Ventilation, Oxidative Stress, and Nitric Oxide in Hypobaric versus Normobaric Hypoxia.

PURPOSE: Slight differences in physiological responses and nitric oxide (NO) have been reported at rest between hypobaric hypoxia (HH) and normobaric hypoxia (NH) during short exposure.Our study reports NO and oxidative stress at rest and physiological responses during moderate exercise in HH versus NH. METHODS: Ten subjects were randomly exposed for 24 h to HH (3000 m; FIO2, 20.9%; BP, 530 ± 6 mm Hg) or to NH (FIO2, 14.7%; BP, 720 ± 1 mm Hg). Before and every 8 h during the hypoxic exposures, pulse oxygen saturation (SpO2), HR, and gas exchanges were measured during a 6-min submaximal cycling exercise. At rest, the partial pressure of exhaled NO, blood nitrate and nitrite (NOx), plasma levels of oxidative stress, and pH levels were additionally measured. RESULTS: During exercise, minute ventilation was lower in HH compared with NH (-13% after 8 h, P < 0.05). End-tidal CO2 pressure was lower (P < 0.01) than PRE both in HH and NH but decreased less in HH than that in NH (-25% vs -37%, P < 0.05).At rest, exhaled NO and NOx decreased in HH (-46% and -36% after 24 h, respectively, P < 0.05) whereas stable in NH. By contrast, oxidative stress was higher in HH than that in NH after 24 h (P < 0.05). The plasma pH level was stable in HH but increased in NH (P < 0.01). When compared with prenormoxic values, SpO2, HR, oxygen consumption, breathing frequency, and end-tidal O2 pressure showed similar changes in HH and NH. CONCLUSION: Lower ventilatory responses to a similar hypoxic stimulus during rest and exercise in HH versus NH were sustained for 24 h and associated with lower plasma pH level, exaggerated oxidative stress, and impaired NO bioavailability.

Growth mechanisms and timing of emplacement of a vertically layered mafic intrusion in the feeder zone of an ocean island volcano (Fuerteventura, Canary islands)

Résumé pour le grand public L'île de Fuerteventura (Canaries) offre l'occasion rare d'observer les racines d'un volcan océanique édifié il y a 25 à 30 millions d'années et complètement érodé. On y voit de nombreux petits plutons de forme et composition variées, témoignant d'autant d'épisodes de l'activité magmatique. L'un de ces plutons, appelé PX1, présente une structure inhabituelle formée d'une alternance de bandes verticales d'épaisseur métrique à hectométrique de roches sombres de composition pyroxénilique ou gabbroïque. Les pyroxénites résultent clairement de l'accumulation de cristaux de pyroxènes et non de la simple solidification d'un magma? Se pose dès lors la question de la nature du processus qui a conduit à l'accumulation verticale de niveaux concentrés en pyroxènes. En effet, les litages pyroxénitiques classiques sont subhorizontaux, car ils résultent de l'accumulation gravitaire des cristaux séparés du magma dont ils cristalli¬sent par sédimentation. Cette étude vise à identifier et comprendre les mécanismes qui ont engendré ce Iitage minéralogique vertical et l'im¬portant volume de ces faciès cumulatifs. Nous nous sommes également intéressés aux conditions de pression et de température régnant au moment de la mise en place du pluton, ainsi qu'à sa durée de vie et à sa vitesse de refroidis¬sement. Enfin une approche géochimique nous a permis de préciser la nature de la source mantellique des magmas liés à cette activité magmatique. PX1 est en réalité un complexe filonien formé à des conditions de pression et de température de 1-2 kbar et 1050- 1100°C; sa construction a nécessité au moins 150 km3 de magma. L'alternance d'horizons gabbroïques et pyroxéniti¬ques représente des injections successives de magma sous la forme de filons verticaux, mis en place dans un contexte régional en extension. L'étude des orientations des minéraux dans ces faciès révèle que les horizons gabbroïques enregistrent l'extension régionale, alors que les pyroxénites sont générées par une compaction au sein du pluton. Ceci suggère que le régime des contraintes, qui était extensif lors de l'initiation de la mise en place de PX1, est pério¬diquement devenu compressif au sein même du pluton. Cette compression serait liée à des cycles de mise en place où la vitesse de croissance du pluton dépassait celle de l'extension régionale. La différenciation observée au sein de chaque horizon, depuis des pyroxénites riches en olivine jusqu'à des pyroxé¬nites à plagioclase interstitiel et des gabbros, ainsi que la composition géochimique des minéraux qui les constituent suggèrent que chaque filon vertical s'est mis en place à partir d'un magma de composition identique, puis a évolué indépendamment des autres en fonction du régime thermique et du régime des contraintes local. Lorsque le magma en train de cristalliser s'est trouvé en compression, le liquide résiduel a été séparé des cristaux déjà formés et extrait du système, laissant derrière lui une accumulation de cristaux dont la nature et les proportions dépendaient du stade de cristallisation atteint par le magma au moment de l'extraction. Ainsi, les niveaux de pyroxénites à olivine (premier minéral à cristalliser) ont été formés lorsque le magma correspondant était encore peu cristallisé; à l'inverse, les py¬roxénites riches en plagioclase (minéral plus tardif dans la séquence de cristallisation) et certains gabbros à caractère cumulatif résultent d'une compression tardive dans le processus de cristallisation du filon concerné. Les liquides résiduels extraits des niveaux pyroxénitiques sont rarement observés dans PX1, certaines poches et filonets de com¬position anorthositique pourraient en être les témoins. L'essentiel de ces liquides a probablement gagné des niveaux supérieurs du pluton, voire la surface du volcan. L'origine du régime compressif périodique affectant les filons en voie de cristallisation est attribuée aux injections suivantes de magma au sein du pluton, qui se sont succédées à un rythme plus rapide que la vitesse de consolidation des filons. Des datations U/Pb de haute précision sur des cristaux de zircon et de baddeleyite ainsi que40Ar/39Ar sur des cris¬taux d'amphibole révèlent une initiation de la mise en place de PX1 il y a 22.1 ± 0,7 Ma; celle-ci a duré quelque 0,48 ± 0,22 à 0,52 ± 0,29 Ma. Ce laps de temps est compatible avec celui nécessaire à la cristallisation des filons individuels, qui va de moins d'une année lors de l'initiation du magmatisme à 5 ans lors du maximum d'activité de PX1. La présence de cristaux résorbés enregistrant une cristallisation complexe suggère l'existence d'une chambre mag¬matique convective sous-jacente à PX1 et périodiquement rechargée. Les compositions isotopiques des roches étu¬diées révèlent une source mantellique profonde de type point chaud avec une contribution du manteau lithosphéri- que métasomatisé présent sous les îles Canaries. Résumé L'intrusion mafique Miocène PX1 fait partie du soubassement superficiel (0.15-0.2 GPa, 1100 °Q d'un volcan d'île océanique. La particularité de ce pluton est l'existence d'alternances d'unités de gabbros et de pyroxénites qui met¬tent en évidence un litage magmatique vertical (NNE-SSW). Les horizons gabbroiques et pyroxénitiques sont constitués d'unités de différenciation métriques qui suggèrent tine mise en place par injections périodiques de filons verticaux de magma formant un complexe filonien. Chaque filon vertical a subi une différenciation parallèle à un front de solidification sub-vertical parallèle aux bords du filon. Les pyroxénites résultent du fractionnement et de l'accumulation d'olivine ± clinopyroxene ± plagioclase à partir d'un magma basaltique faiblement alcalin et sont interprétées comme étant des imités de différenciation tronquées dont le liquide interstitiel a été extrait par compaction. L'orientation préférentielle des clinopyroxènes dans ces pyroxe- nites (obtenues par analyse EBSD et micro-tomographique) révèle une composante de cisaillement simple dans la genèse de ces roches, ce qui confirme cette interprétation. La compaction des pyroxénites est probablement causée par a mise en place de filons de magma suivants. Le liquide interstitiel expulsé est probablement par ces derniers. Les clinopyroxènes des gabbros, montrent une composante de cisaillement pure suggérant qu'ils sont affectés par une déformation syn-magmatique parallèle aux zones de cisaillement NNE-SSW observées autour de PX1 et liées au contexte tectonique Miocène d'extension régionale. Ceci suggère que les gabbros sont liés à des taux de mise en place faibles à la fin de cycles d'activité magmatique et sont peu ou pas affectés par la compaction. L'initiation et la géométrie de PX1 sont donc contrôlées par le contexte tectonique régional d'extension alors que les taux et les volumes de magma dépendent de facteurs liés à la source. Des taux d'injection élevés résultent probable¬ment en une croissance du pluton supérieure à la place crée par cette extension. Dans ce cas de figure, la propagation des nouveaux dykes et l'inaptitude du magma à circuler à travers les anciens dykes cristallisés pourrait causer une augmentation de la pression non-lithostatique sur ces derniers, exprimée par un cisaillement simple et l'expulsion du liquide interstitiel qu'ils contiennent (documenté par les zones de collecte anorthositiques). Les compositions en éléments majeurs et traces des gabbros et pyroxenites de PX1 sont globalement homogènes et dépendent de la nature cumulative des échantillons. Cependant, de petites variations des concentrations en éléments traces ainsi que les teneurs en éléments traces des bordures de clinopyroxenes suggèrent que ces derniers ont subi un processus de rééquilibrage et de cristallisation in situ. L'homogénéité des compositions chimiques des échantillons, ainsi que la présence de grains de clinopyroxene résorbés suggère que le complexe filonien PX1 s'est mis en place au dessus d'une chambre magmatique périodiquement rechargée dans laquelle la convection est efficace. Chaque filon est donc issu d'un même magma, mais a subi une différenciation par cristallisation in situ (jusqu'à 70% de fraction¬nement) indépendamment des autres. Dans ces filons cristallisés, les minéraux cumulatifs subissent un rééquilibrage partiel avec les liquide interstitiel avant que ce dernier ne soit expulsé lors de la compaction (mettant ainsi un terme à la différenciation). Ce modèle de mise en place signifie qu'un minimum de 150Km3 de magma est nécessaire à la genèse de PX1, une partie de ce volume ayant été émis par le 'Central Volcanic Complex' de Fuerteventura. Les rapports isotopiques radiogéniques mesurés révèlent la contribution de trois pôles mantelliques dans la genèse du magma formant PX1. Le mélange de ces pôles HIMU, DMM et EM1 refléterai l'interaction du point chaud Cana¬rien avec un manteau lithosphérique hétérogène métasomatisé. Les petites variations de ces rapports et des teneurs en éléments traces au sein des faciès pourrait refléter des taux de fusion partielle variable de la source, résultant en un échantillonnage variable du manteau lithosphérique métasomatisé lors de son interaction avec le point chaud. Des datations U/Pb de haute précision (TIMS) sur des cristaux de zircon et de baddeleyite extraits de gabbros de PX1 révèlent que l'initiation de la cristallisation du magma a eu lieu il y a 22.10±0.07 Ma et que l'activité magmatique a duré un minimum de 0.48 à 0.52 Ma. Des âges 40Ar/39Ar obtenus sur amphibole sont de 21.9 ± 0.6 à 21.8 ± 0.3 Ma, identiques aux âges U/Pb. La combinaison de ces méthodes de datations, suggère que le temps maximum nécessaire à PX1 pour se refroidir en dessous de la température de fermeture de l'amphibole est de 0.8Ma. Ceci signifie que la durée de vie de PX1 est de 520 000 à 800 000 ans. La coexistence de cristaux de baddeleyite et de zircon dans un gabbro est attribuée à son interaction avec un fluide riche en C02 relâché par les carbonatites encaissantes lors du métamorphisme de contact généré par la mise en place de PX1 environ 160 000 ans après le début de sa mise en place. Les durées de vie obtenue sont en accord avec le modèle de mise en place suggérant une durée de cristallisation poux chaque filon allant de 1 an à 5 ans. Abstract The Miocene PX1 gabbro-pyroxenite intrusion (Fuerteventura, Canary Islands), is interpreted as the shallow-level feeder-zone (0.15-0.2 GPa and 1100-1120°C), to an ocean island volcano. The particularity of PX1 is that it displays a NNE-SSW trending vertical magmatic banding expressed by alternating gabbro and pyroxeriite sequences. The gabbro and pyroxenite sequences consist of metre-thick differentiation units, which suggest emplacement by pe¬riodic injection of magma pulses as vertical dykes that amalgamated, similarly to a sub-volcanic sheeted dyke com¬plex. Individual dykes underwent internal differentiation following a solidification front (favoured by a significant lateral/horizontal thermal gradient) parallel to the dyke edges. Pyroxenitic layers result from the fractionation and accumulation of clinopyroxene ± olivine ± plagioclase crystals from a mildly alkaline basaltic liquid and are interpre¬ted as truncated differentiation sequences, from which residual melts were extracted by compaction. Clinopyroxene mineral orientation in pyroxenites (evidenced by EBSD and micro X-ray tomography analysis) display a marked pure shear component, supporting this interpretation. Compaction and squeezing of the crystal mush is ascribed to the incoming and inflating magma pulses. The resulting expelled interstitial liquid was likely collected and erupted along with the magma flowing through the newly injected dykes. Gabbro sequences represent crystallised coalesced magma batches, emplaced at lower rates at the end of eruptive cycles, and underwent minor melt extraction as evi¬denced by clinopyroxene orientations that record a simple shear component suggesting syn-magmatic deformation parallel to observed NNF.-SSW trending shear-zones induced by the regional tensional Miocene stress-field. The initiation and geometry of PX1 is controlled by the regional extensional tectonic regime whereas rates and vo¬lumes of magma depend on source-related factors. High injection rates are likely to induce intrusion growth rates larger than could be accommodated by the regional extension. In this case, dyke tip geometry and the inability of magma to circulate through previously emplaced and crystallised dykes could result in an increase of non-lithostatic pressure on previously emplaced mushy dyke walls; generating strong pure-shear compaction and interstitial melt expulsion within the feeder-zone as recorded by the cumulitic pyroxenite bands and anorthositic collection zones. The whole-rock major and trace-element chemistry of PX1 gabbros and pyroxenites is globally homogeneous and controlled by the cumulate nature of the samples (i.e. on the modal proportions of olivine, pyroxene, plagioclase and oxides). However, small variations of whole-rock trace-element contents as well as trace-element contents of clinopyroxene rims suggest that in-situ re-equilibration and crystallisation has occurred. Additionally, the global homogeneity and presence of complex zoning of rare resorbed clinopyroxene crystals suggest that the PX1 feeder- zone overlies a periodically replenished and efficiently mixed magma chamber. Each individual dyke of magma thus originated from a compositionally constant mildly alkaline magma and differentiated independently from the others reaching up to 70% fractionation. Following dyke arrest these are affected by interaction with the trapped interstitial liquid prior to its compaction-linked expulsion (thus stopping the differentiation process). This emplacement model implies that minimum amount of approximately 150 km3 of magma is needed to generate PX1, part of it having been erupted through the overlying Central Volcanic Complex of Fuerteventura. The radiogenic isotope ratios of PX1 samples reveal the contribution on three end-members during magma genesis. This mixing of the H1MU, EMI and DMM end-members could reflect the interaction of the deep-seated Canarian mantle plume with a heterogeneous metasomatic and sepentininsed lithospheric mantle. Additionally, the observed trace-element and isotopic variations within the same fades groups could reflect varying degrees of partial melting of the source region, thus tapping more or less large areas of the metasomatised lithospheric mantle during interac¬tion with the plume. High precision ID-TIMS U/Pb zircon and baddeleyite ages from the PX1 gabbro samples, indicate initiation of magma crystallisation at 22.10 ± 0.07 Ma. The magmatic activity lasted a minimum of 0.48 to 0.52 Ma. 40Ar/39Ar amphibole ages are of 21.9 ± 0.6 to 21.8 ± 0.3, identical within errors to the U/Pb ages. The combination of the 40Ar/39Ar and U/Pb datasets imply that the maximum amount of time PX1 took to cool below amphibole Tc is 0.8 Ma, suggesting PX1 lifetime of 520 000 to 800 000 years. On top of this, the coexistence of baddeleyite and zircon in a single sample is ascribed to the interaction of PX1 with C02-rich carbonatite-derived fluids released from the host-rock carbonatites during contact metamorphism 160 000 years after PX1 initiation. These ages are in agreement with the emplacement model, implying a crystallisation time of less than 1 to 5 years for individual dykes.

Le pergélisol dans les terrains sédimentaires à forte déclivité: distribution, régime thermique et instabilités

Résumé: Dans le contexte d'un climat de plus en plus chaud, la localisation du pergélisol dans les terrains sédimentaires à forte déclivité et l'évaluation des mouvements de terrain qui y ont cours s'avèrent primordiales. S'insérant dans cette problématique, ce travail de thèse s'articule autour de deux axes de recherche différents. D'un point de vue statique, cette recherche propose une étude de la distribution et des caractéristiques du pergélisol dans les éboulis de la zone périglaciaire alpine. D'un point de vue dynamique, une analyse de l'influence des caractéristiques du pergélisol (teneur en glace, température du pergélisol, etc.) et des variations des températures de l'air et du sol sur les vitesses de fluage des corps sédimentaires gelés est effectuée. Afin de répondre à ce double objectif, l'approche "terrain" a été privilégiée. Pour déterminer la répartition et les caractéristiques du pergélisol, les méthodes traditionnelles de prospection du pergélisol ont été utilisées, à savoir la mesure de la température du sol à la base du manteau neigeux (BTS), la mesure de la température du sol en continu ainsi que la méthode géoélectrique. Les mouvements de terrain ont pour leur part été mesurés à l'aide d'un GPS différentiel. L'étude de la distribution du pergélisol a été effectuée dans une quinzaine d'éboulis situés dans les régions du Mont Gelé (Verbier-Nendaz) et d'Arolla principalement. Dans la plupart des cas, un pergélisol a pu être mis en évidence dans la partie inférieure des accumulations sédimentaires, alors que la partie médiane des éboulis n'est, le plus souvent, pas gelée. Si cette absence de pergélisol se prolonge parfois dans les portions sommitales des pentes, les mesures réalisées montrent que dans d'autres cas des sédiments gelés y sont à nouveau présents. Les résistivités électriques mesurées dans les portions gelées des éboulis étudiés sont dans la plupart des cas nettement inférieures à celles mesurées sur les glaciers rocheux. Des études préalables ont montré que des circulations d'air internes sont responsables de l'anomalie thermique négative et, lorsqu'il existe, du pergélisol que l'on trouve dans la partie inférieure d'éboulis situés plus de 1000 m plus bas que la limite inférieure régionale du pergélisol discontinu. L'étude de quatre sites de basse altitude (1400-1900 m), et notamment l'équipement du site de Dreveneuse (Préalpes Valaisannes) avec deux forages, des capteurs de température de surface et un anémomètre a permis de vérifier et de préciser le mécanisme de ventilation actif au sein des éboulis froids de basse altitude. Ce mécanisme fonctionne de la manière suivante: en hiver, l'air contenu dans l'éboulis, plus chaud et plus léger que l'air extérieur, monte à l'intérieur de l'accumulation sédimentaire et est expulsé dans ses parties sommitales. Cet effet de cheminée provoque une aspiration d'air froid à l'intérieur de la partie inférieure de l'éboulis, causant ainsi un sur-refroidissement marqué du terrain. En été, le mécanisme s'inverse, l'éboulis étant plus froid que l'air environnant. De l'air froid est alors expulsé au bas de la pente. Une ventilation ascendante hivernale a pu être mise en évidence dans certains des éboulis de haute altitude étudiés. Elle est probablement en grande partie responsable de la configuration particulière des zones gelées observées. Même si l'existence d'un effet de cheminée n'a pu être démontrée dans tous les cas, du fait notamment de la glace interstitielle qui entrave le cheminement de l'air, des indices laissant présager son possible fonctionnement existent dans la quasi totalité des éboulis étudiés. L'absence de pergélisol à des altitudes qui lui sont favorables pourrait en tous les cas s'expliquer par un réchauffement du terrain lié à des expulsions d'air relativement chaud. L'étude des mouvements de terrain a été effectuée sur une dizaine de sites, principalement sur des glaciers rocheux, mais également sur une moraine de poussée et - II - Résumé ? abstract quelques éboulis. Plusieurs glaciers rocheux présentent des formes de déstabilisation récente (niches d'arrachement, blocs basculés, apparition de la matrice fine à la surface, etc.), ce qui témoigne d'une récente accélération des vitesses de déplacement. Ce phénomène, qui semble général à l'échelle alpine, est probablement à mettre sur le compte du réchauffement du pergélisol depuis une vingtaine d'années. Les vitesses mesurées sur ces formations sont souvent plus élevées que les valeurs habituellement proposées dans la littérature. On note par ailleurs une forte variabilité inter-annuelle des vitesses, qui semblent dépendre de la variation de la température moyenne annuelle de surface. Abstract: In the context of a warmer climate, the localisation of permafrost in steep sedimentary terrain and the measurement of terrain movements that occur in these areas is of great importance. With respect to these problems, this PhD thesis follows two different research axes. From a static point of view, the research presents a study of the permafrost distribution and characteristics in the talus slopes of the alpine periglacial belt. From a dynamic point of view, an analysis of the influence of the permafrost characteristics (ice content, permafrost temperature, etc.) and air and soil temperature variations on the creep velocities of frozen sedimentary bodies is carried out. In order to attain this double objective, the "field" approach was favoured. To determine the distribution and the characteristics of permafrost, the traditional methods of permafrost prospecting were used, i.e. ground surface temperature measurements at the base of the snow cover (BTS), year-round ground temperature measurements and DC-resistivity prospecting. The terrain movements were measured using a differential GPS. The permafrost distribution study was carried out on 15 talus slopes located mainly in the Mont Gelé (Verbier-Nendaz) and Arolla areas (Swiss Alps). In most cases, permafrost was found in the lower part of the talus slope, whereas the medium part was free of ice. In some cases, the upper part of the talus is also free of permafrost, whereas in other cases permafrost is present. Electrical resistivities measured in the frozen parts of the studied talus are in most cases clearly lower than those measured on rock glaciers. Former studies have shown that internal air circulation is responsible for the negative thermal anomaly and, when it exists, the permafrost present in the lower part of talus slopes located more than 1000 m below the regional lower limit of discontinuous permafrost. The study of four low-altitude talus slopes (1400-1900 m), and notably the equipment of Dreveneuse field site (Valais Prealps) with two boreholes, surface temperature sensors and an anemometer permitted to verify and to detail the ventilation mechanism active in low altitude talus slopes. This mechanism works in the following way: in winter, the air contained in the block accumulation is warmer and lighter than the surrounding air and therefore moves upward in the talus and is expelled in its upper part. This chimney effect induces an aspiration of cold air in the interior of the lower part of talus, that causes a strong overcooling of the ground. In summer, the mechanism is reversed because the talus slope is colder than the surrounding air. Cold air is then expelled in the lower part of the slope. Evidence of ascending ventilation in wintertime could also be found in some of the studied high-altitude talus slopes. It is probably mainly responsible for the particular configuration of the observed frozen areas. Even if the existence of a chimney effect could not be demonstrated in all cases, notably because of interstitial ice that obstructs Résumé ? abstract - III - the air circulation, indices of its presence exist in nearly all the studied talus. The absence of permafrost at altitudes favourable to its presence could be explained, for example, by the terrain warming caused by expulsion of relatively warm air. Terrain movements were measured at about ten sites, mainly on rock glaciers, but also on a push moraine and some talus slopes. Field observations reveal that many rock glaciers display recent destabilization features (landslide scars, tilted blocks, presence of fine grained sediments at the surface, etc.) that indicate a probable recent acceleration of the creep velocities. This phenomenon, which seems to be widespread at the alpine scale, is probably linked to the permafrost warming during the last decades. The measured velocities are often higher than values usually proposed in the literature. In addition, strong inter-annual variations of the velocities were observed, which seems to depend on the mean annual ground temperature variations.

AltitudeOmics : impaired pulmonary gas exchange efficiency and blunted ventilatory acclimatization in humans with patent foramen ovale after 16 days at 5,260 m.

A patent foramen ovale (PFO), present in ∼40% of the general population, is a potential source of right-to-left shunt that can impair pulmonary gas exchange efficiency [i.e., increase the alveolar-to-arterial Po2 difference (A-aDO2)]. Prior studies investigating human acclimatization to high-altitude with A-aDO2 as a key parameter have not investigated differences between subjects with (PFO+) or without a PFO (PFO-). We hypothesized that in PFO+ subjects A-aDO2 would not improve (i.e., decrease) after acclimatization to high altitude compared with PFO- subjects. Twenty-one (11 PFO+) healthy sea-level residents were studied at rest and during cycle ergometer exercise at the highest iso-workload achieved at sea level (SL), after acute transport to 5,260 m (ALT1), and again at 5,260 m after 16 days of high-altitude acclimatization (ALT16). In contrast to PFO- subjects, PFO+ subjects had 1) no improvement in A-aDO2 at rest and during exercise at ALT16 compared with ALT1, 2) no significant increase in resting alveolar ventilation, or alveolar Po2, at ALT16 compared with ALT1, and consequently had 3) an increased arterial Pco2 and decreased arterial Po2 and arterial O2 saturation at rest at ALT16. Furthermore, PFO+ subjects had an increased incidence of acute mountain sickness (AMS) at ALT1 concomitant with significantly lower peripheral O2 saturation (SpO2). These data suggest that PFO+ subjects have increased susceptibility to AMS when not taking prophylactic treatments, that right-to-left shunt through a PFO impairs pulmonary gas exchange efficiency even after acclimatization to high altitude, and that PFO+ subjects have blunted ventilatory acclimatization after 16 days at altitude compared with PFO- subjects.

Impact of Study Design on Reported Incidences of Acute Mountain Sickness: A Systematic Review.

AIMS: Published incidences of acute mountain sickness (AMS) vary widely. Reasons for this variation, and predictive factors of AMS, are not well understood. We aimed to identify predictive factors that are associated with the occurrence of AMS, and to test the hypothesis that study design is an independent predictive factor of AMS incidence. We did a systematic search (Medline, bibliographies) for relevant articles in English or French, up to April 28, 2013. Studies of any design reporting on AMS incidence in humans without prophylaxis were selected. Data on incidence and potential predictive factors were extracted by two reviewers and crosschecked by four reviewers. Associations between predictive factors and AMS incidence were sought through bivariate and multivariate analyses for different study designs separately. Association between AMS incidence and study design was assessed using multiple linear regression. RESULTS: We extracted data from 53,603 subjects from 34 randomized controlled trials, 44 cohort studies, and 33 cross-sectional studies. In randomized trials, the median of AMS incidences without prophylaxis was 60% (range, 16%-100%); mode of ascent and population were significantly associated with AMS incidence. In cohort studies, the median of AMS incidences was 51% (0%-100%); geographical location was significantly associated with AMS incidence. In cross-sectional studies, the median of AMS incidences was 32% (0%-68%); mode of ascent and maximum altitude were significantly associated with AMS incidence. In a multivariate analysis, study design (p=0.012), mode of ascent (p=0.003), maximum altitude (p<0.001), population (p=0.002), and geographical location (p<0.001) were significantly associated with AMS incidence. Age, sex, speed of ascent, duration of exposure, or history of AMS were inconsistently reported and therefore not further analyzed. CONCLUSIONS: Reported incidences and identifiable predictive factors of AMS depend on study design.

Clave para la determinación de exuvias pupales de los quironómidos (Diptera: Chironomidae) de ríos altoandinos tropicales

The Chironomidae is a cosmopolitan family of Nematoceran flies with more than 20 000 species described. However the diversity of genera and species of the family in the Andean region beyond the 2 000m.a.s.l are scarcely known. We conducted faunal surveys and biomonitoring research in different streams of Colombia, Ecuador and Peru from May 2005 to October 2011. Based on specimens collections, and a taxonomic key was developed to identify pupae and pupal exuviae of 46 genera of midges (Diptera, Chironomidae) collected from streams at high altitude areas on the Andean tropical mountains. We included illustrations and brief taxonomic descriptions for all genera, of which several ones have not yet been formally described; in this latter case we used the nomenclature of Roback & Coffman (1983). For two genera, Cricotopus and Genus 1, keys to the most common morphospecies were provided. Results showed that in this area the chironomid assemblages are dominated by the members of the subfamily Orthocladiinae (22 genera) followed by the Chironominae (13). Six genera of Tanypodinae were identified, while only three and two genera were present from subfamilies Podonominae and Diamesinae. This key may be very useful for both studies about drift in streams, and for biomonitoring purposes.

Rock outcrop vegetation in Brazil: a brief overview

This paper overviews the special issue of the Brazilian Journal of Botany dedicated to "Rock outcrop vegetation in Brazil". The main topics covered by this issue are phytogeography and vegetation ecology, plant life on shallow soils, plant reproduction and auto-ecology, morpho-physiology and plant adaptation, and finally conservation and global change. This collection of studies, in addition to other recent publications on Brazilian rocky outcrop vegetation, show that measurements of most of the relevant ecological and evolutionary parameters are under way and that scientific attention is now given to most Brazilian regions. However, there are still several gaps to be bridged: 1) inselbergs and high mountains in the Amazon and the Brazilian northeast, in particular, are still largely unknown to science; 2) long-term studies are almost totally unavailable, which hinders global change monitoring and assessment; 3) national and international networking are urgently needed to speed up scientific production about such habitats.

Soils associated with rock outcrops in the Brazilian mountain ranges Mantiqueira and Espinhaço

Espinhaço and Mantiqueira are two mountain ranges of great importance in Brazil. In the uppermost parts of these areas, unique ecosystems occur, generally associated with rock outcrops, they are collectively called High Altitude Rocky Complexes. These environments show distinct soil and biota characteristics in relation to the surrounding biome. The soils are generally shallow, coarse textured, with high Al3+ and varying amounts of organic matter. Entisols, Inceptsols and Histosols are dominant, directly associated with the rock outcrops, and forming a complex mosaic of soils. Some of these soils are endemic, based on peculiar conditions of parent materials, topography and vegetation, and this pedodiversity is important for detecting unique and endangered soils. In these soils, organic matter is highly humified, with a great amount of soluble forms and conspicuous presence of charcoal. Spodic horizons and dark water rivers are typically associated with quartzite and quartzite outcrops, formed by illuviation of organic compounds, being less common in granitic rocks. The very low nutrient content of these soils and other environmental limitations required the development of specific physiological and morphological plant adaptations. Most high altitude environments are unstable under current climatic conditions, and anthropic interventions may be accelerating this process. Detailed soil surveys are necessary for a better understanding of the role of these soils in ecological processes and for the development of adequate conservation policies.

Structural analysis of the vegetation on a highland granitic rock outcrop in Southeast Brazil

Granitic rock outcrops of the Brazilian southeast are either coastal or inland. The latter can often have high altitudes, such as in the summits of "Serra do Mar" and "Serra da Mantiqueira", where they are known as "Campos de Altitude". The landscape on these high altitude plateaux is often a mosaic of shrubs and treelets within a bunchgrass matrix, with sparse pteridophytes and other herbs, interspersed with variable extensions of rock outcrops. Despite the pervasiveness of rock outcrops in the Brazilian landscape, studies on the structural analysis of the vegetation on such formations are scarce. This study aimed to analyze the structure of the vegetation on a highland granitic rock outcrop in "Parque Estadual da Serra do Brigadeiro", state of Minas Gerais, Southeast Brazil (42°20' - 42°40' S and 20°20' - 21°00' W, 1,722 m of elevation ). Quantitative parameters of absolute and relative frequency and dominance (cover) were estimated. The group analysis used the Jaccard similarity index. Trilepis lhotzkiana, Panicum sp. 1, and Vellozia variegata presented the highest relative frequencies, relative dominances and importance values. These three species, along with Dyckia bracteata, Rhynchospora emaciate, and Tibouchina cf. manicata, represented 98.3% of the relative dominance. The remaining 1.7% referred to 22 remaining species. The distinction among quadrats within formed groups by cluster analysis was due to the great number of low frequency species.

Microscopic variability in mechanical defence and herbivory response in microphyllous leaves of tropical herb species from Serra do Cipó, Brazil

Tropical high altitude grasslands present several species with both microphyllous and highly sclerophyllous leaves, and co-occur in specific soil patches, thus exposed to identical environments. In this article we describe herbivory among co-occurring microphyllous species in a tropical high altitude grassland ecosystem of Serra do Cipó, Minas Gerais state, and we tested the effect of variable anatomic traits on leaf herbivory patterns. Leaf anatomical traits were investigated for Baccharis imbricata Heering , Lavoisiera imbricata DC. and L. subulata Triana (focal species). Herbivory was measured from branches and leaves of individual plants and compared among co-occurring species within one multispecific shrub patch and among L. subulata individuals from this patch and an adjacent monospecific patch. For all present plant species and individuals we estimated the proportion of leaves with different levels of area lost. For the focal species, six leaves were sorted and taken for histological sectioning, in order to allow precise measures of defensive structures. Relative mean leaf area lost differed significantly among the six species found in the multispecific patch. Lavoisiera subulata individuals were more attacked in the multispecific than in the monospecific patch. Leaf margin protection traits in both B. imbricata and L. imbricata showed significant effect against herbivory. Data suggest that some anatomic traits have direct effect against herbivory but their effect are not clearly perceptible among branches within individual plants or among plants within the same species.

Floristic composition and phytogeography of the tree component of Araucaria Forest fragments in southern Brazil

The present study examined the floristic composition of three fragments of Araucaria Forest (AF) in the Planalto Catarinense region of southern Brazil as well as the floristic contextualization of these areas in relation to other remnant AF sites. Three AF fragments at different altitudes were analyzed in the municipalities of Campos Novos, Lages, and Painel. Fifty 200 m² plots were examined in each fragment and all of the trees with CBH (circumference at breast height) > 15.7 cm were identified. In order to floristically contextualize the study fragments, comparisons were made with other remnant AF sites by way of dendrograms and NMDS (Non-metric multidimensional scaling). Environmental and spatial variables were plotted on the diagram produced by the NMDS to evaluate their influence on the floristic patterns encountered. The forest fragments studied demonstrated high floristic heterogeneity, indicating that AFs cannot be considered homogeneous formations and they could be classified into 3 phytogeographical categories: i) high altitude areas influenced by cloud cover/fog, including the Painel region; ii) areas of lesser altitude and greater mean annual temperatures situated in the Paraná River basin, and iii) areas situated in the Paraná and Upper-Uruguay river basins and the smaller basins draining directly into the southern Atlantic, near Campos Novos and Lages. The environmental variables most highly correlated with species substitutions among the sites were altitude, mean annual temperature, and the mean temperature of the most humid trimester.