Análisis y clasificación de maderas mediante técnicas no invasivas de baja energía

El estudio de materiales, especialmente biológicos, por medios no destructivos está adquiriendo una importancia creciente tanto en las aplicaciones científicas como industriales. Las ventajas económicas de los métodos no destructivos son múltiples. Existen numerosos procedimientos físicos capaces de extraer información detallada de las superficie de la madera con escaso o nulo tratamiento previo y mínima intrusión en el material. Entre los diversos métodos destacan las técnicas ópticas y las acústicas por su gran versatilidad, relativa sencillez y bajo coste. Esta tesis pretende establecer desde la aplicación de principios simples de física, de medición directa y superficial, a través del desarrollo de los algoritmos de decisión mas adecuados basados en la estadística, unas soluciones tecnológicas simples y en esencia, de coste mínimo, para su posible aplicación en la determinación de la especie y los defectos superficiales de la madera de cada muestra tratando, en la medida de lo posible, no alterar su geometría de trabajo. Los análisis desarrollados han sido los tres siguientes: El primer método óptico utiliza las propiedades de la luz dispersada por la superficie de la madera cuando es iluminada por un laser difuso. Esta dispersión produce un moteado luminoso (speckle) cuyas propiedades estadísticas permiten extraer propiedades muy precisas de la estructura tanto microscópica como macroscópica de la madera. El análisis de las propiedades espectrales de la luz laser dispersada genera ciertos patrones mas o menos regulares relacionados con la estructura anatómica, composición, procesado y textura superficial de la madera bajo estudio que ponen de manifiesto características del material o de la calidad de los procesos a los que ha sido sometido. El uso de este tipo de láseres implica también la posibilidad de realizar monitorizaciones de procesos industriales en tiempo real y a distancia sin interferir con otros sensores. La segunda técnica óptica que emplearemos hace uso del estudio estadístico y matemático de las propiedades de las imágenes digitales obtenidas de la superficie de la madera a través de un sistema de scanner de alta resolución. Después de aislar los detalles mas relevantes de las imágenes, diversos algoritmos de clasificacion automatica se encargan de generar bases de datos con las diversas especies de maderas a las que pertenecían las imágenes, junto con los márgenes de error de tales clasificaciones. Una parte fundamental de las herramientas de clasificacion se basa en el estudio preciso de las bandas de color de las diversas maderas. Finalmente, numerosas técnicas acústicas, tales como el análisis de pulsos por impacto acústico, permiten complementar y afinar los resultados obtenidos con los métodos ópticos descritos, identificando estructuras superficiales y profundas en la madera así como patologías o deformaciones, aspectos de especial utilidad en usos de la madera en estructuras. La utilidad de estas técnicas esta mas que demostrada en el campo industrial aun cuando su aplicación carece de la suficiente expansión debido a sus altos costes y falta de normalización de los procesos, lo cual hace que cada análisis no sea comparable con su teórico equivalente de mercado. En la actualidad gran parte de los esfuerzos de investigación tienden a dar por supuesto que la diferenciación entre especies es un mecanismo de reconocimiento propio del ser humano y concentran las tecnologías en la definición de parámetros físicos (módulos de elasticidad, conductividad eléctrica o acústica, etc.), utilizando aparatos muy costosos y en muchos casos complejos en su aplicación de campo. Abstract The study of materials, especially the biological ones, by non-destructive techniques is becoming increasingly important in both scientific and industrial applications. The economic advantages of non-destructive methods are multiple and clear due to the related costs and resources necessaries. There are many physical processes capable of extracting detailed information on the wood surface with little or no previous treatment and minimal intrusion into the material. Among the various methods stand out acoustic and optical techniques for their great versatility, relative simplicity and low cost. This thesis aims to establish from the application of simple principles of physics, surface direct measurement and through the development of the more appropriate decision algorithms based on statistics, a simple technological solutions with the minimum cost for possible application in determining the species and the wood surface defects of each sample. Looking for a reasonable accuracy without altering their work-location or properties is the main objetive. There are three different work lines: Empirical characterization of wood surfaces by means of iterative autocorrelation of laser speckle patterns: A simple and inexpensive method for the qualitative characterization of wood surfaces is presented. it is based on the iterative autocorrelation of laser speckle patterns produced by diffuse laser illumination of the wood surfaces. The method exploits the high spatial frequency content of speckle images. A similar approach with raw conventional photographs taken with ordinary light would be very difficult. A few iterations of the algorithm are necessary, typically three or four, in order to visualize the most important periodic features of the surface. The processed patterns help in the study of surface parameters, to design new scattering models and to classify the wood species. Fractal-based image enhancement techniques inspired by differential interference contrast microscopy: Differential interference contrast microscopy is a very powerful optical technique for microscopic imaging. Inspired by the physics of this type of microscope, we have developed a series of image processing algorithms aimed at the magnification, noise reduction, contrast enhancement and tissue analysis of biological samples. These algorithms use fractal convolution schemes which provide fast and accurate results with a performance comparable to the best present image enhancement algorithms. These techniques can be used as post processing tools for advanced microscopy or as a means to improve the performance of less expensive visualization instruments. Several examples of the use of these algorithms to visualize microscopic images of raw pine wood samples with a simple desktop scanner are provided. Wood species identification using stress-wave analysis in the audible range: Stress-wave analysis is a powerful and flexible technique to study mechanical properties of many materials. We present a simple technique to obtain information about the species of wood samples using stress-wave sounds in the audible range generated by collision with a small pendulum. Stress-wave analysis has been used for flaw detection and quality control for decades, but its use for material identification and classification is less cited in the literature. Accurate wood species identification is a time consuming task for highly trained human experts. For this reason, the development of cost effective techniques for automatic wood classification is a desirable goal. Our proposed approach is fully non-invasive and non-destructive, reducing significantly the cost and complexity of the identification and classification process.

Evaluation of cover crops based on characteristics of nitrogen use, and aerial and root growth

La caracterización de los cultivos cubierta (cover crops) puede permitir comparar la idoneidad de diferentes especies para proporcionar servicios ecológicos como el control de la erosión, el reciclado de nutrientes o la producción de forrajes. En este trabajo se estudiaron bajo condiciones de campo diferentes técnicas para caracterizar el dosel vegetal con objeto de establecer una metodología para medir y comparar las arquitecturas de los cultivos cubierta más comunes. Se estableció un ensayo de campo en Madrid (España central) para determinar la relación entre el índice de área foliar (LAI) y la cobertura del suelo (GC) para un cultivo de gramínea, uno de leguminosa y uno de crucífera. Para ello se sembraron doce parcelas con cebada (Hordeum vulgare L.), veza (Vicia sativa L.), y colza (Brassica napus L.). En 10 fechas de muestreo se midieron el LAI (con estimaciones directas y del LAI-2000), la fracción interceptada de la radiación fotosintéticamente activa (FIPAR) y la GC. Un experimento de campo de dos años (Octubre-Abril) se estableció en la misma localización para evaluar diferentes especies (Hordeum vulgare L., Secale cereale L., x Triticosecale Whim, Sinapis alba L., Vicia sativa L.) y cultivares (20) en relación con su idoneidad para ser usadas como cultivos cubierta. La GC se monitorizó mediante análisis de imágenes digitales con 21 y 22 muestreos, y la biomasa se midió 8 y 10 veces, respectivamente para cada año. Un modelo de Gompertz caracterizó la cobertura del suelo hasta el decaimiento observado tras las heladas, mientras que la biomasa se ajustó a ecuaciones de Gompertz, logísticas y lineales-exponenciales. Al final del experimento se determinaron el C, el N y el contenido en fibra (neutrodetergente, ácidodetergente y lignina), así como el N fijado por las leguminosas. Se aplicó el análisis de decisión multicriterio (MCDA) con objeto de obtener un ranking de especies y cultivares de acuerdo con su idoneidad para actuar como cultivos cubierta en cuatro modalidades diferentes: cultivo de cobertura, cultivo captura, abono verde y forraje. Las asociaciones de cultivos leguminosas con no leguminosas pueden afectar al crecimiento radicular y a la absorción de N de ambos componentes de la mezcla. El conocimiento de cómo los sistemas radiculares específicos afectan al crecimiento individual de las especies es útil para entender las interacciones en las asociaciones, así como para planificar estrategias de cultivos cubierta. En un tercer ensayo se combinaron estudios en rhizotrones con extracción de raíces e identificación de especies por microscopía, así como con estudios de crecimiento, absorción de N y 15N en capas profundas del suelo. Las interacciones entre raíces en su crecimiento y en el aprovisionamiento de N se estudiaron para dos de los cultivares mejor valorados en el estudio previo: uno de cebada (Hordeum vulgare L. cv. Hispanic) y otro de veza (Vicia sativa L. cv. Aitana). Se añadió N en dosis de 0 (N0), 50 (N1) y 150 (N2) kg N ha-1. Como resultados del primer estudio, se ajustaron correctamente modelos lineales y cuadráticos a la relación entre la GC y el LAI para todos los cultivos, pero en la gramínea alcanzaron una meseta para un LAI>4. Antes de alcanzar la cobertura total, la pendiente de la relación lineal entre ambas variables se situó en un rango entre 0.025 y 0.030. Las lecturas del LAI-2000 estuvieron correlacionadas linealmente con el LAI, aunque con tendencia a la sobreestimación. Las correcciones basadas en el efecto de aglutinación redujeron el error cuadrático medio del LAI estimado por el LAI-2000 desde 1.2 hasta 0.5 para la crucífera y la leguminosa, no siendo efectivas para la cebada. Esto determinó que para los siguientes estudios se midieran únicamente la GC y la biomasa. En el segundo experimento, las gramíneas alcanzaron la mayor cobertura del suelo (83-99%) y la mayor biomasa (1226-1928 g m-2) al final del mismo. Con la mayor relación C/N (27-39) y contenido en fibra digestible (53-60%) y la menor calidad de residuo (~68%). La mostaza presentó elevadas GC, biomasa y absorción de N en el año más templado en similitud con las gramíneas, aunque escasa calidad como forraje en ambos años. La veza presentó la menor absorción de N (2.4-0.7 g N m-2) debido a la fijación de N (9.8-1.6 g N m-2) y escasa acumulación de N. El tiempo térmico hasta alcanzar el 30% de GC constituyó un buen indicador de especies de rápida cubrición. La cuantificación de las variables permitió hallar variabilidad entre las especies y proporcionó información para posteriores decisiones sobre la selección y manejo de los cultivos cubierta. La agregación de dichas variables a través de funciones de utilidad permitió confeccionar rankings de especies y cultivares para cada uso. Las gramíneas fueron las más indicadas para los usos de cultivo de cobertura, cultivo captura y forraje, mientras que las vezas fueron las mejor como abono verde. La mostaza alcanzó altos valores como cultivo de cobertura y captura en el primer año, pero el segundo decayó debido a su pobre actuación en los inviernos fríos. Hispanic fue el mejor cultivar de cebada como cultivo de cobertura y captura, mientras que Albacete como forraje. El triticale Titania alcanzó la posición más alta como cultiva de cobertura, captura y forraje. Las vezas Aitana y BGE014897 mostraron buenas aptitudes como abono verde y cultivo captura. El MCDA permitió la comparación entre especies y cultivares proporcionando información relevante para la selección y manejo de cultivos cubierta. En el estudio en rhizotrones tanto la mezcla de especies como la cebada alcanzaron mayor intensidad de raíces (RI) y profundidad (RD) que la veza, con valores alrededor de 150 cruces m-1 y 1.4 m respectivamente, comparados con 50 cruces m-1 y 0.9 m para la veza. En las capas más profundas del suelo, la asociación de cultivos mostró valores de RI ligeramente mayores que la cebada en monocultivo. La cebada y la asociación obtuvieron mayores valores de densidad de raíces (RLD) (200-600 m m-3) que la veza (25-130) entre 0.8 y 1.2 m de profundidad. Los niveles de N no mostraron efectos claros en RI, RD ó RLD, sin embargo, el incremento de N favoreció la proliferación de raíces de veza en la asociación en capas profundas del suelo, con un ratio cebada/veza situado entre 25 a N0 y 5 a N2. La absorción de N de la cebada se incrementó en la asociación a expensas de la veza (de ~100 a 200 mg planta-1). Las raíces de cebada en la asociación absorbieron también más nitrógeno marcado de las capas profundas del suelo (0.6 mg 15N planta-1) que en el monocultivo (0.3 mg 15N planta-1). ABSTRACT Cover crop characterization may allow comparing the suitability of different species to provide ecological services such as erosion control, nutrient recycling or fodder production. Different techniques to characterize plant canopy were studied under field conditions in order to establish a methodology for measuring and comparing cover crops canopies. A field trial was established in Madrid (central Spain) to determine the relationship between leaf area index (LAI) and ground cover (GC) in a grass, a legume and a crucifer crop. Twelve plots were sown with either barley (Hordeum vulgare L.), vetch (Vicia sativa L.), or rape (Brassica napus L.). On 10 sampling dates the LAI (both direct and LAI-2000 estimations), fraction intercepted of photosynthetically active radiation (FIPAR) and GC were measured. A two-year field experiment (October-April) was established in the same location to evaluate different species (Hordeum vulgare L., Secale cereale L., x Triticosecale Whim, Sinapis alba L., Vicia sativa L.) and cultivars (20) according to their suitability to be used as cover crops. GC was monitored through digital image analysis with 21 and 22 samples, and biomass measured 8 and 10 times, respectively for each season. A Gompertz model characterized ground cover until the decay observed after frosts, while biomass was fitted to Gompertz, logistic and linear-exponential equations. At the end of the experiment C, N, and fiber (neutral detergent, acid and lignin) contents, and the N fixed by the legumes were determined. Multicriteria decision analysis (MCDA) was applied in order to rank the species and cultivars according to their suitability to perform as cover crops in four different modalities: cover crop, catch crop, green manure and fodder. Intercropping legumes and non-legumes may affect the root growth and N uptake of both components in the mixture. The knowledge of how specific root systems affect the growth of the individual species is useful for understanding the interactions in intercrops as well as for planning cover cropping strategies. In a third trial rhizotron studies were combined with root extraction and species identification by microscopy and with studies of growth, N uptake and 15N uptake from deeper soil layers. The root interactions of root growth and N foraging were studied for two of the best ranked cultivars in the previous study: a barley (Hordeum vulgare L. cv. Hispanic) and a vetch (Vicia sativa L. cv. Aitana). N was added at 0 (N0), 50 (N1) and 150 (N2) kg N ha-1. As a result, linear and quadratic models fitted to the relationship between the GC and LAI for all of the crops, but they reached a plateau in the grass when the LAI > 4. Before reaching full cover, the slope of the linear relationship between both variables was within the range of 0.025 to 0.030. The LAI-2000 readings were linearly correlated with the LAI but they tended to overestimation. Corrections based on the clumping effect reduced the root mean square error of the estimated LAI from the LAI-2000 readings from 1.2 to less than 0.50 for the crucifer and the legume, but were not effective for barley. This determined that in the following studies only the GC and biomass were measured. In the second experiment, the grasses reached the highest ground cover (83- 99%) and biomass (1226-1928 g/m2) at the end of the experiment. The grasses had the highest C/N ratio (27-39) and dietary fiber (53-60%) and the lowest residue quality (~68%). The mustard presented high GC, biomass and N uptake in the warmer year with similarity to grasses, but low fodder capability in both years. The vetch presented the lowest N uptake (2.4-0.7 g N/m2) due to N fixation (9.8-1.6 g N/m2) and low biomass accumulation. The thermal time until reaching 30% ground cover was a good indicator of early coverage species. Variable quantification allowed finding variability among the species and provided information for further decisions involving cover crops selection and management. Aggregation of these variables through utility functions allowed ranking species and cultivars for each usage. Grasses were the most suitable for the cover crop, catch crop and fodder uses, while the vetches were the best as green manures. The mustard attained high ranks as cover and catch crop the first season, but the second decayed due to low performance in cold winters. Hispanic was the most suitable barley cultivar as cover and catch crop, and Albacete as fodder. The triticale Titania attained the highest rank as cover and catch crop and fodder. Vetches Aitana and BGE014897 showed good aptitudes as green manures and catch crops. MCDA allowed comparison among species and cultivars and might provide relevant information for cover crops selection and management. In the rhizotron study the intercrop and the barley attained slightly higher root intensity (RI) and root depth (RD) than the vetch, with values around 150 crosses m-1 and 1.4 m respectively, compared to 50 crosses m-1 and 0.9 m for the vetch. At deep soil layers, intercropping showed slightly larger RI values compared to the sole cropped barley. The barley and the intercropping had larger root length density (RLD) values (200-600 m m-3) than the vetch (25-130) at 0.8-1.2 m depth. The topsoil N supply did not show a clear effect on the RI, RD or RLD; however increasing topsoil N favored the proliferation of vetch roots in the intercropping at deep soil layers, with the barley/vetch root ratio ranging from 25 at N0 to 5 at N2. The N uptake of the barley was enhanced in the intercropping at the expense of the vetch (from ~100 mg plant-1 to 200). The intercropped barley roots took up more labeled nitrogen (0.6 mg 15N plant-1) than the sole-cropped barley roots (0.3 mg 15N plant-1) from deep layers.

Evidence for clonal propagation in natural isolates of Plasmodium falciparum from Venezuela

We have analyzed 75 isolates of Plasmodium falciparum, collected in Venezuela during both the dry (November) and rainy (May–July) seasons, with a range of genetic markers including antigen genes and 14 random amplified polymorphic DNA (RAPD) primers. Thirteen P. falciparum stocks from Kenya and four other Plasmodium species are included in the analysis for comparison. Cross-hybridization shows that the 14 RAPD primers reveal 14 separate regions of the parasite's genome. The P. falciparum isolates are a monophyletic clade, significantly different from the other Plasmodium species. We identify three RAPD characters that could be useful as “tags” for rapid species identification. The Venezuelan genotypes fall into two discrete genetic subdivisions associated with either the dry or the rainy season; the isolates collected in the rainy season exhibit greater genetic diversity. There is significant linkage disequilibrium in each seasonal subsample and in the full sample. In contrast, no linkage disequilibrium is detected in the African sample. These results support the hypothesis that the population structure of P. falciparum in Venezuela, but not in Africa, is predominantly clonal. However, the impact of genetic recombination on Venezuelan P. falciparum seems higher than in parasitic species with long-term clonal evolution like Trypanosoma cruzi, the agent of Chagas' disease. The genetic structure of the Venezuelan samples is similar to that of Escherichia coli, a bacterium that propagates clonally, with occasional genetic recombination.

Sistema para monitoramento e análise de paisagens acústicas submarinas.

O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento.

Modelagem do crescimento e produção aplicado ao manejo florestal na Amazônia brasileira

A floresta Amazônica possui um papel ambiental, social e econômico importante para a região, para o país e para o mundo. Dessa forma, técnicas de exploração que visam a diminuição dos impactos causados à floresta são essenciais. Com isso, o objetivo dessa tese é comparar a Exploração de Impacto Reduzido com a Exploração Convencional na Amazônia brasileira através de modelos empíricos de árvore individual de crescimento e produção. O experimento foi instalado na fazenda Agrossete, localizada em Paragominas - PA. Em 1993, três áreas dessa fazenda foram selecionadas para exploração. Na primeira área, 105 hectares foram explorados através da Exploração de Impacto Reduzido. Na segunda área, 75 hectares foram submetidos à Exploração Convencional. E, por fim, a terceira área foi mantida como área testemunha. A coleta de dados de diâmetro à altura do peito e a identificação das espécies dentro de uma parcela de 24,5 hectares, instalada aleatoriamente em cada área, foi realizada nos anos de 1993 (antes da colheita), 1994 (seis meses depois da colheita), 1995, 1996, 1998, 2000, 2003, 2006 e 2009. Dessa forma, as três áreas foram comparadas através do ajuste de um modelo de incremento diamétrico, considerando que efeito estocástico podia assumir outras quatro distribuições além da distribuição normal, de um modelo de probabilidade de mortalidade e de um modelo de probabilidade de recrutamento. O comportamento do incremento diamétrico indicou que as áreas que foram submetidas a exploração possuem o mesmo comportamento em quase todos os grupos de espécies, com exceção do grupo de espécies intermediárias. Os indivíduos que são submetidos a exploração possuem um maior crescimento em diâmetros quando comparados com área que não sofreu exploração. Além disso, assumir o efeito estocástico com distribuição Weibull melhorou o ajuste dos modelos. Em relação à probabilidade de mortalidade, novamente as áreas que sofreram exploração possuem comportamento semelhante quanto à mortalidade, mas diferente da área que não foi explorada, sendo que os indivíduos localizados nas áreas exploradas possuem uma maior probabilidade de morte em relação aos presentes na área não explorada. Os modelos de probabilidade de recrutamento indicaram diferença apenas entre as áreas exploradas e a área controle. Sendo que, as áreas exploradas apresentaram uma maior taxa de recrumento em comparação a área não explorada. Portanto, o comportamento individual das árvores após a exploração é o mesmo na Exploração Convencional e na Exploração de Impacto Reduzido.

Revisão da seção Spissipes de Culex (Melanoconion) (Diptera: Culicidae)

Apresenta-se estudo revisionário da Seção Spissipes de Culex (Melanoconion), onde são feitas descrições de formas adultas, incluídos as genitálias de ambos os sexos e o cibário das fêmeas. Sob o ponto de vista taxonômico, considera-se a existência atual de 22 espécies válidas das quais duas são consideradas como novas. Culex nicaroensis Duret foi retirada pois, a análise de suas características morfológicas permitiu alegar a conclusão de não pertencer ao subgênero Melanoconion, ficando sem reconhecimento subgenérico. Além disso, procedeu-se ao estabelecimento da sinonímia de Culex alvarezi Sutil Oramas, Pulido Florenzano & Amarista Menezes com Culex spissipes (Theobald). Levando em consideração vários caracteres das formas supramencionadas, pôde-se subdividir a Seção em grupos e subgrupos, mediante afinidades morfológicas que, à luz dos atuais conhecimentos, permite serem ponderadas. Sob o ponto de vista biogeográfico são apresentados os dados disponíveis, daí resultando mapas de distribuição. A importância epidemiológica desse grupo de culicídeos é apresentada mediante o levantamento dos conhecimentos obtidos até agora na literatura. Foram elaboradas chaves para identificação específica.

Efectos y respuestas de la costra biológica del suelo en ecosistemas áridos: avances recientes a nivel de especie

La costra biológica del suelo (CBS) es un componente complejo del ecosistema que engloba diferentes organismos (líquenes, musgos, hepáticas, cianobacterias, hongos, algas) presentes en las primeras capas de suelo. La CBS se encuentra en una amplia variedad de ecosistemas, aunque generalmente es más abundante en ecosistemas donde la cobertura de plantas vasculares es escasa, como los ecosistemas áridos. En estos ecosistemas, la CBS contribuye considerablemente a su biodiversidad y funcionamiento. Debido a la gran dificultad para la identificación de especies de estas comunidades, la mayoría de la investigación sobre la CBS se ha desarrollado a escala de comunidad y grupo morfológico. A este nivel, se ha podido observar el gran potencial de estas comunidades de contribuir a la estructura y dinámica del ecosistema: interaccionan con las primeras capas del suelo y con otros organismos, participan en la fijación de carbono y nitrógeno, así como en procesos hidrológicos y en el ciclo de nutrientes. Sin embargo, avances recientes en el conocimiento de la CBS arrojan interesantes y marcadas diferencias en la ecología y el papel funcional de las distintas especies que la componen, con las consecuentes implicaciones en la gestión y conservación de estas comunidades y de los ecosistemas que habitan. En particular, se han observado respuestas específicas en términos de presencia, abundancia y frecuencia ante diversos factores ambientales (variables climáticas, tipo de sustrato, presencia de plantas vasculares y perturbación por pastoreo – recuperación natural), así como un efecto a nivel de especie sobre las propiedades del suelo.

Micromesistius poutassou (blue whiting) abundance and biomass data in Bay of Biscay estimated from acoustic surveys (2000-2012)

Acoustic and pelagic trawl data were collected during various pelagic surveys carried out by IFREMER in May between 2000 and 2012 (except 2001), on the eastern continental shelf of the Bay of Biscay (Pelgas series). The acoustic data were collected with a Simrad EK60 echosounder operating at 38 kHz (beam angle at -3 dB: 7°, pulse length set to 1.024 ms). The echosounder transducer was mounted on the vessel keel, at 6 m below the sea surface. The sampling design were parallel transects spaced 12 nm apart which were orientated perpendicular to the coast line from 20 m to about 200 m bottom depth. The nominal sailing speed was 10 knots and 3 knots on average during fishing operations. The scrutinising (species identification) of acoustic data was done by first characterising acoustic schools by type and then linking these types with the species composition of specific trawl hauls. The data set contains nautical area backscattering values, biomass and abundance estimates for blue whiting for one nautical mile long transect lines. Further information on the survey design, scrutinising and biomass estimation can be found in Doray et al. 2012.

Recommendations for animal DNA forensic and identity testing

Genetic analysis in animals has been used for many applications, such as kinship analysis, for determining the sire of an offspring when a female has been exposed to multiple males, determining parentage when an animal switches offspring with another dam, extended lineage reconstruction, estimating inbreeding, identification in breed registries, and speciation. It now also is being used increasingly to characterize animal materials in forensic cases. As such, it is important to operate under a set of minimum guidelines that assures that all service providers have a template to follow for quality practices. None have been delineated for animal genetic identity testing. Based on the model for human DNA forensic analyses, a basic discussion of the issues and guidelines is provided for animal testing to include analytical practices, data evaluation, nomenclature, allele designation, statistics, validation, proficiency testing, lineage markers, casework files, and reporting. These should provide a basis for professional societies and/or working groups to establish more formalized recommendations.

Application of nox-restriction fragment length polymorphism for the differentiation of Brachyspira intestinal spirochetes isolated from pigs and poultry in Australia

Sixty-nine intestinal spirochetes isolated from pigs and poultry in eastern Australia were selected to evaluate the effectiveness of a species-specific PCR-based restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis of the Brachyspira nox gene. For comparative purposes, all isolates were subjected to species-specific PCRs for the pathogenic species Brachyspira hyodysenteriae and Brachyspira pilosicoli, and selected isolates were examined further by sequence analysis of the nox and 16S ribosomal RNA genes. Modifications to the original nox-RFLP method included direct inoculation of bacterial cells into the amplification mixture and purification of the PCR product, which further optimized the nox-RFLP for use in a veterinary diagnostic laboratory, producing sufficient product for both species identification and future comparisons. Although some novel profiles that prevented definitive identification were observed, the nox-RFLP method successfully classified 45 of 51 (88%) porcine and 15 of 18 (83%) avian isolates into 5 of the 6 recognized species of Brachyspira. This protocol represents a significant improvement over conventional methods currently used in veterinary diagnostic laboratories for rapid specific identification of Brachyspira spp. isolated from both pigs and poultry.

Haptophyta

Haptophyta are predominantly planktonic and phototrophic organisms that have their main distribution in marine environments worldwide. They are a major component of the microbial ecosystem, some form massive blooms and some are toxic. Haptophytes are significant players in the global carbonate cycle through photosynthesis and calcification. They are characterized by the haptonema, a third appendage used for attachment and food handling, two similar flagella, two golden-brown chloroplasts, and organic body scales that serve in species identification. Coccolithophores have calcified scales termed coccoliths. Phylogenetically Haptophyta form a well-defined group and are divided into two classes Pavlovophyceae and Coccolithophyceae (Prymnesiophyceae). Currently, about 330 species are described. Environmental DNA sequencing shows high haptophyte diversity in the marine pico- and nanoplankton, of which many likely represent novel species and lineages. Haptophyte diversity is believed to have peaked in the past and their presence is documented in the fossil record back to the Triassic, approximately 225 million years ago. Some biomolecules of haptophyte origin are extraordinarily resistant to decay and are thus used by geologists as sedimentary proxies of past climatic conditions.

Haptophyta

Haptophyta are predominantly planktonic and phototrophic organisms that have their main distribution in marine environments worldwide. They are a major component of the microbial ecosystem, some form massive blooms and some are toxic. Haptophytes are significant players in the global carbonate cycle through photosynthesis and calcification. They are characterized by the haptonema, a third appendage used for attachment and food handling, two similar flagella, two golden-brown chloroplasts, and organic body scales that serve in species identification. Coccolithophores have calcified scales termed coccoliths. Phylogenetically Haptophyta form a well-defined group and are divided into two classes Pavlovophyceae and Coccolithophyceae (Prymnesiophyceae). Currently, about 330 species are described. Environmental DNA sequencing shows high haptophyte diversity in the marine pico- and nanoplankton, of which many likely represent novel species and lineages. Haptophyte diversity is believed to have peaked in the past and their presence is documented in the fossil record back to the Triassic, approximately 225 million years ago. Some biomolecules of haptophyte origin are extraordinarily resistant to decay and are thus used by geologists as sedimentary proxies of past climatic conditions.

Avaliação da viabilidade da aplicação de técnicas biomoleculares na autenticação de produtos alimentares

A carne continua a ser a fonte proteica mais comum no quotidiano das pessoas. Além disso, os produtos cárneos processados apresentam-se como uma mais-valia nas suas vidas agitadas. Este tipo de produto torna difícil a diferenciação das carnes utilizadas na sua confecção, sendo por isso propícios a adulteração. A Reacção em Cadeia da Polimerase (PCR) tem ganho cada vez mais importância nos laboratórios de biologia molecular, revelando-se uma técnica de análise rápida, sensível e altamente específica na identificação de espécies em produtos alimentares. No entanto, vários factores podem interferir com o processo de amplificação, pelo que alguns cuidados devem ser implementados desde a aquisição da amostra a analisar, ao seu acondicionamento e posterior extração de ADN. Existem inúmeros protocolos de extração de ADN, devendo para cada estudo avaliar-se e optar-se pelo mais adequado, considerando a finalidade estabelecida para a amostra extraída. O trabalho laboratorial apresentado nesta dissertação baseou-se em três etapas principais. Inicialmente, avaliaram-se diferentes protocolos de extração de ADN, utilizando-se amostras de carne adquiridas num talho. Entre os protocolos testados, o método de Brometo de Cetil-Trimetil-Amónio (CTAB) modificado foi o que permitiu obter amostras de ADN com maior concentração e elevado nível de pureza. Posteriormente, foram testados e optimizados diferentes protocolos de amplificação, por PCR em tempo real, para a detecção das espécies Bos taurus (vaca), Sus scrofa (porco), Equus caballus (cavalo) e Ovis aries (ovelha). Foram empregues primers específicos de espécie para a detecção de genes mitocondriais e genómicos, consoante cada protocolo. Para o caso concreto do porco, foi efectuada a avaliação de dois protocolos, singleplex com EvaGreen® e tetraplex com AllHorse, para possível aplicação dos mesmos na sua quantificação. Os resultados demonstraram elevada especificidade e sensibilidade das reacções para esta espécie, permitindo a sua detecção até um limite de 0,001 ng e 0,1%, respectivamente. Somente a primeira metodologia se mostrou adequada para quantificação. Por último, as metodologias sugeridas foram aplicadas com sucesso na análise de 4 amostras comerciais de hambúrgueres, tendo-se verificado a consistência da rotulagem em todos os casos, no que concerne a composição em termos de espécies animais. O interesse de trabalhos neste âmbito recai na importância da autenticidade dos rótulos de produtos alimentares, principalmente nos produtos cárneos, para segurança dos consumidores e salvaguarda dos produtores.

An assessment of Pythium spp. associated with soft rot disease of ginger (Zingiber officinale) in Queensland, Australia

In Australia, Pythium soft rot (PSR) outbreaks caused by P. myriotylum were reported in 2009 and since then this disease has remained as a major concern for the ginger industry. From 2012 to 2015, a number of Pythium spp. were isolated from ginger rhizomes and soil from farms affected by PSR disease and assessed for their pathogenicity on ginger. In this study, 11 distinct Pythium spp. were recovered from ginger farms in Queensland, Australia and species identification and confirmation were based on morphology, growth rate and ITS sequences. These Pythium spp. when tested showed different levels of aggressiveness on excised ginger rhizome. P. aphanidemartum, P. deliense, P. myriotylum, P. splendens, P. spinosum and P. ultimum were the most pathogenic when assessed in vitro on an array of plant species. However, P. myriotylum was the only pathogen, which was capable of inducing PSR symptoms on ginger at a temperature range from 20 to 35 °C. Whereas, P. aphanidermatum only attacked and induced PSR on ginger at 30 to 35 °C in pot trials. This is the first report of P. aphanidermatum inducing PSR of ginger in Australia at high temperatures. Only P. oligandrum and P. perplexum, which had been recovered only from soils and not plant tissue, appeared non-pathogenic in all assays.

Megabalanus azoricus (Pilsbry, 1916) : building a scientific basis for its management

Tese de Doutoramento, Biologia (Ciências do Mar), 5 de Julho de 2013, Universidade dos Açores.