Importance of abiotic stress as a range-limit determinant for European plants: insights from species' responses to climatic gradients

Aim We examined whether species occurrences are primarily limited by physiological tolerance in the abiotically more stressful end of climatic gradients (the asymmetric abiotic stress limitation (AASL) hypothesis) and the geographical predictions of this hypothesis: abiotic stress mainly determines upper-latitudinal and upper-altitudinal species range limits, and the importance of abiotic stress for these range limits increases the further northwards and upwards a species occurs. Location Europe and the Swiss Alps. Methods The AASL hypothesis predicts that species have skewed responses to climatic gradients, with a steep decline towards the more stressful conditions. Based on presence-absence data we examined the shape of plant species responses (measured as probability of occurrence) along three climatic gradients across latitudes in Europe (1577 species) and altitudes in the Swiss Alps (284 species) using Huisman-Olff-Fresco, generalized linear and generalized additive models. Results We found that almost half of the species from Europe and one-third from the Swiss Alps showed responses consistent with the predictions of the AASL hypothesis. Cold temperatures and a short growing season seemed to determine the upper-latitudinal and upper-altitudinal range limits of up to one-third of the species, while drought provided an important constraint at lower-latitudinal range limits for up to one-fifth of the species. We found a biome-dependent influence of abiotic stress and no clear support for abiotic stress as a stronger upper range-limit determinant for species with higher latitudinal and altitudinal distributions. However, the overall influence of climate as a range-limit determinant increased with latitude. Main conclusions Our results support the AASL hypothesis for almost half of the studied species, and suggest that temperature-related stress controls the upper-latitudinal and upper-altitudinal range limits of a large proportion of these species, while other factors including drought stress may be important at the lower range limits.

Interação genótipo × ambiente para peso ao ano em bovinos Nelore Mocho no Nordeste do Brasil

O objetivo deste trabalho foi avaliar a interação genótipo × ambiente (IGA) quanto ao peso ajustado aos 365 dias de idade, em bovinos da raça Nelore Mocha do Nordeste do Brasil, por meio de modelos de norma de reação, via regressão aleatória com abordagem bayesiana. Os modelos analisados incluíram o efeito fixo de idade da vaca (linear e quadrático) e os efeitos aleatórios genético aditivo e de grupo de contemporâneos. O modelo de norma de reação com variância residual homogênea e um passo (MHNRHO1P) proporcionou melhor ajuste aos dados do que os modelos com variância residual heterogênea e o modelo animal padrão (MA). As estimativas de variância genética (64,41±13,24 kg² a 842,31±58,29 kg²) e herdabilidade (0,11±0,01 a 0,63±0,02) aumentaram com a melhoria do gradiente ambiental. As correlações de Spearman variaram de 0,69 a 0,99, entre as classificações dos reprodutores com maiores valores genéticos nos MA e MHNRHO1P, nos diferentes ambientes, o que indica alteração na classificação, especialmente dos valores genéticos obtidos pelo MA nos ambientes superiores. A identificação desse nível de IGA torna necessárias as avaliações específicas dos indivíduos e rebanhos para os ambientes de baixo, médio e alto nível de produção.

Lossless Image Data Embedding in Plain Areas

This letter presents a lossless data hiding scheme for digital images which uses an edge detector to locate plain areas for embedding. The proposed method takes advantage of the well-known gradient adjacent prediction utilized in image coding. In the suggested scheme, prediction errors and edge values are first computed and then, excluding the edge pixels, prediction error values are slightly modified through shifting the prediction errors to embed data. The aim of proposed scheme is to decrease the amount of modified pixels to improve transparency by keeping edge pixel values of the image. The experimental results have demonstrated that the proposed method is capable of hiding more secret data than the known techniques at the same PSNR, thus proving that using edge detector to locate plain areas for lossless data embedding can enhance the performance in terms of data embedding rate versus the PSNR of marked images with respect to original image.

Changes in reproductive investment with altitude in an alpine plant

Aims: In perennial species, the allocation of resources to reproduction results in a reduction of allocation to vegetative growth and, therefore, impacts future reproductive success. As a consequence, variation in this trade-off is among the most important driving forces in the life-history evolution of perennial plants and can lead to locally adapted genotypes. In addition to genetic variation, phenotypic plasticity might also contribute to local adaptation of plants to local conditions by mediating changes in reproductive allocation. Knowledge on the importance of genetic and environmental effects on the trade-off between reproduction and vegetative growth is therefore essential to understand how plants may respond to environmental changes. Methods: We conducted a transplant experiment along an altitudinal gradient from 425 m to 1921 m in the front range of the Western Alps of Switzerland to assess the influence of both altitudinal origin of populations and altitude of growing site on growth, reproductive investment and local adaptation in Poa alpina. Important findings: In our study, the investment in reproduction increased with plant size. Plant growth and the relative importance of reproductive investment decreased in populations originating from higher altitudes compared to populations originating from lower altitudes. The changes in reproductive investment were mainly explained by differences in plant size. In contrast to genetic effects, phenotypic plasticity of all traits measured was low and not related to altitude. As a result, the population from the lowest altitude of origin performed best at all sites. Our results indicate that in P. alpina genetic differences in growth and reproductive investment are related to local conditions affecting growth, i.e. interspecific competition and soil moisture content.

Interação genótipo x ambiente para peso aos 365 dias em bubalinos da raça Mediterrâneo

Resumo: O objetivo deste trabalho foi verificar a presença da interação genótipos x ambientes (GxA) para peso aos 365 dias de idade, em bubalinos da raça Mediterrâneo, com o uso de modelos de normas de reação via regressão aleatória. O modelo animal padrão e os modelos de normas de reação foram testados, tendo-se avaliado o modelo hierárquico norma de reação (MNR) com um e com dois passos. O modelo hierárquico homocedástico de norma de reação com um passo (MHNRHO1P) apresentou o melhor ajuste, com base em três critérios de comparação. As estimativas de herdabilidade direta para esse modelo variaram de 0,19 a 0,78, conforme a melhoria do ambiente. Além disso, houve mudança dos valores genéticos diretos (efeito escala) de alguns reprodutores, o que indica a existência de interação GxA. As correlações de Spearman foram altas, tanto na comparação do modelo animal padrão com os MNR, como na comparação entre os níveis de baixa, média e alta qualidade no MHNRHO1p. Portanto, embora haja interação GxA, a classificação dos reprodutores não é significativamente afetada pelos modelos. A maioria dos bubalinos é formada por animais de genótipo robusto, que são menos sensíveis a mudanças ambientais.

Interação genótipo x ambiente via modelos de normas de reação para características de crescimento em bovinos Nelore

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a sensibilidade ao ambiente em bovinos da raça Nelore por meio de diferentes modelos de normas de reação e estimar o progresso genético no gradiente ambiental. Determinaram-se os parâmetros ganho de peso da desmama ao sobreano (GP345) e o peso ajustado aos 205 dias de idade (P205). Um modelo animal padrão (MA), dois modelos hierárquicos de normas de reação com homocedasticidade de variância residual e dois com heterogeneidade foram utilizados. O modelo hierárquico de normas de reação homocedástico com um passo apresentou o melhor ajuste. Os coeficientes de herdabilidade diretos do ambiente baixo para o ambiente alto, no gradiente ambiental, foram de 0,03 a 0,63 e de 0,13 a 0,62, respectivamente, para GP345 e P205. As correlações entre o intercepto e a inclinação da norma de reação foram de: 0,93, para GP345 (direto); 0,95, para GP345 (materno); 0,92, para P205 (direto); e 0,82, para P205 (materno). As correlações indicam que animais com alto valor genético tendem a responder positivamente aos melhores ambientes. As tendências genéticas mostraram ganhos para os efeitos diretos, principalmente nos melhores ambientes. Há variação genética quanto à sensibilidade dos animais, nos diferentes ambientes, fato que permite a seleção de animais com genótipos mais adequados para a produção em determinado ambiente.

Atividade de enzimas relacionadas com a mobilização de carboidratos durante a dormência da nogueira (Juglans Regia)

A brotação da nogueira é dependente da mobilização de carboidratos do lenho para as gemas localizadas na porção superior dos ramos. O objetivo do trabalho foi contribuir para o entendimento do mecanismo de brotação acrótona da nogueira, em clima temperado, através da mensuração da atividade da ±-amilase (EC 3.2.1.1) e sacarose fosfato sintase (SPS - EC 2.4.1.14) relacionadas com a mobilização de carboidratos, durante o período de dormência. Para cada coleta, foram amostrados cinco ramos do ano, durante os meses de setembro a março. Em abril, próximo à retomada do crescimento ativo, foram feitas três amostragens. As partes apical, subapical e da base dos ramos foram separadas em casca, lenho (xilema) e gemas. O tempo médio de brotação (TMB) em condições controladas (25ºC), a umidade ponderal e a atividade das enzimas acima relacionadas foram determinadas. Os resultados obtidos reforçam a teoria de que o gradiente de brotação na nogueira se desenvolve durante a ecodormência e apresenta uma relação de dependência com a atividade da á-amilase; não está evidente a relação da atividade da SPS com a evolução do crescimento das gemas, durante a ecodormência.

Conservação de pêssego 'Aurora-1' armazenados sob refrigeração

Avaliou-se o comportamento pós-colheita de pêssegos da cv. Aurora-1 armazenados sob refrigeração. Os frutos foram colhidos em dois estádios de maturação, verde maduro (de vez) e maduro. Os lotes foram armazenados em três temperaturas (2°C; 6°C e 12°C), por 35 dias, e avaliados a cada sete dias: quanto à coloração da casca, perda acumulada de massa fresca (PMF), firmeza (FIR), aparência, teores de acidez titulável (AT), sólidos solúveis (SS), açúcares solúveis (AS) e redutores (AR), pectina solúvel (PS) e total (PT), além da porcentagem de solubilização de pectinas (SOL). A menor temperatura de armazenamento elevou o tempo de prateleira dos pêssegos, e os frutos "de vez" apresentaram melhor aparência. A PMF demonstrou um gradiente em função do aumento da temperatura, e os frutos "de vez" apresentaram menor perda ao final do armazenamento sob todas as temperaturas, quando comparados aos maduros. A coloração da casca dos frutos "de vez", a 2°C, teve pouca alteração, conferindo-lhes mudança de coloração de verde-amarelada para amarelo-clara; enquanto nas temperaturas de 6°C e 12°C esse gradiente foi mais intenso. O mesmo efeito foi verificado nos pêssegos maduros. A FIR sofreu efeito da temperatura, pois temperaturas menores sofreram redução mais lenta e AT dos pêssegos maduros foi superior aos "de vez". Não houve influência dos tratamentos nos teores de SS, AS e AR. Os pêssegos 'Aurora-1' não demonstraram sensibilidade ao frio, e os "de vez", armazenados a 2°C, tiveram vida útil de 35 dias.

Evidencias geomorfológicas y estructurales del levantamiento tectónico reciente en la terminación suroccidental de la falla de Alhama de Murcia (cordillera Bética oriental)

En este trabajo analizamos la actividad tectónica reciente mediante 1)un estudio geomorfológico de los abanicos aluviales y de la red de drenaje, y 2)un estudio de la deslocación vertical de los abanicos aluviales. Como resultado, se han obtenido valores bajos (hasta 0,04) en los índices de elongación de las cuencas, altos (hasta 7,5) en el índice de gradiente, saltos verticales en los abanicos aluviales del Pleistoceno reciente de hasta 20 metros (140 m. acumulados durante el Cuaternario), y estrías de falla con cabeceos muy altos. Todo indica que hay un levantamiento activo en la zona, y que la componente vertical del deslizamiento es más importante aquí que en el resto de la falla de Alhama de Murcia.

Estudio gravimétrico de la depresion del Penedès

La finalidad de este trabajo ha sido, en primer lugar, la elaboración del mapa de anomalia de Bouguer de la Depresión del Penedes. Posteriormente se ha realizado una interpretación de este con el fin de determinar 1os principales rasgos estructurales de la zona y estimar el grosor de sedimentos que rellenan la fosa. La principal característica gravimétrica observada es el gradiente regional negativo, de direccion SE-NW, que confirma el aumento de grosor de la corteza en esa dirección. Para eliminar este efecto regional e individualizar la anomalia de la depresión, se ha utilizado la tecnica del ajuste polinomico por mínimos cuadrados. En el mapa de anomalia residual obtenido se pueden observar 1os efectos producidos por la existencia de horsts y graben de dirección ENE-WSW. Se presentan, además, tres, modelos estructurales de la depresión basados en el ajuste automatico entre 1os valores de anomalia observados y 1os tericos del modelo gravimetrico inicial.

Biological Flora of the British Isles: Ambrosia artemisiifolia

1. This account presents information on all aspects of the biology of Ambrosia artemisiifolia L. (Common ragweed) that are relevant to understanding its ecology. The main topics are presented within the standard framework of the Biological Flora of the British Isles: distribution, habitat, communities, responses to biotic factors, responses to environment, structure and physiology, phenology, floral and seed characters, herbivores and disease, history, and conservation, impacts and management. 2. Ambrosia artemisiifolia is a monoecious, wind-pollinated, annual herb native to North America whose height varies from 10 cm to 2.5 m according to environmental conditions. It has erect, branched stems and pinnately lobed leaves. Spike-like racemes of male capitula composed of staminate (male) florets terminate the stems, while cyme-like clusters of pistillate (female) florets are arranged in groups the axils of main and lateral stem leaves. 3. Seeds require prolonged chilling to break dormancy. Following seedling emergence in spring, the rate of vegetative growth depends on temperature, but development occurs over a wide thermal range. In temperate European climates, male and female flowers are produced from summer to early autumn (July to October). 4. Ambrosia artemisiifolia is sensitive to freezing. Late spring frosts kill seedlings and the first autumn frosts terminate the growing season. It has a preference for dry soils of intermediate to rich nutrient level. 5. Ambrosia artemisiifolia was introduced into Europe with seed imports from North America in the 19th century. Since World War II, it has become widespread in temperate regions of Europe and is now abundant in open, disturbed habitats as a ruderal and agricultural weed. 6. Recently, the N. American ragweed leaf beetle (Ophraella communa) has been detected in southern Switzerland and northern Italy. This species appears to have the capacity to substantially reduce growth and seed production of A. artemisiifolia. 7. In heavily infested regions of Europe, A. artemisiifolia causes substantial crop-yield losses and its copious, highly allergenic pollen creates considerable public health problems. There is consensus among models that climate change will allow its northward and up-hill spread in Europe.

Las riberas de los rios mediterraneos y su calidad: el uso del indice QBR

Se ha aplicado el QBR (índice de calidad del bosque de ribera) a 157 estaciones de muestreo localizadas en ríos pertenecientes a 12 cuencas diferentes del ámbito mediterráneo español. Los resultados indican que más del 34 % de las estaciones muestran valores de calidad buenos y muy buenos (QBR > 75), mientras que el 45 % presenta valores de mala y pésima calidad (QBR < 50). Según una tipología previa establecida para clasificar las estaciones de muestreo, los valores de mayor calidad de QBR se dan en estaciones de cabecera de cuencas calcáreas y en las zonas de karst. Los tipos denominados temporales y ramblas presentan los valores más bajos de calidad, o no tiene representantes de máxima calidad. La ausencia o escasez de bosques de riberas de máxima calidad en las cuencas del sur peninsular puede explicarse por el gradiente de aridez que se establece desde el norte hacia el sur. Además existe un evidente deterioro de las riberas desde las cabeceras a las desembocaduras de los ríos, de manera que ambos factores influyen en el estado actual de las riberas de los ríos mediterráneos ibéricos. Finalmente se discute la utilidad y limitaciones del QBR en ríos sometidos a situaciones de estrés hídrico o ambiental.

Estructura espacial de un ecotono bosque subalpino pastos alpinos en el Tessó de Son (Pirineos Centrales) formado por bandas altitudinales de árboles

El límite altitudinal del bosque y los pastos alpinos forman los límites inferior y superior del ecotono bosque subalpino-pastos alpinos, respectivamente. El objetivo es la descripción espacial de este ecotono, en un sitio poco afectado por perturbaciones humanas locales (Tessó, 42° 36' N, 01° 03' E), para inferir los procesos que generaron su estructura espacial. Este ecotono está compuesto por Pinus uncinata y su límite altitudinal se sitúa a -2350 m snm. Se midieron la localización (coordenadas x e y) y varias características (diámetros en la base -Db- y a 1,3 m -Dbh-, altura, edad estimada, etc.) para cada árbol dentro de una parcela rectangular (30 m x 140 m) paralela a la máxima pendiente y cruzando el ecotono. La estructura espacial se describió mediante cuatro grupos de técnicas:(i) análisis del patrón de puntos, (ii) análisis del patrón de superficies, (iii) detección y descripción de fronteras (lattice-wombling), y (iv) ordenación de 115 cuadrados de 6 m x 6 m en que se subdividió la parcela de acuerdo a su posición en el ecotono y al tipo de individuos de P. uncinata (adultos, jóvenes, vástagos, plántulas y muertos) y de plantas (arbustos y herbáceas) que contenían. El límite del bosque se sitúa bajo el límite forestal potencial marcado por la isoterma de 10 ºC para la temperatura media del mes más cálido. A lo largo de la pendiente, las plántulas de P. uncinata aparecen por encima del límite del árbol, donde predomina Dryas octopetala, mientras que los individuos grandes (adultos) aparecen cerca o dentro del bosque, con un sotobosque dominado por densas matas de Rhododendron ferrugineum acompañadas por Vaccinium myrtillus sobre un sustrato de materia orgánica. La ordenación confirma estos resultados colocando a los individuos muertos en una posición intermedia. La variación a lo largo del ecotono de diversas variables ...

Disentangling the formation of contrasting tree line physiognomies combining model selection and Bayesian parameterization for simulation models.

Alpine tree-line ecotones are characterized by marked changes at small spatial scales that may result in a variety of physiognomies. A set of alternative individual-based models was tested with data from four contrasting Pinus uncinata ecotones in the central Spanish Pyrenees to reveal the minimal subset of processes required for tree-line formation. A Bayesian approach combined with Markov chain Monte Carlo methods was employed to obtain the posterior distribution of model parameters, allowing the use of model selection procedures. The main features of real tree lines emerged only in models considering nonlinear responses in individual rates of growth or mortality with respect to the altitudinal gradient. Variation in tree-line physiognomy reflected mainly changes in the relative importance of these nonlinear responses, while other processes, such as dispersal limitation and facilitation, played a secondary role. Different nonlinear responses also determined the presence or absence of krummholz, in agreement with recent findings highlighting a different response of diffuse and abrupt or krummholz tree lines to climate change. The method presented here can be widely applied in individual-based simulation models and will turn model selection and evaluation in this type of models into a more transparent, effective, and efficient exercise.

Substrate and depth preferences of macroinvertebrates along a transect in a Pyrenean high mountain lake (Estanh Redo, NE Spain)

Se estudia la composiciÛn y estructura de la comunidad de macroinvertebrados a lo largo de un transecto en profundidad en el lago Redó (Pirineos). Este estudio se enmarca dentro del proyecto de ámbito europeo MOLAR (Mountain Lake Research). Un equipo de buceadores muestreo dos tipos de substrato, piedras y fondos blandos, cada 2 m desde los 2 a los 20 m de profundidad. En la parte m·s profunda del lago las muestras se tomaron con draga Ekman (tres rÈplicas). Todas las muestras se tomaron el mismo día, el 15 de Julio de 1997. Los resultados, mediante un análisis de autocorrelación de Mantel, muestran que no existe un gradiente continuo en la sustituciÛn de unas especies por otras en la comunidad sobre substrato rocoso, sino que se distinguen dos discontinuidades claras, una a los 4 metros y otra a los 14 metros. La primera separa las especies propias de la zona litoral respecto a las de la zona sublitoral, mientras que la segunda coincide con la parte inferior de la termoclina, una zona siempre mas frÌa, con menos luz y con mayor acumulación de material fino sobre los sustratos duros a la vez que desaparece la cobertura algal que cubrÌa las piedras hasta esta profundidad. Respecto al sustrato existen especies que claramente prefieren el sustrato blando (oligoquetos, o los quironÛmidos Micropsectra radialis y Pseudodiamesa nivosa), mientras que otras eran más abundantes o exclusivas de los sustratos duros (Radix peregra, Plectrocnemia laetabilis, Psectrocladius octomaculatus). Estos resultados seran muy útiles para la interpretaciÛn de los datos paleolimnolÛgicos de los cores que actualmente se est·n estudiando en el lago.