Non-Linear Scale Interactions in a Forced Turbulent Boundary Layer

This thesis explores the dynamics of scale interactions in a turbulent boundary layer through a forcing-response type experimental study. An emphasis is placed on the analysis of triadic wavenumber interactions since the governing Navier-Stokes equations for the flow necessitate a direct coupling between triadically consist scales. Two sets of experiments were performed in which deterministic disturbances were introduced into the flow using a spatially-impulsive dynamic wall perturbation. Hotwire anemometry was employed to measure the downstream turbulent velocity and study the flow response to the external forcing. In the first set of experiments, which were based on a recent investigation of dynamic forcing effects in a turbulent boundary layer, a 2D (spanwise constant) spatio-temporal normal mode was excited in the flow; the streamwise length and time scales of the synthetic mode roughly correspond to the very-large-scale-motions (VLSM) found naturally in canonical flows. Correlation studies between the large- and small-scale velocity signals reveal an alteration of the natural phase relations between scales by the synthetic mode. In particular, a strong phase-locking or organizing effect is seen on directly coupled small-scales through triadic interactions. Having characterized the bulk influence of a single energetic mode on the flow dynamics, a second set of experiments aimed at isolating specific triadic interactions was performed. Two distinct 2D large-scale normal modes were excited in the flow, and the response at the corresponding sum and difference wavenumbers was isolated from the turbulent signals. Results from this experiment serve as an unique demonstration of direct non-linear interactions in a fully turbulent wall-bounded flow, and allow for examination of phase relationships involving specific interacting scales. A direct connection is also made to the Navier-Stokes resolvent operator framework developed in recent literature. Results and analysis from the present work offer insights into the dynamical structure of wall turbulence, and have interesting implications for design of practical turbulence manipulation or control strategies.

Rotas migratórias, áreas de uso intenso e padrões de mergulho de tartarugas-de couro (Dermochelys coriacea) no Atlântico Sul Ocidental

As tartarugas marinhas são espécies ameaçadas, altamente migratórias que apresentam um ciclo de vida longo e uma ampla distribuição geográfica. Assim, melhorar a nossa compreensão sobre a ecologia espacial das tartarugas marinhas é essencial para a elucidação de aspectos da sua história de vida e para o desenvolvimento de medidas eficazes de conservação. Esta tese compreende um conjunto de artigos ou capítulos que visam contribuir ao conhecimento da ecologia espacial da tartaruga-de-couro, Dermochelys coriacea. Este estudo utilizou novas tecnologias como à telemetria por satélite (que proporciona um método útil para monitorar os movimentos de espécies migratórias) e um conjunto de ferramentas de geoprocessamento como abordagem metodológica que visou: examinar os movimentos e migrações da tartaruga-de-couro, identificar áreas de uso intenso e padrões espaço-temporais no uso do habitat, e integrar dados biológicos e oceanográficos para descrever as estratégias comportamentais desta espécie. Cinco tartarugas-de-couro (um subaduto, dois machos adultos e duas fêmeas adultas) foram equipadas com transmissores por satélite no Atlântico Sul Ocidental entre 2005 e 2008. Além de fornecer dados de localização geográfica os tansmissores permitiram registrar informações de mergulho tais como profundidade e duração máxima e media dos mergulhos, perfis completos de mergulhos individuais e dados de temperatura do mar. Movimentos e migrações de tartarugas-de-couro marcadas no Atlântico Sul foram documentados pela primeira vez. Alem disso, foi posível identificar áreas de uso intenso (ou alimentação) previamente desconhecidas para a espécie, assim como uma residência sazonal nestas áreas localizadas em águas tropicais e temperadas fora da costa sul-americana (19-45S). A sazonalidade dos movimentos esteve intimamente associada a processos físicos sazonais de pequena e mesoescala. Dependendo do ambiente marinho explorado, durante os períodos de residência, as tartarugas apresentaram diferentes estratégias alimentares identificadas através da análise dos padrões de mergulho.

Análise da dinâmica espaço-temporal de culturas agrícolas no Brasil: uma abordagem metodológica.

Atualmente, o Brasil se apresenta como um grande produtor agrícola mundial com finalidade alimentícia e bioenergética. Ano a ano recordes de produção são batidos pelo setor agropecuário. Por outro lado, tem-se uma perspectiva de problemas alimentícios e energéticos no mundo, em especial no continente africano onde muitos vivem na miséria e na fome. Neste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta para a análise da dinâmica espaço-temporal de culturas agrícolas empregando os conceitos e instrumentos da Geomática em busca do desenvolvimento sustentável. Desenvolveu-se uma metodologia para a geração de indicadores da produção agrícola em diferentes níveis da estrutura territorial brasileira que permite a apresentação sintética, por meio de cartogramas e animações digitais, das dinâmicas espacial e espaço-temporal das principais culturas. Para isto foi criada uma base de dados da produção das principais culturas, desenvolvidos indicadores que representem a dinâmica espacial da produção agrícola e desenvolvidas ferramentas de apresentação destes indicadores através da dinâmica espaço-temporal. Finalmente, foram relacionadas as áreas voltadas à produção de alimentos e de expansão agrícola para a bioenergia (etanol e óleo de palma). Pretende-se, através deste trabalho, contribuir na tomada de decisão com ferramentas de visualização da realidade agropecuária brasileira. O trabalho estabelece ligações com os zoneamentos agroecológicos, os instrumentos de segurança alimentar e a pegada ecológica, com a apresentação da produção agrícola das culturas como cana-de-açúcar, milho, soja, palma de óleo e algodão.

Os tempos da escrita na obra de Clarice Lispector

Apoiados nos ensinamentos de Sigmund Freud e de Jacques Lacan, partimos de um pressuposto: as obras concebidas por Clarice Lispector no intervalo de tempo entre 1964 e 1973 colocam em evidência a operação que inscreve o ser falante no campo da linguagem. Talvez por isso, nesse contexto, seja possível perceber a consolidação de uma mudança em seu estilo, considerando que, de acordo com uma determinada vertente da crítica literária, existem pelo menos dois ciclos estilísticos ao analisarmos o conjunto da obra da escritora. Esses dois ciclos são determinados quando se opera uma torção na voz narrativa, que se desloca da terceira para a primeira pessoa. Essa torção tem como marco o livro A Paixão Segundo G.H. e se consolida em 1973, com o livro Água Viva. Supomos que a mudança no estilo de Clarice Lispector corresponde à torção que engaja o ser falante nas vicissitudes do corpo, em sua origem. Assim, é por povoar o mundo dos afetos que a repercussão de determinadas leituras nos leva à seguinte constatação: haveria escritos cuja temporalidade remonta à suspensão da fantasia, motivo pelo qual se prestam a transmitir o real da experiência de uma primeira inscrição, por via do encontro entre leitor e texto. Tratar-se-iam de escritos cuja temporalidade remete ao instante em que a morte se inscreve nas malhas corporais, resultantes do que escapa ao simbólico, o real. Na intimidade do pulsional, tais práticas testemunham o momento em que a língua materna (Lalangue) faz marca no corpo, desembocando no tempo da inscrição do traço unário; o que permite ao sujeito falar, fazendo frente, por via de uma nomeação, à falta de um significante no campo do Outro, . No decorrer do presente trabalho, vimos que Lacan, ao entrelaçar saber inconsciente e poesia, assim o fez na tentativa de transmitir a fugacidade de um instante no qual o inconsciente aflora. Ao se colocar no lugar de agente da poesia, Lacan é levado a especificar a verdade como sendo poética, situando a poesia como fundamentalmente ligada ao seu estilo e à transmissibilidade da psicanálise. Com Clarice Lispector, algo se transmite. E foi com ela que retomamos importantes textos de Jacques Lacan sobre o tema da escrita, dentre os quais, a lição sobre Lituraterra e o seminário Le sinthome. Acompanhamos o seu percurso a respeito do traço unário, desde o seminário da identificação, deixando-nos interrogar sobre a potência de uma imagem que está para além do que é representável. Por isso, ao final de nosso trabalho, enfatizamos o estatuto de uma escrita que se produz por via de um ato que conjuga o traço unário ao objeto a em sua vertente olhar.

Análise espaço-temporal do uso do habitat pelo boto-cinza (Sotalia Guianensis) na Baía de Guanabara, Rio de Janeiro

Determinar áreas de vida tem sido um tema amplamente discutido em trabalhos que procuram entender a relação da espécie estudada com as características de seu habitat. A Baía de Guanabara abriga uma população residente de botos-cinza (Sotalia guianensis) e o objetivo do presente estudo foi analisar o uso espacial de Sotalia guianensis, na Baía de Guanabara (RJ), entre 2002 e 2012. Um total de 204 dias de coleta foi analisado e 902 pontos selecionados para serem gerados os mapas de distribuição. A baía foi dividida em quatro subáreas e a diferença no esforço entre cada uma não ultrapassou 16%. O método Kernel Density foi utilizado nas análises para estimativa e interpretação do uso do habitat pelos grupos de botos-cinza. A interpretação das áreas de concentração da população também foi feita a partir de células (grids) de 1,5km x 1,5km com posterior aplicação do índice de sobreposição de nicho de Pianka. As profundidades utilizadas por S. guianensis não apresentaram variações significativas ao longo do período de estudo (p = 0,531). As áreas utilizadas durante o período de 2002/2004 foram estimadas em 79,4 km com áreas de concentração de 19,4 km. Os períodos de 2008/2010 e 2010/2012 apresentaram áreas de uso estimadas em um total de 51,4 e 58,9 km, respectivamente e áreas de concentração com 10,8 e 10,4 km, respectivamente. As áreas utilizadas envolveram regiões que se estendem por todo o canal central e região nordeste da Baía de Guanabara, onde também está localizada a Área de Proteção Ambiental de Guapimirim. Apesar disso, a área de vida da população, assim como suas áreas de concentração, diminuiu gradativamente ao longo dos anos, especialmente no entorno da Ilha de Paquetá e centro-sul do canal central. Grupos com mais de 10 indivíduos e grupos na classe ≥ 25% de filhotes em sua composição, evidenciaram reduções de mais de 60% no tamanho das áreas utilizadas. A população de botos-cinza vem decrescendo rapidamente nos últimos anos, além de interagir diariamente com fontes perturbadoras, sendo estas possíveis causas da redução do uso do habitat da Baía de Guanabara. Por esse motivo, os resultados apresentados são de fundamental importância para a conservação desta população já que representam consequências da interação em longo prazo com um ambiente costeiro altamente impactado pela ação antrópica.

"Substituir a revolução dos homens pela revolução do tempo" : uma história do conceito de povo no Brasil ; revolução e historicização da linguagem política (1750-1870)

A tese propõe uma linha de interpretação acerca da história do conceito de povo no debate político luso-brasileiro entre a segunda metade do século XVIII e últimas décadas do século XIX, sob uma perspectiva teórica que busca compreender o processo de historicização das linguagens e conceitos políticos como marca do mundo moderno. Procuramos traçar o processo de abalo e desmantelamento dos significados e usos tradicionais e a incorporação crescente da temporalidade histórica na semântica conceitual, fenômeno ocorrido em meio aos conflitos e debates políticos durante a formação, consolidação e crise do estado imperial brasileiro. Acreditamos que nestes anos houve uma acentuada historicizaçao do conceito de povo, processo que teve como marca seu crescente contingenciamento, isto é, sua maior fundamentação em diagnósticos da situação histórica presente, e também sua maior inserção em visões processuais e futuristas da história.

Simulação de elevação do nível do mar na praia do Leme - RJ.

Os crescentes alertas sobre as mudanças climáticas e suas consequências vêm preocupando a sociedade de modo geral. Geram dúvidas sobre as reais modificações que podem ser ocasionadas, principalmente com relação aos efeitos da elevação do nível médio dos oceanos e seus efeitos nas regiões costeiras. Por vezes, as informações veiculadas contribuem para uma percepção limitada da extensão espaço-temporal dos fenômenos. Em paralelo, a democratização de mapas 2D e 3D está cada vez mais ampla, não sendo mais uma ferramenta direcionada apenas aos profissionais ligados à área da Cartografia e demais Geociências. Este é um dos enormes benefícios proporcionados pela Cartografia Digital. Porém, não teria tanto alcance sem a associação das informações a um poderoso veículo de divulgação como a Web. A Internet é um dos meios de comunicação mais democráticos do mundo e uma ferramenta de grande alcance na sociedade. O uso dessas ferramentas pode ser ainda mais explorado para a construção do conhecimento, permitindo aos cidadãos entenderem mais facilmente um determinado fenômeno por meio da sua visualização/simulação em tempo real. Isto melhora a formação de opinião e o posicionamento da sociedade sobre o caso em questão. Com base nessa argumentação, esta dissertação tem o objetivo de simular cenários de elevações do nível médio do mar e disponibilizá-los em formato de mapas interativos na Web utilizando um Modelo Digital de Elevação suficientemente acurado. Para isto, a área de estudo escolhida foi a Praia do Leme, situada no município do Rio de Janeiro, RJ. Os processos para atingir os objetivos envolveram etapas de coleta de dados de campo, confecção de um banco de dados integrado a dados pré-existentes, interpolações, simulação de cenários da elevação do nível do mar e implementação de uma página Web. Os cenários investigados foram obtidos por simulações de elevações do nível do mar a cada 0,5m até 4,0m acima da cota atual. Os resultados obtidos mostram que a Praia do Leme sofrerá modificações geomorfológicas, com perda de até 18,0m da praia, para uma elevação do nível médio do mar de 2,0m. Entretanto, a orla litorânea sofrerá impactos significativos a partir de uma elevação do nível do mar de 3,0m, em que o avanço planimétrico do mar pode ficar entre 76 e 90m, o que atingiria o calçadão e a região do emissário de águas pluviais do Leme, respectivamente. Isto resultaria em um volume adicional de água na praia de, aproximadamente, 106.000m3 e uma perda de até 41.400m3 de areia. Somente a partir de 3,5m de elevação, o mar atingiria a Avenida Atlântica, sendo que, desta altitude em diante, todo o bairro do Leme seria gradualmente inundado pelo avanço do mar.

Letras, ideias e culturas políticas: os escritos de Nabuco de Araújo (1843-1876)

A presente tese foi elaborada a partir do legado documental de José Thomaz Nabuco de Araújo (1813-1878), constituído de textos impressos, manuscritos políticos, cartas e bilhetes produzidos especialmente nas décadas de cinquenta e sessenta do oitocentos e conservados no Instituto Histórico e Geográfico Brasileiro. Político e homem de letras, frequentou bibliotecas e livrarias daquelas décadas, quando teve contato com obras e tendências do pensamento europeu. Os livros da biblioteca da Faculdade de Direito de Recife, onde se formou bacharel juntamente com outros burocratas de sua geração em 1835, marcaram o início de práticas de leitura e escrita voltadas para a apropriação do conteúdo e construção intencional de ideias políticas expressas no decorrer de sua rica e complexa trajetória como senador e ministro da justiça em gabinetes de diferentes siglas partidárias. O personagem fez uso das linguagens e matrizes do pensamento jusnaturalista, utitilarista, liberal e do humanismo cívico ao protagonizar importantes debates diretamente relacionados à prática da cidadania no Segundo Reinado, com destaque para temas como emancipação dos escravos, a participação civil de estrangeiros no Brasil, a liberdade de imprensa, a descentralização, reformas eleitorais e a missão dos partidos políticos. Nesse sentido, a temporalidade das ideias presentes no discurso evidenciaram não só os aspectos perenes, como também transitórios do pensamento de Nabuco de Araújo. Certas transformações e permanências são perceptíveis no final da década de 1850, ocasião em que o Gabinete da Conciliação deixou de existir e deu passagem, já em 1862, à Liga Progressista, uma aliança entre conservadores moderados e antigos liberais do Império. O estudo sobre o processo de emancipação gradativa dos escravos, especialmente no ano de 1871, ocasião em que o político pertenceu ao Movimento Centro Liberal, também constitui oportunidade ímpar para verificar a introdução de termos como pessoa nos escritos do personagem. Guiado por seus próprios interesses, ou por interesses do Governo e do seu partido, Nabuco de Araújo contribuiu para a formulação de novos conceitos e práticas e, portanto, exerceu influência na configuração da cultura política imperial, junto a seus pares. O referencial teórico fundamentado em autores da História das Ideias, especialmente Quentin Skinner, e nos estudos de produção de texto de Robert Darnton possibilitaram o entendimento dos limites e intersecções entre o liberalismo e o conservadorismo político no Segundo Reinado, além de desencadear certo revisionismo histórico da obra Um Estadista do Império, biografia póstuma de José Thomaz Nabuco de Araújo, elaborada por seu filho Joaquim Nabuco.

Papel do bloqueio dos receptores NMDA e da ativação dos receptores GABAA na manifestação dos déficits neurocomportamentais decorrentes da exposição ao etanol durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação

A exposição gestacional ao etanol produz um amplo espectro de defeitos neurocomportamentais que podem persistir ao longo da vida. Dentre os distúrbios mais comumente observados estão o transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) e os déficits de aprendizado e memória. Apesar da grande quantidade de estudos, os mecanismos envolvidos com a manifestação destes transtornos permanecem pouco conhecidos. Estudos em roedores vêm demonstrando que o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação é critico para o aparecimento destas alterações comportamentais. Durante este período, que é caracterizado por intensa sinaptogênese, a neurotoxicidade do etanol vem sendo atribuída ao bloqueio dos receptores glutamatérgicos do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA) e hiperativação dos receptores do ácido gama-aminobutírico do subtipo A (GABAA). Tendo em vista que ao longo do desenvolvimento estes receptores diferem em relação a função e distribuição espaço-temporal, neste estudo avaliamos a contribuição relativa do bloqueio dos receptores NMDA e hiperativação dos receptores GABAA durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação para a manifestação da hiperatividade locomotora e para os distúrbios de aprendizado e memória de camundongos pré-púberes. Para tanto, este estudo foi realizado em duas etapas. Na primeira, investigamos os efeitos da exposição isolada ao bloqueador NMDA MK801 (MK) e ao agonista GABAA muscimol (MU). Para tanto, em dias alternados do segundo dia pós-natal (PN2) a PN8, os animais receberam uma injeção intraperitoneal de Salina (SAL), MK nas doses de 0,1, 0,3 ou 0,5 mg/kg ou de MU nas doses de 0,1 0,3 ou 0,5 mg/kg. Na segunda etapa investigamos os efeitos da administração simultânea de MK (0,1mg/kg) e MU (doses 0,02, 0,1 ou 0,5 mg/kg). Em PN25, a atividade locomotora foi automaticamente avaliada por 15 min no teste de campo aberto. Em PN31 e PN32, o aprendizado e memória foi avaliado no teste da esquiva passiva inibitória. Em relação aos resultados da exposição isolada a cada uma das drogas, apenas o tratamento com MK promoveu um aumento dose dependente na atividade locomotora. No teste da esquiva passiva inibitória, os animais expostos as maiores doses de MK e MU apresentaram déficits de aprendizado e memória. Em relação aos resultados da exposição combinada de MK e MU, não foram observadas diferenças significativas entre os grupos na atividade locomotora. Na esquiva passiva inibitória, a administração simultânea de MK e MU, em doses que administradas isoladamente não tiveram efeito, promoveu prejuízos de aprendizado e memória. Nossos resultados sugerem que, enquanto a hiperatividade locomotora está associada apenas com o bloqueio dos receptores NMDA, os déficits de aprendizado e memória podem ser produto de uma ação sinergista do etanol nos dois receptores.

内蒙古锡林河流域草原群落土壤呼吸的时空变异及其影响因子研究

　　土壤呼吸是全球碳循环中的一个重要环节，其对全球碳平衡的影响是近年来人们关注的焦点之一。探讨碳素的失汇(missing sink)问题，对陆地生态系统土壤呼吸的研究是必不可少的。环境因子与土壤呼吸之间的关系可以用于将土壤呼吸从“chamber”水平的测量放大到整个生态系统或更大尺度。而温度、水分和植被状况都是对土壤呼吸有重要影响的因子，随着全球气候的变化，这些因子也会发生相应的改变，在这种情况下，它们极有可能与土壤CO2排放之间形成正反馈。温带草原是主要的陆地生态系统类型之一，目前非常缺乏有关土壤呼吸的研究资料。因此，在2001年生长季，我们在内蒙古锡林河流域南部集水区设定了一条东西长约160km、南北宽约30km的样带，从中选择了11个不同的植物群落，采用碱液吸收法周期性地对这些群落的土壤呼吸速率进行同步测定，并对土壤呼吸的时空动态及其与温度、土壤水分和植被状况之间的关系进行了研究。现将主要研究结果概述如下： 　　①锡林河流域南部集水区的土壤呼吸表现出明显的季节变化和空间变异。温度是影响土壤呼吸季节变化的主要因子之一，指数模型能够较好地揭示各群落土壤呼吸对温度变化的响应，但低温时模型的拟合效果更好。各群落土壤呼吸的季节动态与温度变化不完全同步，表明温度并不是影响土壤呼吸的唯一因子 。 　　②土壤呼吸的温度敏感性在各群落之间存在着一定的差异。春小麦群落的Q10值高于草原群落，说明不同的土地利用方式会影响到土壤呼吸对温度变化的敏感程度。水分对土壤呼吸的温度敏感性有重要影响，秩相关分析的结果表明，土壤水分与Q10值之间存在着显著的正相关关系。此外，依据不同土壤层次的温度得出的Q10值各不相同，基于变化幅度大的浅层土壤温度和气温得出的Q10值较小，而根据变化幅度小的深层土壤温度得出的Q10值较大。 　　③水分对各群落的土壤呼吸也有较大影响，但其影响程度有一定的季节差异，生长旺季水分对土壤呼吸的影响显著高于其它季节。从各群落的具体情况来看，水分对土壤呼吸的影响明显受制于群落的水分供应状况。水分供应状况比较好的和水分变化幅度小的群落中，土壤呼吸与水分之间没有显著的函数关系，而水分相对欠缺的群落则存有显著的线性关系。消除温度的影响后，这种线性关系显著增强。土壤水分含量较低的芨芨草群落中，土壤呼吸与表层水分之间的关系也不明显，这与芨芨草根系分布较深，能够利用土壤中较深层次的水分有关。 　　④土壤呼吸季节变化与植被之间的关系与各群落内水分状况以及植被对水分的利用机制有关。所有群落土壤呼吸速率随着绿色活体生物量的增长有上升趋势，且在水分供应充足的群落和植被较为耐旱或能够利用深层土壤水的群落中，这二者之间呈显著或极显著的指数关系，其它群落中相关关系不够显著。由于植被立枯量大小反映了水热的综合状况，所以群落的土壤呼吸速率随立枯量的增长呈下降趋势，二者之间的关系也可以用指数方程来表示。 　　⑤土壤呼吸在锡林河流域南部的空间变异主要受水分和植被状况的影响。总体来看，土壤水分含量高、地上生物量（包括绿色活体生物量）大或地上净第一性生产力高的草地群落，其土壤呼吸速率也较高。基础呼吸速率对于改进土壤呼吸模型在时间和空间上的预测精度有重要意义。我们的研究结果表明，在平均温度低、水分状况好、地上和地下生物量大、地上净第一性生产力高的地方，基础土壤呼吸速率也相应较高。

内蒙古锡林河流域草原植物和群落热值的时空变异研究

第一部分：内蒙古锡林河流域草原植物种群和群落热值的时空变异研究 热值的研究是评价生态系统能量固定、传输和转化的基础，也是评价植物光合作用效率和植物营养值的有用参数。同种植物热值会随着植物部位、光照、养分条件、季节、土壤类型和气候条件的不同而发生变化。不同的种类和类群之间热值也存在差异。本项研究以内蒙古锡林河流域中段草原植物群落为对象，研究了植物种群和群落热值的时空变异规律。 对内蒙古羊草草原群落不同植物种群热值的时问动态研究结果表明，42种植物地上部分的热值在13.16土1.14 kJ.g-l和18.14土0.53 kJ.g-1之间变动，所有物种的平均热值为16.90土0,84 kJ.g-1，种间变异系数4.9%。小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)具有最高的热值。禾草的平均热值高于杂草。根据生活型和生长型，草本物种被进一步分组，热值从高到低的排列顺序为：高禾草>豆科植物>矮禾草>其余杂草>半灌木>一二年生植物。 主要植物种群地下部分热值的分布范围为15.05-16.41 kJ.g-1。其中根茎型草地下部分热值较高。不同种类植物地下部分热值差异并不与地上部分一致。根茎型禾草地上、地下部分热值差异较小，而须根型植物差异较大。不同种群的植物地上部分热值随植物物候期的不同而波动，其变化规律是与植物种群本身的生物学特性相联系的。不同植物种群热值的年际波动规律有所不同，羊草(Leymuschinensis)、大针茅(Stipa grandis)和洽草(Koeloria cristata)的年际热值波动相关显著，但与生长季降水量和生长季累积日照时数之间无明显相关性。在某种程度上，植物热值的种内变化反映了植物生长状况的差异。 42种植物的热值和它们在群落中的相对生物量存在显著正相关关系。表现为优势种(17.74 kJ.g-1)>伴生种(17.24 kJ．g-l)>偶见种(16.65 kJ.g-1)。高热值的植物更具竞争力，在群落中通常占据优势地位，而低热值的植物竞争力通常较弱，构成草原群落的伴生种或偶见种。 以内蒙古锡林河流域3个草原群落类型（羊草典型草原，大针茅典型草原，羊草草甸草原）的放牧退化梯度系列（包括未退化，轻度退化，中度退化和重度退化4个强度）为研究对象，对主要植物种群和群落热值随草原类型和退化梯度的空间变异规律及热值与其他群落和土壤性质的相关性进行了研究。 结果表明，研究区出现的60个植物种平均热值为17.25土0.92 kJ.g-1，变异系数5.4%．热值大于18.00 kJ.g-1的高能植物包括3种优势高禾草(羊草、大针茅和羽茅(A. sibiricum))和一些有毒植物，热值小于17.00 kJ.g-1的低能值植物包括多数一年生杂草;热值在17.00-18.00 kJ.g-1之间的中能值植物包括大多数多年生杂草和矮禾草。 按照生活型分类，灌木的热值最高，多年生禾草显著高于一二年生植物，半灌木和多年生杂草介于二者之间。按照水分生态类型分类，旱生植物、中旱生、旱中生和中生植物之间在热值上没有明显差异。不同科之间热值存在显著差异，禾本科、豆科、菊科植物热值较高，藜科植物平均热值最低。 二因素方差分析结果表明，主要优势物种热值在不同草原类型之间存在显著差异，表现为羊草草甸草原>羊草典型草原>大针茅典型草原。对于大多数优势禾草，热值没有随退化梯度发生明显变化，洽草(K. cristata)、冰草(A．ctistatum)和所有优势杂草随退化程度的增强热值趋于下降。对于大多数优势物种，热值随不同草原类型的空间变异大于放牧退化所导致的空间变异。 不同草原类型的群落热值为羊草草甸草原>羊草典型草原>大针茅典型草原，群落平均热值表现出随退化强度的增加而下降的趋势，这主要归因于沿退化梯度不同物种构成比例的变化，即随退化程度的加剧，高能值植物在群落中的比例下降。其次是特定物种热值随退化梯度的变化。在同一草原区，放牧对群落热值的影响大于立地条件之间的差异。 群落和主要物种热值均表现出与某些群落特征和土壤性质的相关性。 关键词：内蒙古，锡林河流域，羊草草原;物种和群落热值，时空变异，退化梯度，草原类型，土壤性质 第二部分内蒙古羊草草原17年刈割演替过程中功能群组成动态及其对群落净初级生产力稳定性的影响 基于17年的野外实验数据，研究了内蒙古羊草草原群落刈割演替过程中的功能群组成动态，探索功能群组成变化与群落净初级生产力(ANPP)之间的关系，分析结构参数怎样影响功能参数。结果显示：在17年的割草演替过程中，群落的结构与功能均发生了变化。随着羊草群落刈割演替的进行，群落的功能群组成发生了显著变化，根茎禾草在群落中的优势地位相继被一二年生植物，高丛生禾草，矮丛生禾草所取代。到17年末，群落变成根茎禾草，矮丛生禾草，高丛生禾草共同建群的群落。在对照群落中ANPP与年降水量显著相关，但在刈割群落中二者则不相关。年降水量解释对照群落ANPP变异的62%，而连年的刈割干扰则是刈割群落中ANPP动态的主要驱动因子。群落净初级生产则显出对刈割干扰的抵抗能力，在刈割干扰的前几年，依靠群落内功能群组成的不断调节，保持相对稳定的水平，当刈割进行5年之后，群落结构的变化积累到一定程度，净初级生产迅速下降到一个较低的水平，此后依靠群落结构的不断调节来维持这一功能水平。因此，群落结构是以渐变的方式改变的，而群落功能的下降则是以跃变的形式完成的。群落依赖于结构的不断调整来保持功能的相对稳定，但结构变化到一定程度也会导致功能的衰退。 关键词：内蒙古，羊草草原;刈割演替;功能群组成;净初级生产;群落;稳定性

Physicochemical and biological cycles in a tide dominated, nitrogen-polluted temperate estuary

Spatio-temporal variations in the physicochemical and biological parameters in the Morlaix estuary on the Brittany coast of France were studied. Hydrographically, the estuary can be classified into 3 segments: the upper estuary where stratification always persists, the lower estuary where vertical homogeneity is permanent, and a middle estuary where there is a regular oscillation of stratification and homogeneity during every tidal cycle, stratification being associated with slack waters and homogeneity, with ebb and flood. Nitrogen pollution in the estuary is very intense.

中部天山林线动态对气候变化的响应研究

中部天山高山林线构成一个对气候变化及其变化程度的理想而敏感的代表性指标，低温、干旱和水分胁迫等都可能限制森林的分布和影响林线的形成。本文通过沿海拔梯度定位调查高山林线样地天山云杉种群的更新情况，利用树木年轮气候学和生态学方法，研究了林线天山云杉种群的时间动态和空间动态及其与气候变化的关系，并取得了一些初步结果。 利用不同年龄的树木年轮序列建立了三个不同年龄的树木年轮宽度年表，幼龄(<100年)，中龄(100-200年)和老龄(>200年) 树木都与当年生长季前期1-3月份的温度显著正相关，和当年1月份和7月份的降水显著正相关。但不同年龄的天山云杉对气候变化的响应结果不同，幼龄(<100年)天山云杉对气候变化的响应程度随年龄的增加而增加，但变化趋势不明显；中龄树木(100-200年)对气候变化的响应随年龄的增加而降低；老龄(>200年)天山云杉受年龄的影响不大。 有关古气候变化的相关研究中，都是尽可能采取年代长的树木年轮样本建立年代较长的年表，并利用最近几十年的气候资料与最近几十年的树木生长的相关关系来重建古气候变化情况。本文的研究结果表明，将不同年龄天山云杉的树木年轮宽度序列放在一起所建成的多年龄复合年表包含有更多的气候信息，显示出当地天山云杉种群对气候变化反应的共性。研究结果表明在建树木年轮的宽度年表时，选用一定数量的不同年龄的树木年轮宽度序列可增强年表对气候变化的响应关系。 利用不同年龄的天山云杉样本建成的复合年龄的树木年轮宽度年表对冬季的最低温度的响应关系，重建了中部天山高山林线地区过去300年来的冬季最低温度。重建的冬季最低温度的有几个明显的暖期和冷期，20世纪50年代以来冬季低温则表现出显著增高的变化趋势。 中部天山高山林线天山云杉种群的胸径和年龄结构以都呈倒-J型分布，说明天山云杉种群更新良好，处于稳定发展时期。随着全球变暖和温度的升高，20世纪以来中部天山高山林线天山云杉的种群更新数量较多，天山云杉的密度有所增加，但林线位置并没有显著的上升，不同年代内更新的树木所到达的海拔高度也不一样。中部天山高山林线天山云杉种群发生的时间动态主要和冬季最低温度正相关，而不同时间内更新的天山云杉种群空间动态形成原因比较复杂，主要和冬季低温负相关。

Differential Dynamic Microscopy: a High-Throughput Method for Characterizing the Motility of Microorganism

We present a fast, high-throughput method for characterizing the motility of microorganisms in 3D based on standard imaging microscopy. Instead of tracking individual cells, we analyse the spatio-temporal fluctuations of the intensity in the sample from time-lapse images and obtain the intermediate scattering function (ISF) of the system. We demonstrate our method on two different types of microorganisms: bacteria, both smooth swimming (run only) and wild type (run and tumble) Escherichia coli, and the bi-flagellate alga Chlamydomonas reinhardtii. We validate the methodology using computer simulations and particle tracking. From the ISF, we are able to extract (i) for E. coli: the swimming speed distribution, the fraction of motile cells and the diffusivity, and (ii) for C. reinhardtii: the swimming speed distribution, the amplitude and frequency of the oscillatory dynamics. In both cases, the motility parameters are averaged over \approx 10^4 cells and obtained in a few minutes.

A high-resolution atlas and statistical model of the human heart from multislice CT

Atlases and statistical models play important roles in the personalization and simulation of cardiac physiology. For the study of the heart, however, the construction of comprehensive atlases and spatio-temporal models is faced with a number of challenges, in particular the need to handle large and highly variable image datasets, the multi-region nature of the heart, and the presence of complex as well as small cardiovascular structures. In this paper, we present a detailed atlas and spatio-temporal statistical model of the human heart based on a large population of 3D+time multi-slice computed tomography sequences, and the framework for its construction. It uses spatial normalization based on nonrigid image registration to synthesize a population mean image and establish the spatial relationships between the mean and the subjects in the population. Temporal image registration is then applied to resolve each subject-specific cardiac motion and the resulting transformations are used to warp a surface mesh representation of the atlas to fit the images of the remaining cardiac phases in each subject. Subsequently, we demonstrate the construction of a spatio-temporal statistical model of shape such that the inter-subject and dynamic sources of variation are suitably separated. The framework is applied to a 3D+time data set of 138 subjects. The data is drawn from a variety of pathologies, which benefits its generalization to new subjects and physiological studies. The obtained level of detail and the extendability of the atlas present an advantage over most cardiac models published previously. © 1982-2012 IEEE.