Genesis and classification of Oxisols in a highland toposequence of the upper Jequitinhonha Valley (MG)

The Brazilian System of Soil Classification (SiBCS) is a taxonomic system, open and in permanent construction, as new knowledge on Brazilian soils is obtained. The objective of this study was to characterize the chemical, physical, morphological, micro-morphological and mineralogical properties of four pedons of Oxisols in a highland toposequence in the upper Jequitinhonha Valley, emphasizing aspects of their genesis, classification and landscape development. The pedons occupy the following slope positions: summit - Red Oxisol (LV), mid slope (upper third) - Yellow-Red Oxisol (LVA), lower slope (middle third)- Yellow Oxisol (LA) and bottom of the valley (lowest third) - "Gray Oxisol" ("LAC"). These pedons were described and sampled for characterization in chemical and physical routine analyses. The total Fe, Al and Mn contents were determined by sulfuric attack and the Fe, Al and Mn oxides in dithionite-citrate-bicarbonate and oxalate extraction. The mineralogy of silicate clays was identified by X ray diffraction and the Fe oxides were detected by differential X ray diffraction. Total Ti, Ga and Zr contents were determined by X ray fluorescence spectrometry. The "LAC" is gray-colored and contains significant fragments of structure units in the form of a dense paste, characteristic of a gleysoil, in the horizons A and BA. All pedons are very clayey, dystrophic and have low contents of available P and a pH of around 5. The soil color was related to the Fe oxide content, which decreased along the slope. The decrease of crystalline and low- crystalline Fe along the slope confirmed the loss of Fe from the "LAC". Total Si increased along the slope and total Al remained constant. The clay fraction in all pedons was dominated by kaolinite and gibbsite. Hematite and goethite were identified in LV, low-intensity hematite and goethite in LVA, goethite in LA. In the "LAC", no hematite peaks and goethite were detected by differential X ray diffraction. The micro-morphology indicated prevalence of granular microstructure and porosity with complex stacking patterns.. The soil properties in the toposequence converged to a single soil class, the Oxisols, derived from the same source material. The landscape evolution and genesis of Oxisols of the highlands in the upper Jequitinhonha Valley are related to the evolution of the drainage system and the activity of excavating fauna.

Highlands of the upper Jequitinhonha valley, Brazil: I - characterization and classification

In the upper Jequitinhonha valley, state of Minas Gerais, Brazi, there are large plane areas known as "chapadas", which are separated by areas dissected by tributaries of the Jequitinhonha and Araçuaí rivers. These dissected areas have a surface drainage system with tree, shrub, and grass vegetation, more commonly known as "veredas", i.e., palm swamps. The main purpose of this study was to characterize soil physical, chemical and morphological properties of a representative toposequence in the watershed of the Vereda Lagoa do Leandro, a swamp near Minas Novas, MG, on "chapadas", the highlands of the Alto Jequitinhonha region Different soil types are observed in the landscape: at the top - Typic Haplustox (LVA), in the middle slope - Xanthic Haplustox (LA), at the footslope - Xanthic Haplustox, gray color, here called "Gray Haplustox" ("LAC") and, at the bottom of the palm swamp - Typic Albaquult (GXbd). These soils were first morphologically described; samples of disturbed and undisturbed soils were collected from all horizons and subhorizons, to evaluate their essential physical and chemical properties, by means of standard determination of Fe, Al, Mn, Ti and Si oxides after sulfuric extraction. The contents of Fe, Al and Mn, extracted with dithionite-citrate-bicarbonate and oxalate treatments, were also determined. In the well-drained soils of the slope positions, the typical morphological, physical and chemical properties of Oxisols were found. The GXbd sample, from the bottom of the palm swamp, is grayish and has high texture gradient (B/A) and massive structure. The reduction of the proportion of crystalline iron compounds and the low crystallinity along the slope confirmed the loss of iron during pedogenesis, which is reflected in the current soil color. The Si and Al contents were lowest in the "LAC" soil. There was a decrease of the Fe2O3/TiO2 ratio downhill, indicating progressive drainage restriction along the toposequence. The genesis and all physical and chemical properties of the soils at the footslope and the bottom of the palm swamp of the "chapadas" of the Alto Jequitinhonha region are strongly influenced by the occurrence of ground water on the surface or near the surface all year long, at present and/or in the past. Total concentrations of iron oxides, Fe d and Fe o in soils of the toposequence studied are related to the past and/or present soil colors and drainage conditions.

Highlands of the upper Jequitinhonha valley, Brazil: II - mineralogy, micromorphology, and landscape evolution¹

Palm swanp formations, the so-called veredas, typically occur in the Brazilian biome known as "Cerrado" (savanna-like vegetation), especially on flattened areas or tablelands (chapadas). The aim of this study was to characterize the mineralogy and micromorphology of soil materials from a representative toposequence of the watershed of the vereda Lagoa do Leandro, located in Minas Novas, state of Minas Gerais, Brazil, on plains in the region of the upper Jequitinhonha valley, emphasizing essential aspects of their genesis and landscape evolution. The toposequence is underlain by rocks of the Macaúbas group and covered with detrital and metamorphic rocks (schists of Proterozoic diamictites). The soil profiles were first pedologically described; samples of the disturbed and undisturbed soils were collected from all horizons for further micromorphological and mineralogical analyses. The mineralogical analysis was mainly based on powder X ray diffractometry (XRD) and micromorphological descriptions of thin sections under a petrographic microscope. The soils from the bottom to the top of this toposequence were classified as: Typic Albaquult (GXbd), Xanthic Haplustox, gray color, here called "Gray Haplustox" ("LAC"), Xanthic Haplustox (LA) and Typic Haplustox (LVA). The clay mineralogy of all soils was found to be dominated by kaolinite. In soil of LA and LVA, the occurrence of goethite, gibbsite, and anatase was evidenced; "LAC" also contained anatase and the GXbd, illite, anatase, and traces of vermiculite. The micromorphological analyses of the LVA, LA and "LAC" soils showed the prevalence of a microaggregate-like or granular microstructure, and aggregate porosity has a stacked/packed structure, which is typical of Oxisols. A massive structure was observed in GXbd material, with the presence of illuviation cutans of clay minerals and iron compounds. Paleogleissolos, which are strongly weathered, due to the action of the excavating fauna , and resulted in the present "LAC". The GXbd at the base of the vereda preserved the physical, mineralogical and micromorphological properties that are typical of a pedogenesis with a strong influence of long dry periods.

[Illustrations de Rome et l'Italie méridionale.] / J.D. Harding, dess. ; L. De Sivry, aut. du texte

Comprend : [pl. en reg. de la page de titre : vue du Château Saint-Ange, du pont des Anges et du Tibre à Rome. [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [Fig. au titre : vue de la ville de Sorrente.] Sorrente. [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.17 :] Rome (Vue de l'Eglise St-Pierre et de la Place du Vatican). [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.27. Chapitre III : Saint-Pierre de Rome.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.49 : le Forum de Rome.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.197. Chapitre XII : vue de Tivoli.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.247. Chapitre XIV : paysage du Sud de l'Italie. Environs de Naples avec vue sur le Golfe.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.264 : Naples et le Pausilippe (tombeau de Viegile) et la plage de la Mergellina.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.276 : paysage du lac Lucrin et le Monte-Nuovo (?) qui jaillit en une nuit, en 1538, d'une éruption volcanique et engloutit le village de Tripergola] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.279 : une île du Golfe de Naples (Ischia?).] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.296 : vue de l'intérieur de l'église du Carmine à Naples] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.305 : vue d'Herculanum] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.327 : vue d'Amalfi et de son couvent des Capucins suspendu aux flancs de la montagne.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.331. Chapitre XX : vue de vestiges de temples antiques dans la région de Paestum (?).] [Cote K 1728/Microfilm R 122016] ; [pl. en reg. p.339 : vue du Couvent de Saint-Martin, non loin de Palerme, en Sicile.] [Cote K 1728/Microfilm R 122016]

Geometric morphometric analyses provide evidence for the adaptive character of the Tanganyikan cichlid fish radiations.

The cichlids of East Africa are renowned as one of the most spectacular examples of adaptive radiation. They provide a unique opportunity to investigate the relationships between ecology, morphological diversity, and phylogeny in producing such remarkable diversity. Nevertheless, the parameters of the adaptive radiations of these fish have not been satisfactorily quantified yet. Lake Tanganyika possesses all of the major lineages of East African cichlid fish, so by using geometric morphometrics and comparative analyses of ecology and morphology, in an explicitly phylogenetic context, we quantify the role of ecology in driving adaptive speciation. We used geometric morphometric methods to describe the body shape of over 1000 specimens of East African cichlid fish, with a focus on the Lake Tanganyika species assemblage, which is composed of more than 200 endemic species. The main differences in shape concern the length of the whole body and the relative sizes of the head and caudal peduncle. We investigated the influence of phylogeny on similarity of shape using both distance-based and variance partitioning methods, finding that phylogenetic inertia exerts little influence on overall body shape. Therefore, we quantified the relative effect of major ecological traits on shape using phylogenetic generalized least squares and disparity analyses. These analyses conclude that body shape is most strongly predicted by feeding preferences (i.e., trophic niches) and the water depths at which species occur. Furthermore, the morphological disparity within tribes indicates that even though the morphological diversification associated with explosive speciation has happened in only a few tribes of the Tanganyikan assemblage, the potential to evolve diverse morphologies exists in all tribes. Quantitative data support the existence of extensive parallelism in several independent adaptive radiations in Lake Tanganyika. Notably, Tanganyikan mouthbrooders belonging to the C-lineage and the substrate spawning Lamprologini have evolved a multitude of different shapes from elongated and Lamprologus-like hypothetical ancestors. Together, these data demonstrate strong support for the adaptive character of East African cichlid radiations.

Characterization of sustained BOLD activation in the rat barrel cortex and neurochemical consequences.

To date, only a couple of functional MR spectroscopy (fMRS) studies were conducted in rats. Due to the low temporal resolution of (1)H MRS techniques, prolonged stimulation paradigms are necessary for investigating the metabolic outcome in the rat brain during functional challenge. However, sustained activation of cortical areas is usually difficult to obtain due to neural adaptation. Anesthesia, habituation, high variability of the basal state metabolite concentrations as well as low concentrations of the metabolites of interest such as lactate (Lac), glucose (Glc) or γ-aminobutyric acid (GABA) and small expected changes of metabolite concentrations need to be addressed. In the present study, the rat barrel cortex was reliably and reproducibly activated through sustained trigeminal nerve (TGN) stimulation. In addition, TGN stimulation induced significant positive changes in lactate (+1.01μmol/g, p<0.008) and glutamate (+0.92μmol/g, p<0.02) and significant negative aspartate changes (-0.63μmol/g, p<0.004) using functional (1)H MRS at 9.4T in agreement with previous changes observed in human fMRS studies. Finally, for the first time, the dynamics of lactate, glucose, aspartate and glutamate concentrations during sustained somatosensory activation in rats using fMRS were assessed. These results allow demonstrating the feasibility of fMRS measurements during prolonged barrel cortex activation in rats.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Growth decrease in Alpine whitefish: investigating the relative contribution of fishing induced selection and environmental change and its implication for conservation measures

La pression exercée par les activités humaines menace pratiquement tous les écosystèmes aquatiques du globe. Ainsi, sous l'effet de divers facteurs tels que la pollution, le réchauffement climatique ou encore la pêche industrielle, de nombreuses populations de poissons ont vu leurs effectifs chuter et divers changements morphologiques ont été observés. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à une menace particulière: la sélection induite par la pêche sur la croissance des poissons. En effet, la génétique des populations prédit que la soustraction régulière des individus les plus gros peut entraîner des modifications rapides de certains traits physiques comme la croissance individuelle. Cela a par ailleurs été observé dans de nombreuses populations marines ou lacustres, dont les populations de féras, bondelles et autres corégones des lacs suisses. Toutefois, malgré un nombre croissant d'études décrivant ce phénomène, peu de plans de gestion en tiennent compte, car l'importance des effets génétiques liés à la pêche est le plus souvent négligée par rapport à l'impact des changements environnementaux. Le but premier de cette étude a donc été de quantifier l'importance des facteurs génétiques et environnementaux. Dans le premier chapitre, nous avons étudié la population de palée du lac de Joux (Coregonus palaea). Nous avons déterminé les différentiels de sélection dus à la pêche, c'est-à-dire l'intensité de la sélection sur le taux de croissance, ainsi que les changements nets de croissance au cours du temps. Nous avons observé une baisse marquée de croissance et un différentiel de sélection important indiquant qu'au moins 30% de la diminution de croissance observée était due à la pression de sélection induite par la pêche. Dans le deuxième chapitre, nous avons effectué les mêmes analyses sur deux espèces proches du lac de Brienz (C. albellus et C. fatioi) et avons observé des effets similaires dont l'intensité était spécifique à chaque espèce. Dans le troisième chapitre, nous avons analysé deux autres espèces : C. palaea et C. confusus du lac de Bienne, et avons constaté que le lien entre la pression de sélection et la diminution de croissance était influencé par des facteurs environnementaux. Finalement, dans le dernier chapitre, nous avons étudié les effets potentiels de différentes modifications de la taille des mailles des filets utilisés pour la pêche à l'aide de modèles mathématiques. Nous concluons que la pêche a un effet génétique non négligeable (et donc peu réversible) sur la croissance individuelle dans les populations observée, que cet effet est lié à la compétition pour la nourriture et à la qualité de l'environnement, et que certaines modifications simples de la taille des mailles des filets de pêche pourraient nettement diminuer l'effet de sélection et ainsi ralentir, voir même renverser la diminution de croissance observée.

[Castel Gandolfo]

Référence bibliographique : Weigert, 69

Behavioural types and ecological effects in a natural population of the cooperative cichlid Neolamprologus pulcher

The ecological relevance of behavioural syndromes is little studied in cooperative breeding systems where it is assumed that the behavioural type might influence individual decisions on helping and dispersal (e.g. shy, nonaggressive and nonexplorative individuals remain philopatric and helpful, whereas bold, aggressive, explorative individuals compete for vacancies outside their group and disperse). We measured the behavioural type of 19 subordinates in the cooperatively breeding cichlid fish Neolamprologus pulcher in their natural environment by quantifying six behavioural traits up to four times ('trials') in three different contexts, by presenting them with a conspecific intruder, a predator or nothing inside a tube. We found only moderate within-context repeatability (intraclass correlation coefficients) of the focal individual's behaviour, except for attacking either the conspecific or the predator inside the tube. The focal individual's attack rate of the tube was also positively affected by its group size. Averaging traits per context removed the between-trial variation, and consequently the across-context repeatability was very high for all six traits, except for territory maintenance. Trait values depended significantly on the context, except for territory defence. Consequently, individuals could be classified into different behavioural types based on their reaction towards the tube, but surprisingly, and opposite to laboratory studies in this species, ranging propensity and territory maintenance were not included in this behavioural syndrome. We suggest that more studies are needed to compare standardized focal personality tests (e.g. exploration propensity) with actual behaviour observed in nature (e.g. ranging and dispersal).

MINERVE 2010: Prévision hydrométéorologique et gestion des crues sur le Rhône alpin

L'objectif prioritaire du projet de 3ème Correction du Rhône est d'améliorer la protection de la Vallée du Rhône en amont du lac Léman contre les crues. Dans ce contexte, le projet MINERVE vise à optimiser la gestion des flux hydrauliques, en profitant du réseau d'aménagements hydroélectriques existant sur le bassin versant. Pour ce faire, un modèle de prévisions hydrométéorologiques et un modèle d'aide à la décision pour l'exploitation préventive des aménagements sont développés.

Critical values of nitrogen indices in tomato plants grown in soil and nutrient solution determined by different statistical procedures

The objective of this study was to establish critical values of the N indices, namely soil-plant analysis development (SPAD), petiole sap N-NO3 and organic N in the tomato leaf adjacent to the first cluster (LAC), under soil and nutrient solution conditions, determined by different statistical approaches. Two experiments were conducted in randomized complete block design with four repli-cations. Tomato plants were grown in soil, in 3 L pot, with five N rates (0, 100, 200, 400 and 800 mg kg-1) and in solution at N rates of 0, 4, 8, 12 and 16 mmol L-1. Experiments in nutrient solution and soil were finished at thirty seven and forty two days after transplanting, respectively. At those times, SPAD index and petiole sap N-NO3 were evaluated in the LAC. Then, plants were harvested, separated in leaves and stem, dried at 70ºC, ground and weighted. The organic N was determined in LAC dry matter. Three statistical procedures were used to calculate critical N values. There were accentuated discrepancies for critical values of N indices obtained with plants grown in soil and nutrient solution as well as for different statistical procedures. Critical values of nitrogen indices at all situations are presented.

Cross talk between 2,4-diacetylphloroglucinol-producing biocontrol pseudomonads on wheat roots.

The performance of Pseudomonas biocontrol agents may be improved by applying mixtures of strains which are complementary in their capacity to suppress plant diseases. Here, we have chosen the combination of Pseudomonas fluorescens CHA0 with another well-characterized biocontrol agent, P. fluorescens Q2-87, as a model to study how these strains affect each other's expression of a biocontrol trait. In both strains, production of the antimicrobial compound 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) is a crucial factor contributing to the suppression of root diseases. DAPG acts as a signaling compound inducing the expression of its own biosynthetic genes. Experimental setups were developed to investigate whether, when combining strains CHA0 and Q2-87, DAPG excreted by one strain may influence expression of DAPG-biosynthetic genes in the other strain in vitro and on the roots of wheat. DAPG production was monitored by observing the expression of lacZ fused to the biosynthetic gene phlA of the respective strain. Dual-culture assays in which the two strains were grown in liquid medium physically separated by a membrane revealed that Q2-87 but not its DAPG-negative mutant Q2-87::Tn5-1 strongly induced phlA expression in a DeltaphlA mutant of strain CHA0. In the same way, phlA expression in a Q2-87 background was induced by DAPG produced by CHA0. When coinoculated onto the roots of wheat seedlings grown under gnotobiotic conditions, strains Q2-87 and CHA0, but not their respective DAPG-negative mutants, were able to enhance phlA expression in each other. In summary, we have established that two nonrelated pseudomonads may stimulate each other in the expression of an antimicrobial compound important for biocontrol. This interpopulation communication occurs in the rhizosphere, i.e., at the site of pathogen inhibition, and is mediated by the antimicrobial compound itself acting as a signal exchanged between the two pseudomonads.