Prototypical Arthropod Gene Content and Genome Organisation in the Centipede Strigamia maritima

Myriapods (e.g., centipedes and millipedes) display a simple homonomous body plan relative to other arthropods. All members of the class are terrestrial, but they attained terrestriality independently of insects. Myriapoda is the only arthropod class not represented by a sequenced genome. We present an analysis of the genome of the centipede Strigamia maritima. It retains a compact genome that has undergone less gene loss and shuffling than previously sequenced arthropods, and many orthologues of genes conserved from the bilaterian ancestor that have been lost in insects. Our analysis locates many genes in conserved macro-synteny contexts, and many small-scale examples of gene clustering. We describe several examples where S. maritima shows different solutions from insects to similar problems. The insect olfactory receptor gene family is absent from S. maritima, and olfaction in air is likely effected by expansion of other receptor gene families. For some genes S. maritima has evolved paralogues to generate coding sequence diversity, where insects use alternate splicing. This is most striking for the Dscam gene, which in Drosophila generates more than 100,000 alternate splice forms, but in S. maritima is encoded by over 100 paralogues. We see an intriguing linkage between the absence of any known photosensory proteins in a blind organism and the additional absence of canonical circadian clock genes. The phylogenetic position of myriapods allows us to identify where in arthropod phylogeny several particular molecular mechanisms and traits emerged. For example, we conclude that juvenile hormone signalling evolved with the emergence of the exoskeleton in the arthropods and that RR-1 containing cuticle proteins evolved in the lineage leading to Mandibulata. We also identify when various gene expansions and losses occurred. The genome of S. maritima offers us a unique glimpse into the ancestral arthropod genome, while also displaying many adaptations to its specific life history.

Functional diversity of macrophyte communities within and between Pyrenean lakes

Submersed vegetation is a common feature in about 70% Pyrene an high mountain (>1500 m a.s.l.) lakes. Isoetids and soft-water elodeids are common elements of this underw ater flora and can form distinct vegetation units (i.e. patches of vegetation dominated by different species) within complex mosaics of vegetation in shallow waters (<7 m). Since is oetids exert a strong influence on sediment biogeochemistry due to high radial oxygen loss, we examined the small scale characteristics of the lake environment (water and sediment) associated to vegetation patches in order to ascertain potential functional differences among them. To do so, we characterised the species composition and biomass of the main vegetation units from 11 lakes, defined plant communities based on biomass data, and then related each community with sediment properties (redox and dissolved nutrient concentration in the pore water) and water nutrient concentration within plant canopy. We also characterised lake water and sediment in areas without vegetation as a reference. A total of twenty-one vegetation units were identified, ranging from one to five per lake. A cluster analysis on biomass species composition suggested seven different macrophyte communities that were named after the most dominant species:Nitella sp.,Potamogeton praelongus, Myriophyllum alterniflorum, Sparganium angustifolium , Isoetes echinospora,Isoetes lacustris and Carex rostrata . Coupling between macrophyte communities and their immediate environment (overlying water and sediment) was manifested mainly as variation in sediment redox conditions and the dominant form of inorganic nitrogen in pore-water. These effects depended on the specific compositi on of the community, and on the allocation between above- and belowground biomass, and could be predicted with a model relating the average and standard deviation of sediment redox potential from 0 down to -20 cm, across macrophyte communities. Differences in pore-water total dissolved phosphorus were related to the trophic state of the lakes. There was no correlation between sediment and water column dissolved nutrients. However, nitrate concentrations tended to be lower in the water overlaying isoetid communities, in apparent contradiction to the patterns of dissolved nitrates in the pore-water. These tendencies were robust even when comparing the water over laying communities within the same lake, thus pointing towards a potential effect of isoetids in reducing dissolved nitrogen in the lakes.

Kemikaalisekoituksen vaikutus kartongin liimausasteen pienimittakaavaiseen vaihteluun

Tässä diplomityössä tutkittiin massaliimauksen stabiilisuutta kartonkikoneella ja himan sekoituskonseptin muuttamisen vaikutusta liimausasteeseen ja liimausasteen pienimittakaavaiseen vaihteluun konerullan sisällä. Koeajoista saadut tulokset olivat erittäin lupaavia. Koeajoissa annosteltiin hartsia kahdella eri TrumpJet™-installaatiolla. Ensimmäisessä koeajossa hartsi sekoitettiin kaikkiin kolmeen kerrokseen sakean massan syöttölinjaan, ennen pyörrepuhdistuksen vaatimaa laimennusta. Toisessa koeajossa hartsi annosteltiin kolmella TrumpJet-suuttimella kartongin pintakerrokseen konesihdin jälkeen ja muihin kerroksiin perinteisesti sekoitussäiliön. Tuloksista nähtiin, että hartsin syöttö perälaatikon lähestymisvirtaukseen on mahdollista kartongin laadun ja liimausasteen siitä karsimatta. Liimausaste määritettiin Stora Enson spesifisen REP-menetelmän (raw edge penetration) avulla. Koesarjojen välille ei syntynyt merkittäviä eroja reunaimeytymätasoihin, eikä koesarjojen sisäisiin vaihteluihin verrattaessa referensikonerulliin.

Horizontal Grid Size Selection and its Influence on Mesoscale Model Simulations

The use of two-dimensional spectral analysis applied to terrain heights in order to determine characteristic terrain spatial scales and its subsequent use for the objective definition of an adequate grid size required to resolve terrain forcing are presented in this paper. In order to illustrate the influence of grid size, atmospheric flow in a complex terrain area of the Spanish east coast is simulated by the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) mesoscale numerical model using different horizontal grid resolutions. In this area, a grid size of 2 km is required to account for 95% of terrain variance. Comparison among results of the different simulations shows that, although the main wind behavior does not change dramatically, some small-scale features appear when using a resolution of 2 km or finer. Horizontal flow pattern differences are significant both in the nighttime, when terrain forcing is more relevant, and in the daytime, when thermal forcing is dominant. Vertical structures also are investigated, and results show that vertical advection is influenced highly by the horizontal grid size during the daytime period. The turbulent kinetic energy and potential temperature vertical cross sections show substantial differences in the structure of the planetary boundary layer for each model configuration

Preparação de derivados do lapachol em meio ácido e em meio básico: uma proposta de experimentos para a disciplina de Química Orgânica Experimental

In this educational paper we describe the extraction of lapachol from its natural source according to acid-base concepts in organic chemistry and the use of its derivatives β-lapachone and hydroxy-hydrolapachol to exemplify intramolecular cyclization, carbocation stability, Michael addition reaction and chromatography. The experiments were performed during three different undergraduate organic chemistry laboratory classes using low cost material, while avoiding color reagents for TLC visualization, as well as small-scale column chromatography to isolate the mixture of lapachol and β-lapachone.

Bionanocompósitos preparados por incorporação de nanocristais de celulose em polímeros biodegradáveis por meio de evaporação de solvente, automontagem ou eletrofiação

This review reports the preparation and characterization of bionanocomposites based on biodegradable polymers reinforced with cellulose nanocrystals (CNC) described in the literature. The outstanding potential of cellulose nanocrystals as reinforcement fillers of biodegradable polymers is presented with an emphasis on the solution casting process, which is an appropriate method to investigate the physico-chemical effects of the incorporation of CNC into the polymeric matrices. Besides solution casting, other small scale methods such as electrospinning and layer-by-layer are also covered.

Biopolttoaineiden lisäämismahdollisuudet kaukolämmön tuotannossa pienen kokoluokan tuotantolaitoksissa Lahden seudulla

Tämä diplomityö on tehty IMMU-hankkeeseen, jossa selvitetään konkreettisia keinoja ilmastonmuutoksen hillintään Lahden seudulla. Diplomityössä tarkastellaan mahdollisuuksia lisätä biopolttoaineita pienen kokoluokan kaukolämmön tuotantolaitoksissa. Teoria osuuden pohjalta luodaan skenaariot Nastolaan ja Vääksyyn (Asikkala). Skenaarioissa tarkastellaan biopolttoaineiden lisäämisen vaikutuksia kasvihuonekaasu- ja hiukkaspäästöihin käyttämällä elinkaariarviointimenetelmää. Taloudellisia seikkoja tarkastellaan laskemalla takaisinmaksuaikoja eri biolaitosratkaisuille nettonykyarvomenetelmällä. Tutkimuksen tuloksena saatiin, että kasvihuonekaasupäästöt tuotannon elinkaaren ajalta vähenevät eniten tuottamalla kaukolämmön perustuotanto Nastolassa ja Vääksyssä bio-CHP-laitoksella haketta polttamalla. Kiinteitä biopolttoaineita poltettaessa tulevat kuitenkin suurimmat hiukkaspäästöt, mikä vaikuttaa asuinympäristön viihtyvyyteen tuotantolaitoksen läheisyydessä. Bio-CHP-laitoksen investointikustannukset ovat suurimmat ja takaisinmaksuaika pisin. Nastolan kulutusperusteisiä päästöjä pystytään vähentämään eniten investoimalla biolämpölaitokseen tai bio-CHP-laitokseen. Päästöjä Nastolassa pystyttäisiin kyseisillä investoinneilla vähentämään enimmillään 6,4 %. Lahti energian kokonaispäästöjä pystyttäisiin enimmillään vähentämään noin 1,6 %. Johtopäätöksenä tutkimuksesta voidaan sanoa, että kasvihuonekaasupäästöjä pystytään vähentämään investointien avulla. Toiset ratkaisut ovat vain kalliimpia kuin toiset. Lisäksi kiinteitä biopolttoaineita käytettäessä jotkut poltto-ominaisuudet voivat heiketä esim. verrattuna maakaasun polttoon. Biopolttoaineiden lisäämisellä kuitenkin päästään irti riippuvuudesta fossiilisiin polttoaineisiin kuten öljyyn ja maakaasuun. Investointeja tehdessä on vaikea sanoa suoraan, mikä vaihtoehto on paras tapa tuottaa kaukolämpöä. Investointipäätöksiä tehdessä päätökseen vaikuttaa se, mitä tuotannon ominaispiirteitä painotetaan eniten.

Uudisrakennusalueen lämmitysratkaisujen valinta – tulevaisuuden haasteet ja niihin vastaaminen

Matalaenergiarakentaminen asettaa uudenlaisia haasteita ja mahdollisuuksia lämpöenergian tuotannolle. Lämmitysjärjestelmien mitoitustehot eivät laske samassa suhteessa kuin lämmitysenergiankulutus, mikä suosii alhaisia investointeja muuttuvien kulujen kustannuksella. Työssä tutkittiin viittä vaihtoehtoista tapaa tuottaa kohdealueen rakennuskannan vuotuinen lämpöenergiantarve. Kohdealue koostui pääasiallisesti matalaenergiakerrostaloista. Neljä vaihtoehtoa perustui kaukolämpöön ja yksi matalaenergiaverkkoon varustettuna kiinteistökohtaisilla lämpöpumpuilla. Lähialueen jätevedenpuhdistamolle sijoitettu keskitetty lämpöpumppuratkaisu muodostui kokonaiskustannuksiltaan edullisimmaksi vaihtoehdoksi tuottaa kohdealueen rakennuskannan lämpöenergiantarve. Haketta polttoaineenaan käyttävä pien-CHPlaitos omasi vastaavasti pienimmän hiilijalanjäljen, mutta oli kustannusrakenteeltaan epäedullinen. Kohdealue ja vaihtoehtoiset lämmitysjärjestelmät mallinnettiin GaBi 4.3 elinkaarimallinnusohjelmistolla vaihtoehtojen hiilijalanjälkien selvittämiseksi.

Kuumailmapolttolaitteiston numeerinen virtausmallinnus

Tämä diplomityö perustuu Lappeenrannan teknillisen yliopiston Uusiutuvien energiajärjestelmien laboratorion koelaitteistoon, jolla tutkitaan voimakkaan savukaasunkierrätyksen ja kuumailmapolton soveltuvuutta pienen kokoluokan energiantuotantoprosesseihin. Työn teoriaosassa esitellään tavanomaisesta palamisesta eroavaa kuumailmapolttoa ja tarkastellaan sen ominaisuuksia. Myös työssä käytetyn tutkimusmenetelmän, numeerisen virtauslaskennan, periaatteita ja ominaisuuksia tarkastellaan. Työssä tutkitaan numeerisella virtausmallinnuksella kuumailmapolttolaitteiston virtauskentän käyttäytymistä, kun takaisin tulipesään kierrätettävän savukaasun määrä sekä tulipesän lämpöhäviöiden suuruus vaihtelevat. Virtauskentän tarkastelu on tärkeää, sillä palamisilman ja kierrätetyn savukaasun täytyy sekoittua kuumailmapolton aikaansaamiseksi. Työn virtausmallinnus suoritettiin Finflo-virtausratkaisijalla kaksiulotteisena palamisreaktioita mallintamatta. Vaikka työssä käytetyt mallit olivat kaksiulotteisia ja niissä käytettiin yksinkertaistuksia, virtausten käyttäytymisestä tulipesässä saatiin olennaista tietoa, jota voidaan mahdollisesti hyödyntää jatkotutkimuksissa.

Sähköisten hankintamenettelyjen taloudelliset yritysvaikutukset

Pro gradu -tutkielmassa tutkitaan julkisissa hankinnoissa käyttöön otettavien uusien sähköisten menettelyjen, sähköisen huutokaupan ja dynaamisen hankintajärjestelmän, yritysvaikutuksia. Ydintutkimustehtävänä on tutkia, millaisia taloudellisia vaikutuksia sähköisillä menettelyillä tulee olemaan yrityksiin niiden tarjotessa palveluita tai tavaroita julkiselle sektorille ja mitkä ovat sähköisten menettelyjen käytön motiivit. Tutkielman teoriaosa on pohja empiiriselle tutkimukselle, jossa aineistona on käytetty suppeaa kyselytutkimusta, haastatteluja ja lisäksi materiaalia on tuotettu analysoimalla hallinnollisten kustannusten määrää sähköisissä hankintamenettelyissä. Yritysvaikutusten arvioinnissa tarkasteltiin sähköisten hankintamenettelyjen käytön motiiveja. Motiiveiksi tunnistettiin tehokkuuden tavoittelu, kustannussäästöt, ajankäytön ja henkilöresurssien käytön tehostaminen sekä avoimuus. Tutkimuksessa onnistuttiin todentamaan edellä mainittuja tekijöitä taloudellisilla malleilla. Määrälliset ja laadulliset tutkimustulokset osoittavat kokonaisuudessaan tuloksellisella tavalla sähköisten hankintamenettelyjen käytön motiiveita ja vaikutuksia yrityksiin. Sähköisillä hankintamenettelyillä voidaan perustellusti tehostaa hankintaprosessia ja saavuttaa kustannussäästöjä. Monia yleisiä yritysten julkisiin hankintoihin pääsyn esteinä pitämiä seikkoja voitaisiin vähentää tai poistaa käyttämällä sähköisiä hankintoja. Sähköistä huutokauppaa ja dynaamista hankintajärjestelmää koskevan lainsäädännön luodessa puitteet menettelyiden käytölle, tulee menettelyjen käyttöönoton motiivien ja kannustimien riittävyyttä seurata. Hallinnollisten kustannusten väheneminen ja muiden esteiden pieneneminen ei välttämättä synnytä pysyvää kannustinvaikutusta, vaan hankintaprosessia tulee pyrkiä sähköistämään kokonaisvaltaisesti myös muissa hankintalain mukaisissa hankintamenettelyissä ja kilpailuttamisen ulkopuolisissa hankinnan osa-alueissa kuten laskuttaminen, maksatus ja tilaus.

Enhancement of water removal in the press section

The effectiveness of water removal on press section is very important for a paper and board machine’s functioning, efficiency and economy. Today, the most effective method for wet pressing is shoe press technology. Metso has carried out a number of studies concerning anew type of water removal method for a press section, which has also been patented. These studies include rough sketches and some test runs. These issues form the basis of this thesis. The objective of this work was to gather together information for a new and enhanced waterremoval method for a press section by studying the functioning of the device andcarrying out test runs. This method is referred to here as Hydronip. The main goal was tobuild a functional test site which fulfills all the necessary requirements and has all thenecessary information gathering devices. The design process was carried out by emphasizing the safety aspects. The goal was also to gather together information about the nip structure in running conditions, the seal function, and to carry out the nip tests with paper or board wads. This thesis consists of a theory part, the design and construction of the test site, and carrying out test runs through information gathering. The theory part consists of the principals of water removal from a press section, Hydronip construction, and the requirements for the test place. The safety aspects were taken into account especially in test runs, but also in the assembly stages. The design and construction of the test site includes the selection of equipment and surroundings that are needed for managing the test runs in the best possible way at certain premises. The test site included the equipment that was already on the premises. Some equipment could be used as it was but some equipment had to be manufactured or modified from existing equipment. A functional test site with information gathering devices was accomplished as a result of thethesis. Test runs demonstrated that the Hydronip concept is, at least on a small scale,functional. Short-term tests for seal functioning showed that the seal can be lubricatedsufficiently under different kinds of nip load situations. Wad tests demonstrated that the metal belt is durable against different sizes of external particles. The seal also endured wad tests even though the pressure impacts impaired the lubrication. MTS tests showing dry content increases, combined with a rough cost calculation and the basic function of the machine in test runs, show that with some further study Hydronip could be a promising new product for water removal from a paper or board machine’s press section.

Structural aspects and floristic similarity among tropical dry forest fragments with different management histories in northern Minas Gerais, Brazil

In order to produce useful knowledge to the initiatives of protection and management of forest fragments, more specifically for tropical dry forests which suffer with frequent anthropic activities, and due to the lack of specific studies, this article aimed describe the structure and the floristic similarity among three areas of dry forest with different management histories. The study was developed in Capitão Enéas municipality, Northern Minas Gerais, Brazil, where three fragments were evaluated, being one in regeneration for 30 years, another submitted to occasional fire and the third with selective cut in small scale. The sampling was developed through the point quarter method considering all the alive phanerophyte individuals with circumference at breast height (CBH) > 15 cm. In the three fragments, 512 individuals, distributed in 60 species, 47 genera, and 23 families were sampled. The most representative families were Fabaceae (26), Anacardiaceae (4), Bignoniaceae (3) and Combretaceae (3). However, fourteen families were represented by only one species. Only eight species were common to all fragments - Myracrodruon urundeuva standed out with 26.9% of all sampled individuals - while a great number of species were exclusive of each fragment. The floristic and structural differences between the fragments are possibly related to the history and intensity of management in each area besides the topography variations and the presence or absence of limestone outcrops. These results show the importance of each fragment, indicating that the loss of anyone would cause negative impacts on the regional flora and consequently to the associated biodiversity.

Energiantuotantovaihtoehtojen vertailu, Jousenpuiston uusi asuinalue

Tämän diplomityön tavoitteena oli vertailla paikallisia energiantuotantovaihtoehtoja eri-tyisesti lämmöntuotantoon painottuen. Tarkastelu sovitettiin uuden matalaenergiarakentamista vastaavan kerrostaloasuinalueen tarpeisiin. Näkökulmana olivat sekä taloudellisuus että hiilidioksidipäästöt. Yksityiskohtaisemman tarkastelun kohteena olivat maalämpö, alueellinen biolämpölaitos sekö alueellinen pien-CHP-laitos. Perusvaihtoehtona tutkittiin kaukolämpöä. Kaikkiin vaihtoehtoihin kuului myös kapasiteetiltaan rajoitettu jäähdytys. Tulosten mukaan kokonaistaloudellisin vaihtoehto oli maalämpö yhdistettynä kaukolämpöön. Tässä vaihtoehdossa peruslämpö tuotetaan maalämmöllä, mutta huippu-lämpöön sekä käyttöveden lämmitykseen käytetään kaukolämpöä. Ratkaisulla saadaan aikaan myös päästövähennyksiä kaukolämpöön verrattuna. Tulosten mukaan pienimmät päästöt olivat pien-CHP-biovoimalaitoksella. Toisaalta nykyisillä sähkön myyntihinnoilla pienimuotoinen yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto ei pysty kilpailemaan kustannusrakenteensa puolesta muiden tutkittujen vaihtoehtojen kanssa.

Bioenergia – verkoston operatiivinen ja strateginen kehittäminen

Nykypäivän entisestään kovenevassa globaalissa liiketoimintaympäristössä jatkuvan ja pitkäaikaisen kilpailukyvyn ylläpitämiseen ja kehittämiseen vaaditaan laajalti kyvykkyyksiä, kompetensseja ja erilaisia resursseja. Etenkään pienet yritykset eivät pysty vastaamaan nykypäivän liiketoiminnan vaatimuksiin ja tavoitteisiin, jolloin ne tarvitsevat osaamista ja resursseja ulkopuolisilta toimijoilta, jopa mahdollisilta kilpailijoiltaan. Painotus on kilpailutilanteessa siirtynyt yksittäisistä yrityksistä verkostojen välisiksi turnauksiksi liiketoiminnan armottomilla pelikentillä. Diplomityö pohjautuu Lappeenrannan teknillisen yliopiston tutkimuskeskuksessa (TBRC) toteutettuun moniosaiseen tutkimukseen lämpöliiketoiminnan verkostorakenteista ja niiden ominaisuuksista. Tavoitteena on yleisen tietouden kasvattaminen pienten lämpölaitosalan toimijoiden verkostorakenteista, niiden eroista ja tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksista. Pääpaino diplomityössä on juuri verkostojen kuvaamisella ja tietouden kasvattamisella, mutta myös rakenteiden ja toimintojen kehittämisessä vertikaalisen ja horisontaalisen verkostokehityksen viitekehyksen avulla, huomioiden operatiiviset ja strategiset tarpeet kilpailukyvyn ylläpitämisessä. Tutkimuksessa tunnistettiin huomattavia eroavaisuuksia lämpölaitosten toiminta-tavoissa sekä verkostorakenteissa ja niissä tapahtuvissa transaktioissa. Kirjallisuudessa esitettyjä onnistuneiden ja tehokkaasti toimivien verkostojen ominaisuuksien korrelaatioita lämpöliiketoiminnan operatiivisiin ja strategisiin toimintoihin vertaillaan tarkoitukseen muokatulla laadun talo -matriisilla. Tärkeimmiksi tulevaisuuden kehityskohteiksi analyysien perusteella havaittiin resurssien ja tietotaidon tehokkaamman jakamisen, yhteistyösuhteiden laajuuksien ja lukumäärien kasvattamisen sekä yhteistyösuhteiden strategisuuden lisäämisen.