Improving plant functional groups for dynamic models of biodiversity: at the crossroads between functional and community ecology

The pace of on-going climate change calls for reliable plant biodiversity scenarios. Traditional dynamic vegetation models use plant functional types that are summarized to such an extent that they become meaningless for biodiversity scenarios. Hybrid dynamic vegetation models of intermediate complexity (hybrid-DVMs) have recently been developed to address this issue. These models, at the crossroads between phenomenological and process-based models, are able to involve an intermediate number of well-chosen plant functional groups (PFGs). The challenge is to build meaningful PFGs that are representative of plant biodiversity, and consistent with the parameters and processes of hybrid-DVMs. Here, we propose and test a framework based on few selected traits to define a limited number of PFGs, which are both representative of the diversity (functional and taxonomic) of the flora in the Ecrins National Park, and adapted to hybrid-DVMs. This new classification scheme, together with recent advances in vegetation modeling, constitutes a step forward for mechanistic biodiversity modeling.

Contribution to the conservation biology of the wood ant Formica lugubris (Hymenoptera, Formicidae) in Switzerland

Summary Among ants, wood ants are probably the most fascinating and studied species in temperate European forests. Unfortunately, due to several threats they are nowadays registered in red lists. Recent studies made in the Swiss Jura Mountains ended up in the description of a new sympatric sibling species of Formica lugubris (i.e. Formica paralugubris Seifert 1996). Because of this confusion the biology of F. lugubris is incomplete. Due to the extreme difficulties to distinguish morphologically F. lugubris from F. paralugubris we studied their cuticular hydrocarbons profiles. Irrespective of their geographic origin, we observed quantitative discrimination between species within each caste (workers, males and gynes =young alate female). Moreover, using a behavioural taxonomic approach (i.e. the pupa-carrying test) we showed that ants preferred conspecific worker pupae to those of the sibling species. These first results allowed us to consider the two species as two separate taxonomic units. To understand their coexistence, habitat distribution models were fitted with GIS predictors and factors known to influence wood ant distribution. In the Jura Mountains, although the two species share very similar habitats, they are spatially segregated. F. lugubris occurs more frequently at woodland borders than in forest interiors. We demonstrated with genetic and field data that Formica lugubris displays two different social forms in close proximity in alpine zone (e.g. unmanaged forests of the Swiss National Park). We discovered populations mostly monogynous to weakly polygynous (i.e. one to a few egg laying queens per colony) and monodomous (i.e. one nest per colony), and polygynous/polydomous populations (new nests being founded by colony budding). It is generally admitted that monogyne species disperse well in order to find suitable habitat to found new colonies whereas polygyne species have restricted dispersal and local mating within the nest. In order to compare reproductive strategies of F. lugubris and F. paralugubris (i.e. matings and dealation process) we conducted experiments with sexuals. F, lugubris gynes from monogynous/monodomous populations do not show a local strategy like the obligately polygynous F. paralugubris (i.e. early dealation even without mating, insemination without flight activity and low fat reserve). They always keep their wings, do not mate when not able to fly and have high amount of fat content revealing high survival capacities. On the other side, F, lugubris gynes from polygynous/polydomous populations have lower lipid reserves and displayed a reproductive behaviour close to the F. para lugubris one. After dispersal, wood ant gynes can either start new societies by temporary social parasitism of another species (i.e. subgenus Serviformica) or be adopted intraspecifically in an existing nest. In F. lugubris, we demonstrated that gynes from monogynous/monodomous colonies showed a high success for temporary social parasitism compare to the lower success of gynes from polygynous/polydomous colonies. However, physiological analyses suggested that only gynes from monogynous/ monodomous populations can efficiently disperse and found new nest by temporary social parasitism. Intraspecifically, gynes were accepted to a high degree in polygynous nest and in monogynous nests as long as these nests contained sexuals. In conclusion, Formica lugubris displays a social and dispersal polymorphism (mixed mating and founding system) representing a behavioural plasticity in relation to environmental and ecological conditions. Therefore, conservation measures directed toward this species should try to maintain a maximum of diversity at the habitat level. Résumé Les fourmis des bois sont probablement parmi les espèces de fourmis les plus fascinantes et les plus étudiées des forêts tempérées Européennes. Actuellement, du fait de différentes menaces, elles figurent malheureusement sur listes rouges. Plusieurs études menées au sein du Jura Suisse ont abouti à la description d'une nouvelle espèce jumelle et sympatrique de Formica lugubris (F. para- lugubris Seifert 1996). A cause de cette confusion la biologie de F lugubris est lacunaire. La distinction morphologique de F. lugubris et de F. para lugubris est si difficile que nous avons étudié leurs hydrocarbures cuticulaires. Indépendamment de l'origine géographique, nous avons observé une discrimination quantitative entre les espèces au sein de chaque caste (ouvrières, mâles et jeunes femelles ailées). De plus, à l'aide d'une approche taxonomique comportementale (le test de transport de cocons) nous avons montré que les fourmis préfèrent des cocons d'ouvrières conspécifiques à ceux de l'espèce jumelle. Ces premiers résultats nous permettent de considérer ces deux espèces comme deux unités taxonomiques distinctes et valables. Afin de comprendre leur coexistence, des modèles mathématiques ont été développés avec des données SIG et des facteurs écologiques influençant la répartition des fournis des bois. Dans le Jura, même si elles partagent des habitats fortement similaires, les deux espèces n'occupent pas les mêmes secteurs. F. lugubris est plus fréquente en lisière forestière plutôt qu'en pleine forêt. Nous avons démontré grâce à des données génétiques et de terrain que F. lugubris présente deux formes sociales au sein de la zone alpine (forêts protégées du Parc National Suisse). D'autre part, nous avons découvert des populations monogynes à faiblement polygynes (une à quelques reines pondeuses par colonie) et monodomes (colonies composées d'une seule fourmilière), et des populations polygynes/polydomes (les nouveaux nids étant produit par bourgeonnement). Généralement, les espèces monogynes dispersent sur de grandes distances et peuvent coloniser des habitats favorables à la fondation de nouvelles colonies alors que les espèces polygynes possèdent une dispersion limitée avec des accouplements à l'intérieur des nids. Afin de comparer les stratégies de reproduction de F. lugubris et de F. paralugubris (accouplements et perte des ailes) nous avons mené des expériences avec les sexués. Les jeunes femelles ailées de F. lugubris issues de populations monogynes/monodomes ne présentent pas de stratégie locale comparée à l'espèce obligatoirement polygyne F paralugubris (perte des ailes précoce même si il n'y a pas eu accouplement, insémination possible sans avoir volé activement et faibles réserves de graisse). Elles conservent toujours leurs ailes, ne s'accouplent pas lorsqu'elles sont empêchées de voler et possèdent de grandes quantités de graisse révélant de fortes capacités de survie. D'autre part, les jeunes femelles ailées de F. lugubris provenant de populations polygynes/polydomes ont peu de réserves lipidiques et ont un comportement de reproduction proche de celles de F. paralugubris. Après leur dispersion, les jeunes sexués femelles de fourmis des bois peuvent soit fonder une nouvelle société par parasitisme social temporaire d'un nid d'une autre espèce (sous-genre Serviformica) soit être adoptées dans un nid déjà existant de leur propre espèce. Chez F. lugubris, nous avons pu démontrer que les jeunes sexués femelles de colonies monogynes/monodomes présentent un succès élevé au parasitisme sociale temporaire en comparaison au plus faible succès obtenu avec des sexués provenant de colonies polygynes/polydomes. Cependant, les données physiologiques suggèrent que seules les jeunes sexués femelles de populations mono-gynes/monodomes peuvent disperser efficacement et fonder un nouveau nid par parasitisme social temporaire. Au niveau intraspécifique, les jeunes femelles sont acceptées à un taux élevé dans les nids polygynes mais aussi dans les nids monogynes tant que ces nids possèdent encore de jeunes sexués. En conclusion, F. lugubris est caractérisée par un polymorphisme dans ses structures sociales et ses stratégies de dispersion (système mixte d'accouplement et de fondation) ce qui représente une forte plasticité comportementale en relation avec les conditions environnementales et écologiques. Par conséquent, les mesures de conservation de cette espèce devraient s'attacher à maintenir un maximum de diversité au niveau des habitats.

Integrative taxonomy of the Formica rufa group (Hymenoptera: Formicidae)

RESUME :Les fourmis du groupe Formica rufa, ou fourmis des bois, ainsi appelées en raison de leur préférence pour les écosystèmes forestiers, sont parmi les fourmis les plus fascinantes et les plus étudiées d'Europe. Ces fourmis jouent un rôle clé dans la plupart des forêts dans lesquelles elles vivent et sont considérées comme étant les meilleurs bioindicateurs de ces milieux. Pour ces raisons, les fourmis des bois sont protégées par la loi dans de nombreux pays européens, y compris en Suisse. Cependant, malgré leur protection, ces fourmis sont inscrites sur la liste rouge des espèces menacées dans plusieurs pays d'Europe et il est donc indispensable de bien les connaître afin de mieux les protéger.À l'heure actuelle, on considère que le groupe Formica rufa est composé de six espèces distinctes : F. rufa, F. polyctena, F. lugubris, F. paralugubris, F. aquilonia et F. pratensis. Toutefois, malgré la grande quantité d'études effectuées sur ces espèces, la systématique et l'identification des fourmis des bois sont toujours sujettes à discussion. Ceci est essentiellement dû au fait que ces espèces sont morphologiquement similaires et qu'elles sont parfois capables de s'hybrider ou de former des colonies mixtes.Une des conditions fondamentales pour toute étude en biologie de la conservation est l'identification correcte des espèces à protéger. Avec cette étude, nous désirons donc dénouer les problèmes liés à la systématique des fourmis des bois et analyser la diversité de ces espèces en adoptant une approche multidisciplinaire.Nous avons d'abord étudié la distribution des espèces jumelles F. lugubris et F. paralugubris dans les Álpes italiennes en re-analysant l'une des plus grandes collections de références sur ces espèces, déposée à l'Université de Pavie, Italie, et en récoltant de nouveaux échantillons sur le terrain. Nos analyses ont montré que F, paralugubris, décrite récemment et souvent «oubliée »par les chercheurs, est bien présente dans les Alpes et vit souvent en sympathie avec F. lugubris. Ensuite nous avons développé un outil moléculaire basé sur l'ADN mitochondrial pour une identification rapide et efficace de ces deux espèces. Au vu des bons résultats, nous avons étendu nos analyses génétiques (microsatellites) à toutes les espèces du groupe F. rufa, ce qui nous a permis de montrer que les outils moléculaires sont très efficaces pour identifier ces fourmis. En outre, nos analyses ont mis en évidence la présence d'une nouvelle espèce cryptique (appelée F. lugubris-X) au sein du Parc National Suisse. L'existence d'une nouvelle espèce peut avoir une grande influence sur les projets de conservation en faveur de ces espèces. Nous avons donc décidé de confirmer ce résultat avec des analyses comportementales et des analyses chimiques basées sur les phéromones sexuelles des différentes espèces, y compris F. lugubris-X. Les deux approches confirment nos données génétiques et indiquent que F. lugubris-X représente bel et bien une nouvelle espèce de fourmis des bois dans les Alpes Suisses.Les résultats de cette étude ont une grande importance du point de vue de la biodiversité. En plus, ils livrent aux futurs chercheurs des outils fiables pour l'identification des fourmis des bois et ouvrent de captivantes perspectives pour une meilleure protection de ces insectes et, par conséquent, de nos écosystèmes forestiers. .Abstract :Mound building red wood ants (species of the Formica rufa group) belong to one of the most studied groups of ants in Europe and have fundamental roles and positive effects in forested habitats of the northern hemisphere. In addition, they are considered among the most promising bioindicators of forest ecosystems. Because of their importance, these ants are protected by law in many European countries, including Switzerland. However, despite this protection, they are included on the red list of threatened species edited by the International Union for Conservation of Nature (IUCN) and on the red list of some particular countries like Switzerland. Because of their similar morphology and a high intraspecific variability, the morphological identification of these species can be quite complicated. In addition, they are sometimes able to hybridize or to form mixed colonies. Consequently, the taxonomy of this group of ants has been much debated during the past decades. Based on a phylogenetic study, today the group is considered to count six species in Europe: F. rufa, F. po/yctena, F. lugubris, F. paralugubris, F. aquilonia and F. pratensis. Nevertheless, the taxonomy of the group is often neglected mainly due to the lack of reliable and easy to use identification methods.Considering the importance of correct species assessment in conservation biology, in this study we want to disentangle the taxonomical difficulties within the Formica rufa group and to clarify the diversity of these protected ants, by using an integrative approach.We first analyzed the distribution of .the sibling species F. lugubris and F. paralugubris in the Italian Alps by collecting new samples on the field and by examining one of the major red wood ant collections, which is deposited at the University of Pavia, Italy. After that, we developed a molecular tool based on mitochondria) DNA, which provides a reliable and easy-to-use technique for the identification of F. lugubris and F. paralugubris. Afterwards, we extended the use of molecular markers for species identification to the whole F. rufa group and made a microsatellite analysis. Results confirm that molecular markers are consistent tools for species identification and that the six known species represent six different genetic pools. In addition, genetic data highlighted the existence of a new cryptic species in the Swiss Alps, called Formica lugubris-X.The presence of a new species can have a great influence on future conservation plans in favour of these protected ants and consequently for forested habitats. We therefore completed molecular data by behavioural (pupae recognition) and chemical analyses based on six pheromones of the entire F. rufa group. Both approaches are in accordance to genetic results and confirm that F. lugubris-X really represents a new cryptic species of red wood ant within the Swiss National Park (Eastern Swiss Alps).Results obtained in this study have a great importance in terms of biodiversity. Moreover, they provide important taxonomical information, reliable tools for species identifications and future perspectives for a consequent conservation of red wood ant species.

Diversity and genetic structure of the wood ant Formica lugubris in unmanaged forests

Wood ant species show differences in their social structure, especially in the level of polygyny (number of laying queens per nest) and polydomy (number of nest per colony), both within and between species. We demonstrate here for the first time that Formica lugubris displays two different social forms in close proximity in alpine unmanaged forests of the Swiss National Park. The genetic data (7 microsatellite loci) and field data indicate that one population is mostly monogynous to weakly polygynous (r = 0.438) and monodomous, the second one being polygynous (r = 0.113) and polydomous. Within this latter population new nests are founded by budding, leading to the observed high density of nests. These two different social structures, possibly being two expressions of a same continuum, could be explained by several ecological or environmental factors (e.g. habitat saturation, resource competition) and also historical effects.

Fourmis des bois en Suisse: état de la situation et perspectives de monitoring

The authors summarise their state of knowledge about wood ants and their role in the forest ecosystem. They also describe the situation in Switzerland, their past development and their conservation status. In several re- gions, mainly in the Plateau, wood ants seem to diminish, despite their total protection since 1966. The reasons for this regression are not well known, but the fragmentation of forest habitats in the Plateau region and direct damage to ant nests seem to play a certain role. A new project in which the development of wood ant nests is monitored in Swiss forest reserves (Formica-Forêts-CH) was recently started in the Swiss national park. It is to be extended, in collaboration with the forest services, over the whole of Switzerland.

Soil oribatid mite in four typical vegetation communities of Misiones forest in the Iguazú area, Argentina

The objective of this work was to assess the soil oribatid mite communities in four sites of the Upper Paraná Bosque Atlántico, in the Iguazú National Park, Argentina and in surrounding areas: bamboo forest, palm forest and two mixed forests. A comparison between each pair of sites, based on the presence-absence of oribatid species, was performed using Jaccard's index. This is the first systematic sampling of oribatid mites in this area. A total of 56 genera and 96 oribatid species were found, 25 and 49 of them, respectively, are new citation for Argentina. The highest similarity was found between mixed forests. Almost 68% and 34% of the genera were cited for similar biotopes in Brazil and Paraguay, respectively.

El valor de uso recreativo de los espacios naturales protegidos. Una aplicación de los métodos de valoración contingente y del coste del viaje

En este articulo se presenta una aplicación de dos de las metodologías desarrolladas para medir los beneficios que se derivan del uso recreativo de los bienes ambientales en ausencia de mercado, el método del coste del viaje (MCV) y el de valoración contingente (MVC). La zona objeto de estudio ha sido el Parque Nacional de "Aigüestortes y Estany de Sant Maunici", situado en el pirineo catalán. El trabajo se ha estructurado de la forma siguiente. Tras una breve introducción, en los apartados Il y III se expone el modelo teórico de ambas metodologías de valoración, se analiza su aplicación y se comentan los principales problemas derivados de su uso. En los apartados IV y V se muestran los resultados obtenidos mediante ambas técnicas de valoración. En el apartado VI se comparan los resultados y se discuten algunos problemas metodológicos derivados de su aplicación haciendo hincapié en la sensibilidad de los mismos alas hipótesis consideradas. Finalmente el trabajo termina con unas reflexiones a modo de conclusión.

Aporte atmosférico de amônio, nitrato e sulfato em área de floresta ombrófila densa montana na Serra dos Órgãos, RJ

Wet and dry (dust) deposition was measured in the Serra dos Órgãos National Park. VWM pH was 5.3. Non-sea-salt (nss) SO4(2-) comprised 97% of total SO4(2-). The molar ratio [2(nss-SO4(2-)) + NO3-]/[NH4+ + H+] was 1.1, suggesting that pH is predominantly controlled by H2SO4, HNO3, and NH3. Wet deposition of NH4+, NO3-, and nss-SO4(2-) was respectively 0.59, 0.25, and 0.30 kmol ha-1 yr-1. Assuming that dry deposition of N can comprise 30-50% of its total (dry + wet) deposition, the latter is estimated to be 1.2-1.7 kmol ha-1 yr-1 (17-24 kg N ha-1 yr-1).

Grado de impacto en el suelo y la vegetación en áreas de uso público del Parque Nacional de Tierra del Fuego (Argentina)

En los últimos años, el uso turístico de las áreas protegidas ha aumentado considerablemente, y con él, el grado de impacto. Es por este motivo que se requieren medidas de gestión adecuadas para identificar, conocer y evaluar estos impactos potenciales y así poder actuar ofreciendo un uso recreativo de estas áreas a la vez que se asegura su conservación. El objetivo del presente trabajo fue establecer el grado de impacto que sufre la vegetaciòn y el suelo del Parque Nacional de Tierra del Fuego en las zonas de acampada y compararlas con las áreas adyacentes, como controles. Asimismo, se buscó establecer cuales son los indicadores de impacto de mayor relevancia para poder ser usados como herramientas de gestión. La evaluación se efectuó mediante el muestreo de 40 parcelas, transectas y intertransectas en donde se analizaron variables vegetacionales (cobertura arbórea, arbustiva y herbácea, porcentaje de suelo desnudo, daño en árboles y arbustos, y presencia de raíces expuestas) y del suelo (pH, materia orgánica, densidad aparente y humedad). El grado de impacto se estableció numéricamente con una fórmula matemática en donde se seleccionaron los parámetros evaluados y se corrigieron con factores de correción, dando un impacto clasificado como “compatible” en el área de Río Pipo y “moderado” en el área de Laguna Verde. También se formularon propuestas de manejo para prevenir y/o minimizar los impactos producidos en las zonas de camping.

Austin, dehydroaustin and other metabolites from Penicillium brasilianum

A culture of P. brasilianum, isolated from soil collected at the Serra do Cipó National Park, in Minas Gerais State (Brazil), was grown for 25 days on a dextrose-peptone-salts medium. The corresponding ethylacetate extract was column chromatographed and four compounds were isolated: austin, dehydroaustin, D-mannitol and penicillic acid. This is, in the best of our knowledge, the first time that the meroterpenes austin and dehydroaustin have been isolated from this species. Activity of the extract and isolated compounds was tested against six bacteria and for acetylcholinesterase inhibition. Penicillic acid showed high activity in both tests.

Variação na estrutura e na composição de Bromeliaceae em cinco zonas de restinga no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba, Macaé, RJ

Estudamos as bromeliáceas do Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba, Macaé, RJ, nas cinco diferentes zonas de vegetação: psamófila halófila reptante (PHR), fechada pós-praia (FPP), arbustiva aberta de Clusia (AAC), arbustiva aberta de ericácea (AAE) e mata periodicamente inundada (MPI). Analisamos abundância, densidade, biomassa, riqueza, diversidade, equitabilidade e similaridade de espécies entre as zonas. Estimamos a quantidade de água reservada no interior das bromélias por zona de restinga e por espécie de bromélia. Em 98 parcelas de 100 m² (10 X 10 m) cada, registramos as espécies de bromélias, a abundância de cada espécie e a zona amostrada. A quantidade de água armazenada e a biomassa das bromélias foram estimadas medindo-se o volume de água reservada no vaso e pesando 10 indivíduos por espécie. Encontramos 10 espécies na restinga de Jurubatiba, com densidade total estimada de 10386 ind.ha-1. Na zona PHR, não ocorreu nenhuma espécie de bromélia. Na FPP, ocorreu a maior biomassa total (7721,2 kg.ha-1), sendo Bromelia antiacantha a mais abundante e com maior biomassa (1366,5 kg.ha-1). Na AAE, ocorreu a maior densidade total (15725 ind.ha-1), diversidade (H’ = 2,358), equitabilidade (0,786) e quantidade de água reservada no interior de bromélias (3294,8 L.ha-1). Na MPI, Aechmea bromeliifolia foi a mais abundante, sendo exclusiva desta zona. A maior similaridade ocorreu entre AAC e AAE (88,9%). Concluímos que a estrutura e a composição de Bromeliaceae da restinga de Jurubatiba variam fortemente entre as zonas estudadas, com cada zona possuindo um conjunto particular de espécies com diferentes distribuições de abundância.

Canadianness is Wilderness? Violent Love Relationships with ‘Wild’ Bodies

This thesis reveals contradictions that Canadians experience with groups attached to western construction of wilderness namely Indigenous people and wildlife. My study analyzes how the discourse of Canadian wilderness identity is played out in Algonquin Provincial Park and Bruce Peninsula National Park in comparison to non-nature/urban spaces (Greater Toronto Area). My investigation employs a critical discourse analysis and participant observation. I undertake three main tasks: 1) I describe how violent love is a dominant discourse at the Parks, 2) I examine evidence of animals and Indigenous people being produced relationally in the Parks, and 3) I analyze how relationships are spatially organized. My research reveals that the Parks conceal practices of violence that are central to the intersections of speciesism and colonialism. I demonstrate how violent love operates across a continuum that is influenced by spatial belonging and distance. This research is a contribution to the production of non-speciesist knowledge.

Entre conservation et développement local : étude des projets écotouristiques dans deux groupes quechua au Pérou

Depuis les années 1980, les projets intégrés de conservation et de développement (PICD) sont des modèles fonctionnels de développement durable. L’écotourisme est une de ces stratégies, combinant les objectifs sociaux et économiques de développement pour les populations locales dans un contexte de conservation des ressources naturelles. Cette maîtrise étudie un projet écotouristique réalisé dans la zone de transition du parc national Huascarán (Pérou) dans deux communautés quechuaphones, Vicos et Humachucco. Un PICD « réussi » combine la participation et la satisfaction des besoins de la population tout en contribuant à la conservation des écosystèmes. Cette étude a donc deux objectifs principaux : 1) une analyse de la participation pour mieux comprendre si et comment ce projet a su impliquer les populations et pour connaitre les facteurs favorisant un partenariat entre différents acteurs du projet; 2) une analyse des impacts environnementaux, économiques et socioculturels de l’écotourisme pour déterminer si les besoins des populations et les objectifs du projet ont été atteints, apportant ainsi une nouvelle dynamique à la communauté. La méthodologie combine les approches de l’écologie culturelle, de l’approche exploratoire et de l’étude de cas. Les données sont issues du terrain de recherche, soit des données écrites, de l’observation participante et des entretiens semi-dirigés. Elles ont été traitées en utilisant différentes grilles d’analyse. Les résultats démontrent que, malgré un manque de clarté et de transparence, de nombreux efforts ont permis de favoriser la participation et d’impliquer la population locale, créant des impacts économiques favorables.

Analyse spatiale en écologie : développements méthodologiques

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

The Gandarela Mountain Range and the “resistance space” against iron ore mining threat: a focus on the contrapositions

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