependent onthe sex of plants under SD and LT, the males were clearly more responsive to SD and LT thanthe females in both ecotypes studied. On the other hand, development of freezing tolerancewas also ecotype-dependent, the northern ecotype was more responsive to SD and LT than thesouthern ecotype, resulting in earlier cold acclimation under SD and higher freezing toleranceunder LT. Moreover, development of freezing tolerance induced by SD and LT wasaccompanied by changes in ABA levels. These alterations in ABA levels were different indifferent treatments, ecotypes and sexes. Therefore, the differences in SD and LT-inducedphysiological responses showed that the different ecotypes and the different sexes mightemploy different survival strategies under environmental stress. Two contrasting populations from the low and high altitudinal regions were employed toinvestigate the effects of drought, UV-B and their combination on sea buckthorn. Droughtsignificantly decreased total biomass, total leaf area, specific leaf area，leaf carbon (C),phophous (P), lignin content and the ratio of C: N in both populations, and increasedroot/shoot ratio, fine root/coarse root ratio and abscisic acid content (ABA), in bothpopulations. Drought but not UV-B resulted in significantly greater carbon isotopecomposition (δ13C) values in both populations. However, the high altitudinal population wasmore responsive to drought than the low altitudinal population. The drought-inducedenhancement of ABA in the high altitudinal population was significantly suppressed in thecombination of drought and elevated UV-B. Moreover, significant drought × UV-B interactionwas detected on total biomass in both populations, total leaf area and fine root/coarse root inthe low altitudinal population, specific leaf area, δ13C value and leaf lignin content in the high altitudinal population. These results demonstrated that there were different adaptive responsesbetween two contrasting populations, the high altitudinal population exhibited highertolerance to drought and UV-B than the low altitudinal population. A field experiment was conducted to investigate effects of UV-B exclusion/supplementationon two altitudinal populations of sea buckthorn. UV-B exclusion or supplementation had littleeffects on both populations investigated. For instance, the total biomass, plant height andsome physiological index such as Malondialdehyde (MDA), ABA and free proline were notchanged significantly. The UV-B effects are more significant than that of UV-A, nodifferences were found between treatments of excluded UV and excluded UV-B. However,compared with treatments of UV-B exclusion (including absent of UV-B and all UV band),the present of UV-B (including near ambient environment and enhanced UV-B) significantdecreased specific leaf area, and increased long time water use efficiency as evaluated by δ13Cvalue. UV-B had little effects on photosynthetic pigments and Photosystem II (PSII). The lowaltitude population is more sensitive to UV-B than that of the high altitude population.

Changes in individual plant traits and biomass allocation in alpine meadow with elevation variation on the Qinghai-Tibetan Plateau

Plant traits and individual plant biomass allocation of 57 perennial herbaceous species, belonging to three common functional groups (forbs, grasses and sedges) at subalpine (3700 m ASL), alpine (4300 m ASL) and subnival (>= 5000 m ASL) sites were examined to test the hypothesis that at high altitudes, plants reduce the proportion of aboveground parts and allocate more biomass to belowground parts, especially storage organs, as altitude increases, so as to geminate and resist environmental stress. However, results indicate that some divergence in biomass allocation exists among organs. With increasing altitude, the mean fractions of total biomass allocated to aboveground parts decreased. The mean fractions of total biomass allocation to storage organs at the subalpine site (7%+/- 2% S.E.) were distinct from those at the alpine (23%+/- 6%) and subnival (21%+/- 6%) sites, while the proportions of green leaves at all altitudes remained almost constant. At 4300 m and 5000 m, the mean fractions of flower stems decreased by 45% and 41%, respectively, while fine roots increased by 86% and 102%, respectively. Specific leaf areas and leaf areas of forbs and grasses deceased with rising elevation, while sedges showed opposite trends. For all three functional groups, leaf area ratio and leaf area root mass ratio decreased, while fine root biomass increased at higher altitudes. Biomass allocation patterns of alpine plants were characterized by a reduction in aboveground reproductive organs and enlargement of fine roots, while the proportion of leaves remained stable. It was beneficial for high altitude plants to compensate carbon gain and nutrient uptake under low temperature and limited nutrients by stabilizing biomass investment to photosynthetic structures and increasing the absorption surface area of fine roots. In contrast to forbs and grasses that had high mycorrhizal infection, sedges had higher single leaf area and more root fraction, especially fine roots.

Coordinated analysis of delayed sprites with high-speed images and remote electromagnetic fields

Simultaneous measurements of high-altitude optical emissions and magnetic fields produced by sprite-associated lightning discharges enable a close examination of the link between low-altitude lightning processes and high-altitude sprite processes. We report results of the coordinated analysis of high-speed sprite video and wideband magnetic field measurements recorded simultaneously at Yucca Ridge Field Station and Duke University. From June to August 2005, sprites were detected following 67 lightning strokes, all of which had positive polarity. Our data showed that 46% of the 83 discrete sprite events in these sequences initiated more than 10 ms after the lightning return stroke, and we focus on these delayed sprites in this work. All delayed sprites were preceded by continuing current moments that averaged at least 11 kA km between the return stroke and sprites. The total lightning charge moment change at sprite initiation varied from 600 to 18,600 C km, and the minimum value to initiate long-delayed sprites ranged from 600 for 15 ms delay to 2000 C km for more than 120 ms delay. We numerically simulated electric fields at altitudes above these lightning discharges and found that the maximum normalized electric fields are essentially the same as fields that produce short-delayed sprites. Both estimated and simulation-predicted sprite initiation altitudes indicate that long-delayed sprites generally initiate around 5 km lower than short-delayed sprites. The simulation results also reveal that slow (5-20 ms) intensifications in continuing current can play a major role in initiating delayed sprites. Copyright 2008 by the American Geophysical Union.

Policy-induced technology adoption: Evidence from the U.S. lead phasedown

Theory suggests that economic instruments, such as pollution taxes or tradable permits, can provide more efficient technology adoption incentives than conventional regulatory standards. We explore this issue for an important industry undergoing dramatic decreases in allowed pollution - the U.S. petroleum industry's phasedown of lead in gasoline. Using a duration model applied to a panel of refineries from 1971-1995, we find that the pattern of technology adoption is consistent with an economic response to market incentives, plant characteristics, and alternative policies. Importantly, evidence suggests that the tradable permit system used during the phasedown provided incentives for more efficient technology adoption decisions.

TEACHING HIGH SCHOOL STUDENTS THE BEST CHORAL REPERTOIRE FROM THE GREAT COMPOSERS: MASTERWORKS AVAILABLE FOR IMMEDIATE, FREE ACCESS FROM THE CHORAL PUBLIC DOMAIN LIBRARY

Studying the choral works of the great composers of the past is always a worthy endeavor. For those aspiring to create an excellent high school choral program, it is critical to a student's musical foundation and heritage. Choral educators who teach high school are often bombarded with the most recently published new choral works, when they have a trove of excellent pieces right at their fingertips through websites like the Choral Public Domain Library (CPDL), all available at no cost. This project will explore the pedagogical reasons why this canon of public domain choral music should be taught at the high school level. A thorough guide to CPDL and an anthology of 200 works available on CPDL will provide the conductor with resources for programming this music. Though choral music in the public domain is free to all, publishers still publish this music and adhere copyright claims. This can create mistrust of legitimate editions on CPDL; why are they available at no cost when publishers are claiming copyright on similar editions? These issues will be thoroughly discussed in this project. For any given work on CPDL, there may be multiple editions available on the site. Choosing the right edition requires knowledge about basic editorial principles, especially for works written during the Renaissance period. A detailed discussion of these principles will provide the conductor with the tools needed to choose the best edition for his or her ensemble.

Seasonal energetics of the Hottentot golden mole at 1500m altitude

Winter is an energetically stressful period for small mammals as increasing demands for thermoregulation are often coupled with shortages of food supply. In sub-tropical savannah, Hottentot golden moles (Ambysomus hottentottus longiceps) forage throughout the year and for lone periods of each day. This may enable them to acquire sufficient resources from an insectivorous prey base that is both widely dispersed and energetically costly to obtain. However, they also inhabit much cooler regions; how their energy budgets are managed in these areas is unknown. We measured the daily energy expenditure (DEE), resting metabolic rate (RMR) and water turnover (WTO) of free-living golden moles during both winter and summer at high altitude (1500 m). We used measurements of deuterium dilution to estimate body fat during these two periods. DEE, WTO and body mass did not differ significantly between seasons. However, RMR values were higher during the winter than the summer and, in the latter case were also lower than allometric predictions. Body fat was also higher during the winter. Calculations show that during the winter they may restrict activity to shorter, more intense periods. This, together with an increase in thermal insulation, might enable them to survive the cold. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Oxidative-nitrosative stress and systemic vascular function in highlanders with and without exaggerated hypoxemia

ABSTRACT BACKGROUND: Acute exposure to high-altitude stimulates free radical formation in lowlanders yet whether this persists during chronic exposure in healthy well-adapted and maladapted highlanders suffering from chronic mountain sickness (CMS) remains to be established. METHODS: Oxidative-nitrosative stress [ascorbate radical (A•-), electron paramagnetic resonance spectroscopy and nitrite (NO2-), ozone-based chemiluminescence] was assessed in venous blood of 25 male highlanders living at 3,600 m with (n = 13, CMS+) and without (n = 12, CMS-) CMS. Twelve age and activity-matched healthy male lowlanders were examined at sea-level and during acute hypoxia. We also measured flow-mediated dilatation (FMD), arterial stiffness (AIx-75) and carotid intima-media thickness (IMT). RESULTS: Compared to normoxic lowlanders, oxidative-nitrosative stress was moderately increased in CMS- (P < 0.05) as indicated by elevated A•- (3,191 ± 457 vs. 2,640 ± 445 arbitrary units (AU)] and lower NO2- (206 ± 55 vs. 420 ± 128 nmol/L) whereas vascular function remained preserved. This was comparable to that observed during acute hypoxia in lowlanders in whom vascular dysfunction is typically observed. In contrast, this response was markedly exaggerated in CMS+ (A•-: 3,765 ± 429 AU and NO2- : 148 ± 50 nmol/L) compared to both CMS- and lowlanders (P < 0.05). This was associated with systemic vascular dysfunction as indicated by lower (P < 0.05 vs. CMS-) FMD (4.2 ± 0.7 vs. 7.6 ± 1.7 %) and increased AIx-75 (23 ± 8 vs. 12 ± 7 %) and carotid IMT (714 ± 127 vs. 588 ± 94 µM). CONCLUSIONS: Healthy highlanders display a moderate sustained elevation in oxidative-nitrosative stress that unlike the equivalent increase evoked by acute hypoxia in healthy lowlanders, failed to affect vascular function. Its more marked elevation in patients with CMS may contribute to systemic vascular dysfunction.Clinical Trials Gov Registration # NCT011827921Neurovascular Research Laboratory, Faculty of Health, Science and Sport, University of Glamorgan, Wales, UK;2Sondes Moléculaires en Biologie et Stress Oxydant, Institut de Chimie Radicalaire, CNRS UMR 7273, Aix-Marseille University, France;3Department of Cardiology, University Hospital of Bern, Bern, Switzerland;4Institute of Clinical Physiology, CNR, Pisa, Italy;5Instituto Bolivano de Biologia de Altura, La Paz, Bolivia;6Centre for Clinical and Population Sciences, Queen's University Belfast, Belfast, Northern Ireland,7Botnar Center for Clinical Research, Hirslanden Group, Lausanne, Switzerland;8Facultad de Ciencias, Departamento de Biología, Universidad de Tarapacá, Arica, Chile and9Department of Internal Medicine, Centre Hospitalier Universitaire Vaudois, Lausanne, Switzerland*Drs Bailey, Rimoldi, Scherrer and Sartori contributed equally to this workCorrespondence: Damian Miles Bailey, Neurovascular Research Laboratory, Faculty of Health, Science and Sport, University of Glamorgan, UK CF37 4AT email: dbailey1@glam.ac.uk.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discuss��o teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.