Multiphase modeling of melting / solidification with high density variations using XFEM

La modélisation de la cryolite, utilisée dans la fabrication de l’aluminium, implique plusieurs défis, notament la présence de discontinuités dans la solution et l’inclusion de la difference de densité entre les phases solide et liquide. Pour surmonter ces défis, plusieurs éléments novateurs ont été développés dans cette thèse. En premier lieu, le problème du changement de phase, communément appelé problème de Stefan, a été résolu en deux dimensions en utilisant la méthode des éléments finis étendue. Une formulation utilisant un multiplicateur de Lagrange stable spécialement développée et une interpolation enrichie a été utilisée pour imposer la température de fusion à l’interface. La vitesse de l’interface est déterminée par le saut dans le flux de chaleur à travers l’interface et a été calculée en utilisant la solution du multiplicateur de Lagrange. En second lieu, les effets convectifs ont été inclus par la résolution des équations de Stokes dans la phase liquide en utilisant la méthode des éléments finis étendue aussi. Troisièmement, le changement de densité entre les phases solide et liquide, généralement négligé dans la littérature, a été pris en compte par l’ajout d’une condition aux limites de vitesse non nulle à l’interface solide-liquide pour respecter la conservation de la masse dans le système. Des problèmes analytiques et numériques ont été résolus pour valider les divers composants du modèle et le système d’équations couplés. Les solutions aux problèmes numériques ont été comparées aux solutions obtenues avec l’algorithme de déplacement de maillage de Comsol. Ces comparaisons démontrent que le modèle par éléments finis étendue reproduit correctement le problème de changement phase avec densités variables.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Governança de recursos de base comum e capacidade adaptativa de comunidades de fundos de pasto

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2015.

Preservation of Honey Bee (Apis mellifera L.) Semen

L’abeille domestique (Apis mellifera Linnaeus) joue un rôle crucial comme pollinisateur dans l’industrie de l’agriculture. Cependant, durant les dernières décennies, une mortalité des colonies d’abeilles a été observée partout à travers le monde. La conservation du sperme d’abeille est un outil efficace pour sauvegarder la diversité génétique. Sa conservation est possible à température pièce, mais la cryoconservation serait une meilleure méthode pour la conservation à long terme. Notre objectif général est de développer une méthode de cryoconservation de la semence d’abeille. L’hypothèse no.1 était que la cryoconservation de la semence d’abeille est plus efficace à long terme que les températures au-dessus de 0 °C. Nous avons évalué l’efficacité, basé sur la viabilité des spermatozoïdes, de deux températures de conservation: -196 °C et 16 °C. Après un an de conservation, la semence congelée avait une meilleure viabilité comparée à 16°C (76% ± 5% vs 0%; p < 0,05). Par la suite, la spermathèque des reines inséminées avec la semence cryoconservée a été évaluée par la migration des spermatozoïdes ainsi que la viabilité des spermatozoïdes. Il y avait beaucoup de variabilités dans nos résultats. Nous n’avons pas été en mesure de vérifier si l’ajout de la centrifugation après la conservation améliore la fertilité des reines après insémination. Toutefois, nos résultats confirment que la cryoconservation est une technique efficace pour conserver la semence d’abeille à long terme.

Transizione agroecologica di fari viticoli

Negli ultimi anni la gestione del suolo in viticoltura si è evoluta fino a divenire uno strumento chiave per incrementare la sostenibilità dell’ecosistema vigneto e dei comprensori viticoli. Il lavoro di tesi ha investigato diverse strategie di gestione del suolo, incentrate sulla semina autunnale, con modalità ed epoche differenti, di trifoglio brachicalicino nel sottofila, e di sulla, orzo, segale, nell’interfilare. Gli esperimenti sono stati condotti in condizioni ambientali e colturali diverse, in tre vigneti della Romagna, allo scopo di ridurre l’impiego sensibilmente l’impiego di pesticidi e fertilizzanti, incrementare la biodiversità, migliorare la salute, in un contesto di transizione agroecologica. La tesi ha previsto attività formative finalizzate all’acquisizione di conoscenze e competenze sul pascolo ovino con l’obiettivo di introdurre tale pratica nei vigneti che hanno ospitato la sperimentazione. Sono stati condotti rilievi sulla composizione floristica, rilievi vegetativi sulle viti, osservazioni al microscopio ottico su sezioni di tralci, osservazioni sugli animali. I primi dati sperimentali evidenziano le potenzialità delle strategie agroecologiche adottate e la rilevanza della conoscenza per superare la dipendenza da pesticidi e fertilizzanti nella prospettiva di progettare, gestire e disseminare sistemi agrari complessi e arricchire la formazione universitaria attraverso il pensiero sistemico.

Studio sull'impronta eolica nel Sangiovese di Modigliana

Il concetto di terroir risulta molto importante al fine di caratterizzare un determinato prodotto e sottolinearne le tipicità, soprattutto considerando la vastità del mondo enologico. La rilevanza del vento sulle proprietà sensoriali delle uve e del vino, pur oggetto di narrazioni enologiche, è stata sorprendentemente trascurata dall’investigazione scientifica. Il lavoro di Tesi ha studiato la possibile influenza del vento sul Sangiovese coltivato nell’areale viticolo di Modigliana. Lo stato dell’arte sul ruolo del vento in Viticoltura indica che esso può influenzare la fisiologia delle viti nonché la composizione delle uve modificando la composizione amminoacidica. Le strette interazioni tra vite, suolo, bosco, valli e fenomeni atmosferici, che caratterizzano il territorio di Modigliana, giocano un ruolo importante sulle proprietà sensoriali e sulla tipicità delle uve e dei vini. L'elaborato finale ha evidenziato la possibile azione del vento nell’espressione del terroir. che potrebbe estrinsecarsi attraverso l’amplificazione delle relazioni tra sistemi viticoli e matrice paesaggistica coinvolgendo il trasporto aereo di composti volatili e, probabilmente, anche di microrganismi di rilevanza enologica. Il lavoro avviato in campo in un vigneto circondato da boschi, con la messa a punto di un modello sperimentale per lo studio del vento, consentirà di approfondire le conoscenze scientifiche sull’impronta eolica sul Sangiovese di Modigliana. L’approccio multidisciplinare adottato è risultato prezioso per comprendere appieno le interazioni tra le diverse componenti del terroir, la biodiversità dei paesaggi e la cultura collettiva, e cogliere i meccanismi che alimentano la diversità enologica. Vivere e lavorare dentro il paesaggio hanno trasmesso la complessità e la reale potenzialità di un agroecosistema che si estende alla matrice paesaggistica, anche in virtù del vento, e il fascino di decodificare scientificamente eccellenze enologiche e narrazioni eoliche.

Valutazione delle performances di nuove colture starter in salami prodotti industrialmente

Le colture starter sono preparazioni comprendenti una o più specie microbiche aggiunte per condurre i processi fermentativi, con risvolti positivi sulle caratteristiche tecnologiche e igienico-sanitarie dei prodotti ottenuti. Questa tesi si inserisce in un progetto europeo volto a sfruttare la biodiversità microbica di salumi dell'area del Mediterraneo, utilizzandoli come fonte di isolamento di batteri lattici (LAB) da proporre come nuove colture starter e/o bioprotettive. Prove preliminari hanno permesso di selezionare un numero ridotto di LAB, considerati sicuri, che in questa tesi sono stati studiati per il loro potenziale tecnologico (cinetiche di crescita a 20°C) per valutarne l’attitudine ad essere utilizzati in salami prodotti a livello industriale. Sulla base di queste prove effettuate in laboratorio, 4 ceppi (Latilactobacillus sakei 2M7 e SWO10, Lactiplantibacillus paraplantarum BPF2, Latilactobacillus curvatus KN55) sono stati utilizzati per la produzione di salami a livello industriale, confrontando le loro performances con uno starter commerciale utilizzato comunemente in azienda. I risultati hanno mostrato come tutti i ceppi siano stati in grado di sviluppare nella matrice con cinetiche simili, anche se questa acidificazione non ha limitato il contenuto di enterobatteri, ad eccezione del campione controllo, dove tuttavia i LAB hanno mostrato una ridotta capacità di persistenza. Il ceppo BPF2 ha ridotto significativamente il contenuto di tiramina nel prodotto finito. L’analisi dei metaboliti volatili ha evidenziato un diverso accumulo di prodotti derivanti dallo sviluppo dei LAB (es. acidi, aldeidi), anche se tali differenze erano difficilmente percepibili a livello olfattivo e tutti i salami presentavano un odore gradevole. Ulteriori prove saranno necessarie per garantire la qualità microbiologica del prodotto finito (controllo degli enterobatteri) e per effettuare anche test sensoriali, al fine anche di favorire la differenziazione dei prodotti.

Zibibbo: fascino, terroirs e interpretazioni

Lo Zibibbo è un vitigno aromatico a bacca bianca della grande famiglia dei moscati. La tesi mette in risalto le caratteristiche agronomiche ed enologiche di questo antico vitigno al fine di migliorarne la cura e la coltivazione con enfasi sulla regione Calabria, il recupero della biodiversità, la gamma dei vini e, tramite la salvaguardia del territorio, della tradizione e della cultura contadina, la valorizzazione di un’intera regione. Nello studio vengono descritte alcune cantine della Costa degli Dei che collaborano nella riscoperta dello Zibibbo. I vignaioli di questo comprensorio viticolo stanno valorizzando il vitigno, ne tutelano la biodiversità, gestendo i vigneti anche attraverso approcci agroecologici, ne innovano le antiche tecniche di vinificazione, contribuendo così al suo rilancio a livello nazionale ed internazionale. Si evidenzia come lo Zibibbo, interagendo con le varie componenti del terroir (clima, suolo, biodiversità, fattore umano), è in grado di adattarsi a diversi ambienti facendosi apprezzare in tutto il mondo. La diffusione in Calabria, soprattutto lungo la Costa degli Dei, rappresenta una solida base per la salvaguardia del vitigno, da sostenere attraverso il supporto alla viticoltura agroecologica abbinata ad una approfondita ricerca scientifica, alla diffusione del sapere e all’innovazione nelle tecniche di vinificazione. Si conclude che l’affascinate, eclettico e versatile Zibibbo merita pienamente di essere ulteriormente investigato per le virtù enologiche e il valore culturale che lo contraddistinguono, e per i profondi legami con le comunità dei territori.

Stima dell'abbondanza di Tursiops truncatus nella provincia di Agrigento (Stretto di Sicilia)

Le zone marittime meridionali della Sicilia sono costantemente studiate per capire il loro stato ecologico e la biodiversità che nel tempo tende a cambiare. Uno dei fattori utili per approfondire l’analisi dell’ecosistema marino è lo studio e la stima delle popolazioni che occupano queste aree. Le popolazioni più soggette a questa ricerca sono quelle della specie del delfino tursiope (Tursiops truncatus), una delle poche appartenenti all’infraordine dei cetacei ad essere presente vicino alla costa. Ogni anno, questi mammiferi marini vengono studiati dall’ente presente nel territorio di Agrigento (Stretto di Sicilia), l’associazione MeRiS - Mediterraneo Ricerca e Sviluppo APS, per monitorare e aggiornare le informazioni sull’abbondanza e la distribuzione delle popolazioni, che si evolvono nel tempo. La presente ricerca vuole valutare e stimare l’abbondanza della popolazione del tursiope nelle acque antistanti la provincia di Agrigento, nello Stretto di Sicilia, grazie ai dati acquisiti negli avvistamenti effettuati dal 2016 al 2022. Attraverso la tecnica di foto-identificazione sono testati i metodi utilizzati dall’Associazione MeRiS, per offrire una visione della struttura sociale della specie, del suo areale di distribuzione e incrementare le conoscenze per lo studio dello stato ecologico nell’area di indagine. Lo studio ha dimostrato la capacità delle tecniche di stima messe in atto nella valutazione delle popolazioni. Inoltre, l’impegno nell’utilizzo della tecnica di campionamento della foto-identificazione è stato davvero fondamentale per il compimento sia di questa ricerca, ma anche per la maggior parte degli studi citati; perciò, questo metodo è senza ombra di dubbio uno dei mezzi più convenienti per il monitoraggio delle popolazioni marittime.

Interdépendance, biodiversité et durabilité: De la crise globale au changement de paradigme

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), Fundação Millennium bcp

Percepción y uso de flora y fauna por parte de los pobladores del sistema Laguna Mar Chiquita - Bañados del Río Dulce y área de influencia: diagnóstico e implicaciones para la conservación. Perception and use of flora and fauna by people of the system "Laguna Mar Chiquita - Bañados del Río Dulce" and it influence area: diagnosis and conservation implications.

La percepción, consumo y manejo de recursos naturales forma parte del conocimiento tradicional de distintas poblaciones humanas e involucra diversidad de actividades (recolección de plantas, caza y pesca, etc). Entre los vegetales, el uso de plantas medicinales se destaca por su persistencia y ubicuidad. El recurso animal, a través de la caza y la pesca, es fundamental como fuente de alimento y empleo. El sistema Mar Chiquita-Bañados del Río Dulce se destaca por su biodiversidad y la existencia de prácticas tradicionales de uso. La presión por conversión de ambientes naturales a tierras dedicadas al cultivo es fuerte, afectando principalmente a los bosques autóctonos, y las especies animales que en él habitan. Además, la desaparición de ambientes naturales conlleva la pérdida de prácticas tradicionales de uso, con la consiguiente deculturación. El presente trabajo evaluará la percepción y utilización de recursos naturales por los pobladores del área de influencia de Bañados del Río Dulce y Laguna Mar Chiquita, centrándose en plantas medicinales, peces, aves y mamíferos, a la vez de indagar sobre la diversidad de percepciones y conductas de apropiación de los recursos, dado que en la región coexisten diferentes pautas socio-culturales de acuerdo al grupo de procedencia. Como metodología básica para la recolección de datos de percepción y uso se utilizarán encuestas semi-estructuradas. Sobre el origen étnico y lazos sociales se relevarán de fuentes escritas sobre procedencia, pautas de elección de pareja y formas de residencia. Los muestreos de fauna a campo se realizarán al azar estratificados en pastizal, bosque, y áreas relacionadas a humedales en busca de huellas, heces y señales de la presencia de especies animales focales, a la vez de prospección visual y auditiva. Los datos obtenidos acerca del conocimiento y uso del ambiente se presentarán y analizarán mediante técnicas específicas para análisis de datos antropológicos cualitativos y madiante ANOVA. Los datos sobre origen y lazos serán analizados según indicadores de endogamia geográfica e indicadores de endogamia reproductiva. Los datos de presencia de las especies se utilizarán para desarrollar modelos de distribución regional y de nicho ecológico. Se espera caracterizar en forma diferencial la percepción y uso del ambiente de acuerdo al origen o área de residencia, a la vez de generar mapas de distribución de especies focales. Asimismo, se propondrán acciones de conservación de la biodiversidad, tales como cartillas o talleres tendientes a reforzar y re-significar los conocimientos locales sobre el uso de flora y fauna.

Diseño y evaluación de alternativas de manejo sustentable para la recuperación y conservación de bosques degradados de la región del Espinal en la provincia de Córdoba. Design and evaluation of sustainable management alternatives for the recovery and conservation of degraded forest in the Espinal Region in Córdoba province.

El avance de la frontera agropecuaria y la urbanización han reducido la superficie boscosa del Espinal en Córdoba a fragmentos que son sumamente valiosos como relictos del ambiente original del Algarrobal y como barreras frente a la acción erosiva del agua y los vientos. Por su estructura, degradada y enmarañada, el productor agropecuario generalmente los visualiza como una molestia ya que le restan superficie apta para el cultivo y resultan poco aprovechables para el pastoreo de los animales. Bajo pautas de manejo adecuadas estos bosquecillos podrían rehabilitarse para el aprovechamiento del ganado y otros usos complementarios. Para que el productor local cuente con herramientas de manejo sustentable de sus recursos naturales es necesario generar información confiable para la zona. En ese contexto, se plantea la siguiente Hipótesis General: Existen alternativas de manejo que, aplicadas sobre los bosques del Espinal, permiten recuperar y conservar la biodiversidad a la vez que mejoran la rentabilidad del productor. El Objetivo General es diseñar y evaluar, en términos ecológicos, tecnológicos y socio-económicos, alternativas de manejo sustentable de bosques degradados del Espinal de la provincia de Córdoba tendientes a su recuperación y conservación. El proyecto se localizará en el bosque fragmentado del Campo Escuela de la FCA-UNC. Se establecerán parcelas con distintos niveles de cobertura arbustiva en las que se medirán el efecto de los arbustos sobre la regeneración de especies arbóreas deseables, la producción y calidad de la pastura, el crecimiento de los árboles y las condiciones edáficas del sistema. Además, la incidencia del ganado vacuno sobre la regeneración de especies arbóreas deseables, la riqueza y abundancia de especies forrajeras deseables y las condiciones edáficas del sistema. Se hará enriquecimiento con plantines de tres especies de Prosopis tanto en el bosque con distintos anchos de fajas como en suelo desmontado, para evaluar su comportamiento. También se probará la diseminación y establecimiento posterior de estas especies por medio de la ingesta del ganado vacuno. Se relevarán especies medicinales, aromáticas, melíferas, tintóreas y ornamentales nativas, y se las valorará económicamente según su uso actual y potencial en esta y otras zonas de la provincia y el país. Se efectuará la caracterización socio-económica y ambiental del área circundante al Campo Escuela y mediante encuestas se determinará el grado de valorización del bosque que tienen los pobladores zonales. Se realizará el análisis económico y financiero del sistema propuesto versus el sistema sin proyecto, considerando bienes producidos y servicios ambientales del bosque y se socializará el proyecto a través de encuestas y reuniones participativas con los productores zonales. Para el análisis de toda la información se usará el software INFOSTAT 2007. Se harán tablas y gráficos de estadística descriptiva para visualizar la distribución de datos. Se usará análisis de correlación, análisis de regresión lineal múltiple, ANAVA y test a posteriori. Se espera generar pautas preliminares de manejo, sencillas y económicas, fácilmente adoptables por los productores de la región, que aseguren la persistencia de estos fragmentos boscosos, relictos de la vegetación original del Espinal.