Plant species and habitat structure in a sand dune field in the brazilian Caatinga: a homogeneous habitat harbouring an endemic biota

One dune habitat in the semi-arid Caatinga Biome, rich in endemisms, is described based on plant species composition, woody plant density, mean height and phenology and a multivariate analysis of the micro-habitats generated by variables associated to plants and topography. The local flora is composed mainly by typically sand-dweller species of Caatinga, suggesting the existence of a phytogeographic unity related to the sandy areas in the Caatinga biome, which seems to be corroborated by faunal distribution. Moreover, some species are probably endemic from the dunes, a pattern also found in vertebrates. The plant distribution is patchy, there is no conspicuous herbaceous layer and almost 50% of the ground represents exposed sand. Phenology is not synchronized among species, occurring leaves budding and shedding, flowers development and anthesis, fruits production and dispersion both in rainy and dry seasons. Leaf shedding is low compared to the level usually observed in Caatinga areas and about 50% of the woody individuals were producing leaves in both seasons. Spectrum of dispersal syndromes shows an unexpected higher proportion of zoochorous species among the phanerophytes, accounting for 31.3% of the species, 78.7% of the total frequency and 78.6% of the total density. The habitat of the dunes is very simple and homogeneous in structure and most of environmental variance in the area is explained by one gradient of woody plants density and another of increase of Bromelia antiacantha Bertol. (Bromeliaceae) and Tacinga inamoena (K. Schum.) N.P. Taylor & Stuppy (Cactaceae) toward valleys, which seem to determine two kinds of protected micro-habitats for the small cursorial fauna.

Lognormal abundance distribution of woody species in a cerrado fragment (São Carlos, southeastern Brazil)

The lognormal distribution model is frequently found in communities, especially those which are rich in species and influenced by many environmental factors, as those of the cerrado. We tested the hypothesis that the abundance distribution of woody plant species in a cerrado fragment fits the lognormal model. We placed 20 lines in a cerrado fragment and sampled, with the point-quarter method, 800 individuals with stem perimeter equal or larger than 3 cm. We plotted the abundance-class histogram of the species, verified its normality with the Kolmogorov-Smirnov test, and estimated the expected number of woody species for this community. Of the 63 obtained species, Anadenanthera falcata (with 185 species), Eriotheca gracilipes (43), Stryphnodendron obovatum (37), and Miconia albicans (36) were the most abundant ones. Twelve species were represented by only one individual. We did not reject the null hypotheses that the distribution of woody component species was normal and, thus, their abundances fitted the lognormal model. Therefore, with our work, we can predict that cerrado plant communities fit the lognormal model. If this pattern is maintained in other cerrado communities, there would be implications for the conservation of this vegetation type, because rare species are susceptible of extinction, and implications to their structure, because the dominant species may act as keystone species.

Floristic and vegetation structure of a granitic grassland in Southern Brazil

A floristic and structural survey of a natural grassland community was conducted on Morro do Osso, a granitic hill in Porto Alegre, RS, Brazil. Structural data were surveyed in 39 one square meter plots placed over two major grassland areas. An accidental fire has occurred in one of the areas approximately one year prior to our survey, leading to further analysis of parameters differences between sites. The floristic list contains 282 species, whereas the structural survey has found 161 species. Families with highest accumulated importance values were Poaceae, Asteraceae and Fabaceae. The diversity and evenness indexes were 4.51 nats ind-1 and 0.86, respectively. Cluster analysis denoted two groups coinciding with the areas distinguished by the fire disturbance. A similarity analysis between our data and two other data sets from nearby granitic hills resulted in 28% to 35% similarity, with equivalent species-family distribution and many common dominant species, corroborating the concept of a continuous flora along the South Brazilian granitic hills.

Alternative oxidase in the branched mitochondrial respiratory network: an overview on structure, function, regulation, and role

Plants and some other organisms including protists possess a complex branched respiratory network in their mitochondria. Some pathways of this network are not energy-conserving and allow sites of energy conservation to be bypassed, leading to a decrease of the energy yield in the cells. It is a challenge to understand the regulation of the partitioning of electrons between the various energy-dissipating and -conserving pathways. This review is focused on the oxidase side of the respiratory chain that presents a cyanide-resistant energy-dissipating alternative oxidase (AOX) besides the cytochrome pathway. The known structural properties of AOX are described including transmembrane topology, dimerization, and active sites. Regulation of the alternative oxidase activity is presented in detail because of its complexity. The alternative oxidase activity is dependent on substrate availability: total ubiquinone concentration and its redox state in the membrane and O2 concentration in the cell. The alternative oxidase activity can be long-term regulated (gene expression) or short-term (post-translational modification, allosteric activation) regulated. Electron distribution (partitioning) between the alternative and cytochrome pathways during steady-state respiration is a crucial measurement to quantitatively analyze the effects of the various levels of regulation of the alternative oxidase. Three approaches are described with their specific domain of application and limitations: kinetic approach, oxygen isotope differential discrimination, and ADP/O method (thermokinetic approach). Lastly, the role of the alternative oxidase in non-thermogenic tissues is discussed in relation to the energy metabolism balance of the cell (supply in reducing equivalents/demand in energy and carbon) and with harmful reactive oxygen species formation.

Distribution network design and optimization

The objective of this thesis is to examine distribution network designs and modeling practices and create a framework to identify best possible distribution network structure for the case company. The main research question therefore is: How to optimize case company’s distribution network in terms of customer needs and costs? Theory chapters introduce the basic building blocks of the distribution network design and needed calculation methods and models. Framework for the distribution network projects was created based on the theory and the case study was carried out by following the defined framework. Distribution network calculations were based on the company’s sales plan for the years 2014 - 2020. Main conclusions and recommendations were that the new Asian business strategy requires high investments in logistics and the first step is to open new satellite DC in China as soon as possible to support sales and second possible step is to open regional DC in Asia within 2 - 4 years.

Effect of race, genetic population structure, and genetic models in two-locus association studies: clustering of functional renin-angiotensin system gene variants in hypertension association studies

Previous genetic association studies have overlooked the potential for biased results when analyzing different population structures in ethnically diverse populations. The purpose of the present study was to quantify this bias in two-locus association studies conducted on an admixtured urban population. We studied the genetic structure distribution of angiotensin-converting enzyme insertion/deletion (ACE I/D) and angiotensinogen methionine/threonine (M/T) polymorphisms in 382 subjects from three subgroups in a highly admixtured urban population. Group I included 150 white subjects; group II, 142 mulatto subjects, and group III, 90 black subjects. We conducted sample size simulation studies using these data in different genetic models of gene action and interaction and used genetic distance calculation algorithms to help determine the population structure for the studied loci. Our results showed a statistically different population structure distribution of both ACE I/D (P = 0.02, OR = 1.56, 95% CI = 1.05-2.33 for the D allele, white versus black subgroup) and angiotensinogen M/T polymorphism (P = 0.007, OR = 1.71, 95% CI = 1.14-2.58 for the T allele, white versus black subgroup). Different sample sizes are predicted to be determinant of the power to detect a given genotypic association with a particular phenotype when conducting two-locus association studies in admixtured populations. In addition, the postulated genetic model is also a major determinant of the power to detect any association in a given sample size. The present simulation study helped to demonstrate the complex interrelation among ethnicity, power of the association, and the postulated genetic model of action of a particular allele in the context of clustering studies. This information is essential for the correct planning and interpretation of future association studies conducted on this population.

Ellagitannins in Finnish plant species – Characterization, distribution and oxidative activity

Ellagitannins are secondary metabolites that are produced by plants. Among other features, they are assumed to function as plants’ defensive compounds against plant-eating herbivores. This thesis focuses on a theory, which suggests that the biological activity of ellagitannins is based on their tendency to oxidize at the highly alkaline gut conditions of insect herbivores (oxidative activity). To study the biological activities of ellagitannins, a wide variety of structurally different ellagitannins were purified from different plant species by using liquid chromatographic techniques. The structures were characterized with the aid of spectrometric methods. Based on the acquired data, it was also possible to create a scheme, which enables the classification and even identification of ellagitannins from plant extracts without the need to isolate each compound for individual characterization. The biological activities of ellagitannins were determined with methods that are based on the abilities of the compounds to scavenge radicals, chelate iron ions, and on their rate of oxidation at high pH. The results showed that ellagitannins possess oxidative activities both at high and neutral pH, and that their activities depend on structure. The occurrence, distribution and content of ellagitannins in Finnish plant species were also studied. The specific ellagitannin profiles of the studied plant species were found to correlate well with their taxonomic classification.

Formal modelling for digital media distribution

Human beings have always strived to preserve their memories and spread their ideas. In the beginning this was always done through human interpretations, such as telling stories and creating sculptures. Later, technological progress made it possible to create a recording of a phenomenon; first as an analogue recording onto a physical object, and later digitally, as a sequence of bits to be interpreted by a computer. By the end of the 20th century technological advances had made it feasible to distribute media content over a computer network instead of on physical objects, thus enabling the concept of digital media distribution. Many digital media distribution systems already exist, and their continued, and in many cases increasing, usage is an indicator for the high interest in their future enhancements and enriching. By looking at these digital media distribution systems, we have identified three main areas of possible improvement: network structure and coordination, transport of content over the network, and the encoding used for the content. In this thesis, our aim is to show that improvements in performance, efficiency and availability can be done in conjunction with improvements in software quality and reliability through the use of formal methods: mathematical approaches to reasoning about software so that we can prove its correctness, together with the desirable properties. We envision a complete media distribution system based on a distributed architecture, such as peer-to-peer networking, in which different parts of the system have been formally modelled and verified. Starting with the network itself, we show how it can be formally constructed and modularised in the Event-B formalism, such that we can separate the modelling of one node from the modelling of the network itself. We also show how the piece selection algorithm in the BitTorrent peer-to-peer transfer protocol can be adapted for on-demand media streaming, and how this can be modelled in Event-B. Furthermore, we show how modelling one peer in Event-B can give results similar to simulating an entire network of peers. Going further, we introduce a formal specification language for content transfer algorithms, and show that having such a language can make these algorithms easier to understand. We also show how generating Event-B code from this language can result in less complexity compared to creating the models from written specifications. We also consider the decoding part of a media distribution system by showing how video decoding can be done in parallel. This is based on formally defined dependencies between frames and blocks in a video sequence; we have shown that also this step can be performed in a way that is mathematically proven correct. Our modelling and proving in this thesis is, in its majority, tool-based. This provides a demonstration of the advance of formal methods as well as their increased reliability, and thus, advocates for their more wide-spread usage in the future.

Simultaneous extraction of order parameters and orientational distribution fuctions from 31[superscript]P NMR spectra of magnetically partially oriented phospholipid bilayers

Order parameter profiles extracted from the NMR spectra of model membranes are a valuable source of information about their structure and molecular motions. To al1alyze powder spectra the de-Pake-ing (numerical deconvolution) ~echnique can be used, but it assumes a random (spherical) dist.ribution of orientations in the sample. Multilamellar vesicles are known to deform and orient in the strong magnetic fields of NMR magnets, producing non-spherical orientation distributions. A recently developed technique for simultaneously extracting the anisotropies of the system as well as the orientation distributions is applied to the analysis of partially magnetically oriented 31p NMR spectra of phospholipids. A mixture of synthetic lipids, POPE and POPG, is analyzed to measure distortion of multilamellar vesicles in a magnetic field. In the analysis three models describing the shape of the distorted vesicles are examined. Ellipsoids of rotation with a semiaxis ratio of about 1.14 are found to provide a good approximation of the shape of the distorted vesicles. This is in reasonable agreement with published experimental work. All three models yield clearly non-spherical orientational distributions, as well as a precise measure of the anisotropy of the chemical shift. Noise in the experimental data prevented the analysis from concluding which of the three models is the best approximation. A discretization scheme for finding stability in the algorithm is outlined

Le droit de distribution électronique : essai sur le droit de distribution des oeuvres en droit d'auteur canadien, américain, anglais et français

"Thèse présentée à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de docteur en droit"

Structure et dynamique des communautés multi-espèces : le rôle de l’espace

Cette thèse porte sur le rôle de l’espace dans l’organisation et dans la dynamique des communautés écologiques multi-espèces. Deux carences peuvent être identifiées dans les études théoriques actuelles portant sur la dimension spatiale des communautés écologiques : l’insuffisance de modèles multi-espèces représentant la dimension spatiale explicitement, et le manque d’attention portée aux interactions positives, tel le mutualisme, en dépit de la reconnaissance de leur ubiquité dans les systèmes écologiques. Cette thèse explore cette problématique propre à l’écologie des communautés, en utilisant une approche théorique s’inspirant de la théorie des systèmes complexes et de la mécanique statistique. Selon cette approche, les communautés d’espèces sont considérées comme des systèmes complexes dont les propriétés globales émergent des interactions locales entre les organismes qui les composent, et des interactions locales entre ces organismes et leur environnement. Le premier objectif de cette thèse est de développer un modèle de métacommunauté multi-espèces, explicitement spatial, orienté à l’échelle des individus et basé sur un réseau d’interactions interspécifiques générales comprenant à la fois des interactions d’exploitation, de compétition et de mutualisme. Dans ce modèle, les communautés locales sont formées par un processus d’assemblage des espèces à partir d’un réservoir régional. La croissance des populations est restreinte par une capacité limite et leur dynamique évolue suivant des mécanismes simples de reproduction et de dispersion des individus. Ces mécanismes sont dépendants des conditions biotiques et abiotiques des communautés locales et leur effet varie en fonction des espèces, du temps et de l’espace. Dans un deuxième temps, cette thèse a pour objectif de déterminer l’impact d’une connectivité spatiale croissante sur la dynamique spatiotemporelle et sur les propriétés structurelles et fonctionnelles de cette métacommunauté. Plus précisément, nous évaluons différentes propriétés des communautés en fonction du niveau de dispersion des espèces : i) la similarité dans la composition des communautés locales et ses patrons de corrélations spatiales; ii) la biodiversité locale et régionale, et la distribution locale de l’abondance des espèces; iii) la biomasse, la productivité et la stabilité dynamique aux échelles locale et régionale; et iv) la structure locale des interactions entre les espèces. Ces propriétés sont examinées selon deux schémas spatiaux. D’abord nous employons un environnement homogène et ensuite nous employons un environnement hétérogène où la capacité limite des communautés locales évoluent suivant un gradient. De façon générale, nos résultats révèlent que les communautés écologiques spatialement distribuées sont extrêmement sensibles aux modes et aux niveaux de dispersion des organismes. Leur dynamique spatiotemporelle et leurs propriétés structurelles et fonctionnelles peuvent subir des changements profonds sous forme de transitions significatives suivant une faible variation du niveau de dispersion. Ces changements apparaissent aussi par l’émergence de patrons spatiotemporels dans la distribution spatiale des populations qui sont typiques des transitions de phases observées généralement dans les systèmes physiques. La dynamique de la métacommunauté présente deux régimes. Dans le premier régime, correspondant aux niveaux faibles de dispersion des espèces, la dynamique d’assemblage favorise l’émergence de communautés stables, peu diverses et formées d’espèces abondantes et fortement mutualistes. La métacommunauté possède une forte diversité régionale puisque les communautés locales sont faiblement connectées et que leur composition demeure ainsi distincte. Par ailleurs dans le second régime, correspondant aux niveaux élevés de dispersion, la diversité régionale diminue au profit d’une augmentation de la diversité locale. Les communautés locales sont plus productives mais leur stabilité dynamique est réduite suite à la migration importante d’individus. Ce régime est aussi caractérisé par des assemblages incluant une plus grande diversité d’interactions interspécifiques. Ces résultats suggèrent qu’une augmentation du niveau de dispersion des organismes permet de coupler les communautés locales entre elles ce qui accroît la coexistence locale et favorise la formation de communautés écologiques plus riches et plus complexes. Finalement, notre étude suggère que le mutualisme est fondamentale à l’organisation et au maintient des communautés écologiques. Les espèces mutualistes dominent dans les habitats caractérisés par une capacité limite restreinte et servent d’ingénieurs écologiques en facilitant l’établissement de compétiteurs, prédateurs et opportunistes qui bénéficient de leur présence.

Patrons de distribution des crustacés planctoniques dans le fleuve Saint-Laurent

La recherche porte sur les patrons de distribution longitudinale (amont-aval) et transversale (rive nord - rive sud) des communautés de crustacés planctoniques qui ont été analysés le long du fleuve Saint-Laurent entre le lac Saint-François et la zone de transition estuarienne, à deux hydropériodes en mai (crue) et en août (étiage). Les données zooplanctoniques et environnementales ont été récoltées à 52 stations réparties sur 16 transects transversaux en 2006. Au chapitre 1, nous présentons les principaux modèles écosystémiques en rivière, une synthèse des facteurs influençant le zooplancton en rivières et les objectifs et hypothèses de recherche. Au chapitre 2, nous décrivons la structure des communautés de zooplancton dans trois zones biogéographiques du fleuve et 6 habitats longitudinaux, ainsi que les relations entre la structure du zooplancton et la distribution spatiale des masses d’eau et les variables environnementales. Au chapitre 3, nous réalisons une partition de la variation des variables spatiales AEM (basées sur la distribution des masses d’eau) et des variables environnementales pour évaluer quelle part de la variation du zooplancton est expliquée par les processus hydrologiques (variables AEM) et les conditions locales (facteurs environnementaux). Le gradient salinité-conductivité relié à la discontinuité fleuve-estuaire a déterminé la distribution à grande échelle du zooplancton. Dans les zones fluviales, la distribution du zooplancton est davantage influencée par la distribution des masses d’eau que par les facteurs environnementaux locaux. La distribution des masses d’eau explique une plus grande partie de la variation dans la distribution du zooplancton en août qu’en mai.

Tactical Vehicle Routing Planning with Application to Milk Collection and Distribution

De nombreux problèmes pratiques qui se posent dans dans le domaine de la logistique, peuvent être modélisés comme des problèmes de tournées de véhicules. De façon générale, cette famille de problèmes implique la conception de routes, débutant et se terminant à un dépôt, qui sont utilisées pour distribuer des biens à un nombre de clients géographiquement dispersé dans un contexte où les coûts associés aux routes sont minimisés. Selon le type de problème, un ou plusieurs dépôts peuvent-être présents. Les problèmes de tournées de véhicules sont parmi les problèmes combinatoires les plus difficiles à résoudre. Dans cette thèse, nous étudions un problème d’optimisation combinatoire, appartenant aux classes des problèmes de tournées de véhicules, qui est liée au contexte des réseaux de transport. Nous introduisons un nouveau problème qui est principalement inspiré des activités de collecte de lait des fermes de production, et de la redistribution du produit collecté aux usines de transformation, pour la province de Québec. Deux variantes de ce problème sont considérées. La première, vise la conception d’un plan tactique de routage pour le problème de la collecte-redistribution de lait sur un horizon donné, en supposant que le niveau de la production au cours de l’horizon est fixé. La deuxième variante, vise à fournir un plan plus précis en tenant compte de la variation potentielle de niveau de production pouvant survenir au cours de l’horizon considéré. Dans la première partie de cette thèse, nous décrivons un algorithme exact pour la première variante du problème qui se caractérise par la présence de fenêtres de temps, plusieurs dépôts, et une flotte hétérogène de véhicules, et dont l’objectif est de minimiser le coût de routage. À cette fin, le problème est modélisé comme un problème multi-attributs de tournées de véhicules. L’algorithme exact est basé sur la génération de colonnes impliquant un algorithme de plus court chemin élémentaire avec contraintes de ressources. Dans la deuxième partie, nous concevons un algorithme exact pour résoudre la deuxième variante du problème. À cette fin, le problème est modélisé comme un problème de tournées de véhicules multi-périodes prenant en compte explicitement les variations potentielles du niveau de production sur un horizon donné. De nouvelles stratégies sont proposées pour résoudre le problème de plus court chemin élémentaire avec contraintes de ressources, impliquant dans ce cas une structure particulière étant donné la caractéristique multi-périodes du problème général. Pour résoudre des instances de taille réaliste dans des temps de calcul raisonnables, une approche de résolution de nature heuristique est requise. La troisième partie propose un algorithme de recherche adaptative à grands voisinages où de nombreuses nouvelles stratégies d’exploration et d’exploitation sont proposées pour améliorer la performances de l’algorithme proposé en termes de la qualité de la solution obtenue et du temps de calcul nécessaire.

Méthodes de génération et de validation de champs de déformation pour la recombinaison de distribution de dose à l’aide d’images 4DCT dans le cadre d’une planification de traitement de cancers pulmonaires

Des efforts de recherche considérables ont été déployés afin d'améliorer les résultats de traitement de cancers pulmonaires. L'étude de la déformation de l'anatomie du patient causée par la ventilation pulmonaire est au coeur du processus de planification de traitement radio-oncologique. À l'aide d'images de tomodensitométrie quadridimensionnelles (4DCT), une simulation dosimétrique peut être calculée sur les 10 ensembles d'images du 4DCT. Une méthode doit être employée afin de recombiner la dose de radiation calculée sur les 10 anatomies représentant une phase du cycle respiratoire. L'utilisation de recalage déformable d'images (DIR), une méthode de traitement d'images numériques, génère neuf champs vectoriels de déformation permettant de rapporter neuf ensembles d'images sur un ensemble de référence correspondant habituellement à la phase d'expiration profonde du cycle respiratoire. L'objectif de ce projet est d'établir une méthode de génération de champs de déformation à l'aide de la DIR conjointement à une méthode de validation de leur précision. Pour y parvenir, une méthode de segmentation automatique basée sur la déformation surfacique de surface à été créée. Cet algorithme permet d'obtenir un champ de déformation surfacique qui décrit le mouvement de l'enveloppe pulmonaire. Une interpolation volumétrique est ensuite appliquée dans le volume pulmonaire afin d'approximer la déformation interne des poumons. Finalement, une représentation en graphe de la vascularisation interne du poumon a été développée afin de permettre la validation du champ de déformation. Chez 15 patients, une erreur de recouvrement volumique de 7.6 ± 2.5[%] / 6.8 ± 2.1[%] et une différence relative des volumes de 6.8 ± 2.4 [%] / 5.9 ± 1.9 [%] ont été calculées pour le poumon gauche et droit respectivement. Une distance symétrique moyenne 0.8 ± 0.2 [mm] / 0.8 ± 0.2 [mm], une distance symétrique moyenne quadratique de 1.2 ± 0.2 [mm] / 1.3 ± 0.3 [mm] et une distance symétrique maximale 7.7 ± 2.4 [mm] / 10.2 ± 5.2 [mm] ont aussi été calculées pour le poumon gauche et droit respectivement. Finalement, 320 ± 51 bifurcations ont été détectées dans le poumons droit d'un patient, soit 92 ± 10 et 228 ± 45 bifurcations dans la portion supérieure et inférieure respectivement. Nous avons été en mesure d'obtenir des champs de déformation nécessaires pour la recombinaison de dose lors de la planification de traitement radio-oncologique à l'aide de la méthode de déformation hiérarchique des surfaces. Nous avons été en mesure de détecter les bifurcations de la vascularisation pour la validation de ces champs de déformation.

Population Genetic Structure of the Marine Penaeid Prawn- Penaeus Indicus H. Milne Edwards 1837

The thesis contains the results of an investigation on the " Population Genetic Structure of the Penaeus indicus " from southeast and southwest coasts of India. The P.indicus, popularly known as the Indian white prawn, is distributed widely in the Indo-Pacific, starting from New South wales in Australia in the east to the east coast of Africa in the west. Its heavy demand in the export market, the species has been exploited intensively from all along its areas of distribution in Indian waters. The population genetic characteristics of the species were examined by three independent but complementary techniques, namely, morphometrics (truss network), biochemical genetics (isozyme electrophoresis ) and molecular genetics (RFLP and RAPD). The east and west coast populations of the species may be genetically different. Due to certain constraints, the results obtained from the studies of restriction fragment length 70 polymorphism (RFLP) were limited. The significant difference in the number of bands in the sample populations strongly suggests that these two populations have considerably different population genetic structures