Pollen record of sediment core GeoB1008-3 from the Congo fan

Palynological investigation of the marine core, GeoB1008-3, from near the mouth of the Congo river (6°35.6'S/10°19.1'E), provides information about the changes in vegetation and climate in West Equatorial Africa during the last 190 ka. The pollen diagram is divided into zones 1-6 which are considered to correspond in time with the marine isotope stages 1-6. Oscillations in temperature and moisture are indicated during the cold stage 6. During stage 5, two cooler periods (5d and 5b) can be shown with an expansion of Podocarpus forests to lower elevations on the expense of lowland rain forest. Extended mangrove swamps existed along the coast in times of high sea level (stages 5 and 1).

Geochemistry of sediment cores GeoB4901-3 and GeoB4901-8 from the southern flank of the Niger Fan

Time series of terrigenous source elements (Al, K, Ti, Zr) from core GeoB4901-8 recovered from the deep-sea fan of the Niger River record variations in riverine sediment discharge over the past 245,000 yr. Although the flux rates of all the elements depend on physical erosion, which is mainly controlled by the extent of vegetation coverage in central Africa, element/Al ratios reflect conditions for chemical weathering in the river basin. Maximum sediment input to the ocean occurs during cold and arid periods, when precipitation intensity and associated freshwater runoff are reduced. High carbonate contents during the same periods indicate that the sediment supply has a positive effect on river-induced marine productivity. In general, variations in the terrestrial signals contain a strong precessional component in tune with changes in low-latitude solar radiation. However, the terrestrial signal lags the insolation signal by several thousand years. K/Al, Ti/Al, and Zr/Al records reveal that African monsoonal precipitation depends on high-latitude forcing. We attribute the shift between insolation cycle and river discharge to the frequently reported nonlinear response of African climate to primary orbital configurations, which may be caused by a complex interaction of the secondary control parameters, such as surface albedo and/or thermohaline circulation.

Late Holocene diatom abundaces in sediment core HC-11

The study of diatoms in core HC11 collected from the southwestern part of Chukchi Sea, allowed to distinguish 3 diatoms ecological zones, reflecting paleoenvironmental changes during the last 2300 years. The sediment age was based on the sedimentation rates, determined by 210Pb and radiocarbon dating of mollusk shells. The environmental changes of Chukchi Sea revealed by examination of diatoms correlates with global climate changes - the warming of the early and middle Subatlantic and cooling of the late Subatlantic (Little Ice Age). Warming early and middle Subatlantic in the Chukchi Sea was probably stronger than the warming of the late 20th century and was not accompanied by significant changes in sea level.

Adaptación del sector turístico al cambio climático en España. La importancia de las acciones a escala local y en empresas turísticas

El 5º Informe del IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático, 2014) señala que el turismo será una de las actividades económicas que mayores efectos negativos experimentará en las próximas décadas debido al calentamiento térmico del planeta. En España, el turismo es una fuente principal de ingresos y de creación de puestos de trabajo en su economía. De ahí que sea necesaria la puesta en marcha de medidas de adaptación a la nueva realidad climática que, en nuestro país, va a suponer cambios en el confort climático de los destinos e incremento de extremos atmosféricos. Frente a los planes de adaptación al cambio climático en la actividad turística, elaborados por los gobiernos estatal y regional, que apenas se han desarrollado en España, la escala local muestra interesantes ejemplos de acciones de adaptación al cambio climático, desarrolladas tanto por los municipios (energía, transporte, vivienda, planificación urbanística) como por la propia empresa turística (hoteles, campings, apartamentos). Medidas de ahorro de agua y luz, fomento del transporte público y de las energías limpias, creación de zonas verdes urbanas y adaptación a los extremos atmosféricos destacan como acciones de mitigación del cambio climático en los destinos turísticos principales de nuestro país.

Electrochemical RNA genosensors for toxic algal species: enhancing selectivity and sensitivity

Harmful algal blooms (HABs) are becoming more frequent as climate changes, with tropical species moving northward. Monitoring programs detecting the presence of toxic algae before they bloom are of paramount importance to protect aquatic ecosystems, aquaculture, human health and local economies. Rapid and reliable species identification methods using molecular barcodes coupled to biosensor detection tools have received increasing attention over the past decade as an alternative to the impractical standard microscopic counting-based techniques. This work reports on a PCR amplification-free electrochemical genosensor for the enhanced selective and sensitive detection of RNA from multiple Mediterranean toxic algal species. For a sandwich hybridization (SHA), we designed longer capture and signal probes for more specific target discrimination against a single base-pair mismatch from closely related species and for reproducible signals. We optimized experimental conditions, viz., minimal probe concentration in the SHA on a screen-printed gold electrode and selected the best electrochemical mediator. Probes from 13 Mediterranean dinoflagellate species were tested under optimized conditions and the format further tested for quantification of RNA from environmental samples. We not only enhanced the selectivity and sensitivity of the state-of-the-art toxic algal genosensors but also increased the repertoire of toxic algal biosensors in the Mediterranean, towards an integral and automatic monitoring system.

Electrochemical RNA genosensors for toxic algal species: enhancing selectivity and sensitivity

Harmful algal blooms (HABs) are becoming more frequent as climate changes, with tropical species moving northward. Monitoring programs detecting the presence of toxic algae before they bloom are of paramount importance to protect aquatic ecosystems, aquaculture, human health and local economies. Rapid and reliable species identification methods using molecular barcodes coupled to biosensor detection tools have received increasing attention over the past decade as an alternative to the impractical standard microscopic counting-based techniques. This work reports on a PCR amplification-free electrochemical genosensor for the enhanced selective and sensitive detection of RNA from multiple Mediterranean toxic algal species. For a sandwich hybridization (SHA), we designed longer capture and signal probes for more specific target discrimination against a single base-pair mismatch from closely related species and for reproducible signals. We optimized experimental conditions, viz., minimal probe concentration in the SHA on a screen-printed gold electrode and selected the best electrochemical mediator. Probes from 13 Mediterranean dinoflagellate species were tested under optimized conditions and the format further tested for quantification of RNA from environmental samples. We not only enhanced the selectivity and sensitivity of the state-of-the-art toxic algal genosensors but also increased the repertoire of toxic algal biosensors in the Mediterranean, towards an integral and automatic monitoring system.

Late Pliocene and Quaternary Eurasian locust infestations in the Canary Archipelago

[EN] The Canary Archipelago has long been a sensitive location to record climate changes of the past. Interbedded with its basalt lavas are marine deposits from the principal Pleistocene interglacials, as well as aeolian sands with intercalated palaeosols. The palaeosols contain African dust and innumerable relict egg pods of a temperate-region locust (cf. Dociostaurus maroccanus Thunberg 1815). New ecological and stratigraphical information reveals the geological history of locust plagues (or infestations) and their palaeoclimatic significance.

A bio-coke for anode production and the manufacturing method thereof

Dans l’industrie de l’aluminium, le coke de pétrole calciné est considéré comme étant le composant principal de l’anode. Une diminution dans la qualité du coke de pétrole a été observée suite à une augmentation de sa concentration en impuretés. Cela est très important pour les alumineries car ces impuretés, en plus d’avoir un effet réducteur sur la performance des anodes, contaminent le métal produit. Le coke de pétrole est aussi une source de carbone fossile et, durant sa consommation, lors du processus d’électrolyse, il y a production de CO2. Ce dernier est considéré comme un gaz à effet de serre et il est bien connu pour son rôle dans le réchauffement planétaire et aussi dans les changements climatiques. Le charbon de bois est disponible et est produit mondialement en grande quantité. Il pourrait être une alternative attrayante pour le coke de pétrole dans la fabrication des anodes de carbone utilisées dans les cuves d’électrolyse pour la production de l’aluminium. Toutefois, puisqu’il ne répond pas aux critères de fabrication des anodes, son utilisation représente donc un grand défi. En effet, ses principaux désavantages connus sont sa grande porosité, sa structure désordonnée et son haut taux de minéraux. De plus, sa densité et sa conductivité électrique ont été rapportées comme étant inférieures à celles du coke de pétrole. L’objectif de ce travail est d’explorer l’effet du traitement de chaleur sur les propriétés du charbon de bois et cela, dans le but de trouver celles qui s’approchent le plus des spécifications requises pour la production des anodes. L’évolution de la structure du charbon de bois calciné à haute température a été suivie à l’aide de différentes techniques. La réduction de son contenu en minéraux a été obtenue suite à des traitements avec de l’acide chlorhydrique utilisé à différentes concentrations. Finalement, différentes combinaisons de ces deux traitements, calcination et lixiviation, ont été essayées dans le but de trouver les meilleures conditions de traitement.

Dynamique d’une population faunique en expansion sous différents scénarios climatiques : le dindon sauvage (Meleagris gallopavo)

Les changements climatiques récents ont mené à l’expansion de la répartition de plusieurs espèces méridionales, mais ont aussi causé l’extinction locale d’espèces se retrouvant à la limite de leur tolérance environnementale. Ces populations en expansion peuvent favoriser différentes stratégies d’histoire de vie en répondant à différents facteurs limitants. Dans cette thèse, je vise à déterminer et quantifier l’effet du climat et des évènements extrêmes sur le cycle de vie complet d’une espèce en expansion (le dindon sauvage) pour comprendre les changements au niveau populationnel ainsi que les mécanismes impliqués dans l’expansion de la distribution d’une espèce. J’ai défini les évènements extrêmes de pluie, d’épaisseur de neige au sol et de température, comme un évènement dont la fréquence est plus rare que le 10e et 90e percentile. En utilisant l’approche « Measure-Understand-Predict » (MUP), j’ai tout d’abord suivi trois populations le long d’un gradient latitudinal de sévérité hivernale pour mesurer l’effet de variables météorologiques sur la dynamique des populations. La survie des dindons sauvages diminuait drastiquement lorsque l’accumulation de neige au sol dépassait 30 cm pour une période de 10 jours et diminuait également avec la température. Au printemps, la persistance de la neige affectait négativement le taux d’initiation de la nidification et l’augmentation de la pluie diminuait la survie des nids. Dans une deuxième étape, j’ai examiné l’impact des évènements climatiques extrêmes et des processus démographiques impliqués dans l’expansion du dindon, liés à la théorie des histoires de vie pour comprendre la relation entre la dynamique de ces populations en expansions avec le climat. J’ai démontré que la fréquence des évènements extrêmes hivernaux et, d’une façon moins importante, les évènements extrêmes estivaux limitaient l’expansion nordique des dindons sauvages. J’ai appuyé, à l’aide de données empiriques et de modélisation, les hypothèses de la théorie classique des invasions biologiques en montrant que les populations en établissement priorisaient les paramètres reproducteurs tandis que la survie adulte était le paramètre démographique affectant le plus la dynamique des populations bien établies. De plus, les populations les plus au nord étaient composées d’individus plus jeunes ayant une espérance de vie plus faible, mais avaient un potentiel d’accroissement plus élevé que les populations établies, comme le suggère cette théorie. Finalement, j’ai projeté l’impact de la récolte sur la dynamique des populations de même que le taux de croissance de cette espèce en utilisant les conditions climatiques futures projetées par les modèles de l’IPCC. Les populations en établissement avaient un taux de récolte potentiel plus élevé, mais la proportion de mâles adultes, possédant des caractéristiques recherchées par les chasseurs, diminuait plus rapidement que dans les populations établies. Dans le futur, la fréquence des évènements extrêmes de pluie devrait augmenter tandis que la fréquence des évènements extrêmes de température hivernale et d’accumulation de neige au sol devraient diminuer après 2060, limitant probablement l’expansion nordique du dindon sauvage jusqu’en 2100. Cette thèse améliore notre compréhension des effets météorologiques et du climat sur l’expansion de la répartition des espèces ainsi que les mécanismes démographiques impliqués, et nous a permis de prédire la probabilité de l’expansion nordique de la répartition du dindon sauvage en réponse aux changements climatiques.

Influence du climat, de la disponibilité des ressources et de la taille des populations sur la phénologie et les patrons de migration du caribou migrateur, "Rangifer tarandus"

De nombreuses populations migratrices sont actuellement en déclin. Les changements climatiques entrainent des modifications dans les habitats des espèces migratrices et la phénologie des processus naturels, lesquels se répercutent sur la migration, une période critique pour ces espèces. Comprendre comment les variables environnementales et climatiques affectent la phénologie et les patrons de migration est donc crucial. Ma thèse s’intéresse à l’impact du climat, des ressources alimentaires et de la compétition sur les migrations printanières et automnales des caribous migrateurs, Rangifer tarandus, des troupeaux Rivière-George (TRG) et Rivière-aux-Feuilles (TRF) du Nord-du-Québec et du Labrador. Le premier volet de ma thèse propose une approche objective, basée sur la détection des changements dans la structure des déplacements saisonniers, pour identifier les dates de départ et arrivée en migration. Validée à l’aide de trajets simulés, elle a été appliquée aux migrations printanières et automnales de femelles caribous. Le second volet porte sur l’impact des conditions environnementales sur la phénologie des migrations de printemps et d’automne. Il montre que la phénologie de la migration est principalement affectée par les conditions climatiques rencontrées lors de la migration, les conditions d’enneigement affectant notamment les coûts des déplacements. Au printemps, les caribous subissent des conditions défavorables lorsque la fonte des neiges est précoce. À l’automne, ils semblent ajuster leurs déplacements et migrent plus vite quand la neige débute tôt pour limiter les coûts de déplacement dans une neige profonde. Le troisième volet porte sur les patrons de migration à l’automne et montre que ceux-ci sont affectés essentiellement par une compétition intra- et inter-troupeaux pour les aires d’hivernages. Les caribous du TRG répondent à une augmentation de la compétition sur les aires les plus proches de l’aire de mise bas, liée à une taille de population élevée, en migrant préférentiellement vers les aires les plus éloignées. L’utilisation des aires hivernales par les caribous du TRF est, quant à elle, contrainte par la présence et l’abondance du TRG, cette contrainte diminuant à mesure que le TRG décline et abandonne les migrations vers les aires d’hivernages communes aux deux troupeaux. Cette thèse améliore notre compréhension de l’influence des facteurs environnementaux sur la phénologie et les patrons de migration du caribou migrateur. Ces connaissances sont très utiles pour comprendre l’impact des changements climatiques et établir les plans de conservation pour les espèces migratrices.

Proposta de metodologia para certificação hídrica de edifícios residenciais

A presente dissertação tem como objetivo a elaboração de uma proposta de certificação hídrica para edifícios residenciais existentes e em fase de projeto. O desenvolvimento desta certificação incide essencialmente na poupança de água potável nos edifícios, demonstrando que o consumo excessivo da mesma poderá traduzir-se num problema no futuro. O uso eficiente da água assume cada vez mais uma importância acrescida. Neste trabalho enumeram-se alguns países da Europa que, devido a uma má gestão da sua água ou às alterações climáticas (como por exemplo, a diminuição da precipitação), se encontram ou poderão se encontrar em “stress hídrico”. É apresentado o Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água, fazendo-se referência aos principais objetivos do programa e às medidas propostas para redução de consumos, nomeadamente no setor urbano e em particular ao nível dos sistemas prediais e dos dispositivos em instalações residenciais. Com base nisto, são apresentados consumos e potenciais reduções com a implantação de equipamentos hidricamente eficientes e sistemas de aproveitamento de águas em algumas moradias. Após uma análise de sistemas de certificação da construção sustentável existentes, nacionais e internacionais, é apresentada uma proposta de certificação hídrica de edifícios residenciais. A proposta de certificação é apresentada com recurso a folhas de cálculo Excel.Assenta essencialmente na quantificação dos consumos dos equipamentos sanitários e cálculo do contributo dos sistemas de aproveitamento de águas, sejam cinzentas ou pluviais. À semelhança da certificação energética, a proposta de certificação hídrica faz uma comparação dos consumos da habitação em avaliação com um modelo criado de referência, propondo depois, algumas melhorias que o consumidor pode adotar para melhorar a eficiência da sua residência.

Alteração climática dos índices de estabilidade na Peninsula Iberica

Este trabalho tem como objetivo a comparação da intensidade, frequência e distribuição de um conjunto de índices de estabilidade atmosférica simulados entre o clima histórico (1986-2005) e um cenário climático (2081-2100) na Península Ibérica. Considerou-se o cenário de emissão de gases RCP8.5. Estes índices avaliam a instabilidade atmosférica que é um elemento fundamental e percursor no desenvolvimento de tempestades. Através dos seus valores limite, é possível estimar alterações na probabilidade de ocorrência de eventos extremos que se poderão desenvolver no clima futuro, relativamente ao histórico. Primeiro, utilizou-se um conjunto de simulações do WRF com dois forçamentos: reanálises do ERA-Interim e um modelo do Max Planck Institute. De seguida, foram calculados diferentes índices de estabilidade. A validação do modelo consistiu no cálculo das médias sazonais, da sua diferença e das respetivas PDFs dos índices simulados pelo WRF-MPI e WRF-ERA. Verifica-se uma sobrestimação do CAPE, SHR6km (vento de corte) e SWEAT simulados pelo WRF-MPI. No entanto, nos campos dos índices simulados pelos dois forçamentos para o período histórico, verifica-se que os padrões espaciais são semelhantes apesar das diferenças na intensidade. Como as alterações climáticas dos índices são avaliadas através de diferenças, estas discrepâncias não invalidam a utilização do modelo no futuro. Posteriormente foram estudadas as alterações climáticas dos índices através da comparação entre o clima histórico e futuro. Estima-se um aumento da intensidade do CAPE e uma diminuição (aumento) da frequência de eventos com intensidade reduzida (elevada). Estas alterações são robustas no verão e outono. Também é esperado um aumento da intensidade do SHR6km na primavera e inverno tal como da frequência de SHR6km elevado nestas estações e uma redução da intensidade e da frequência de eventos com SHR6km elevado nas restantes. Haverá um possível aumento robusto da intensidade do SWEAT no verão e outono, bem como da frequência destes valores. Concluindo, será provável um aumento da frequência dos ambientes favoráveis ao desenvolvimento de tempestades, devido a uma maior intensidade e probabilidade de ocorrência de valores extremos do CAPE e do SWEAT. No entanto, a redução do SHR6km, poderá diminuir a organização das tempestades e o seu tempo de vida.

Transcriptomic comparison between two Vitis vinifera L. varieties (Trincadeira and Touriga Nacional) in abiotic stress conditions

Predicted climate changes announce an increase of extreme environmental conditions including drought and excessive heat and light in classical viticultural regions. Thus, understanding how grapevine responds to these conditions and how different genotypes can adapt, is crucial for informed decisions on accurate viticultural actions. Global transcriptome analyses are useful for this purpose as the response to these abiotic stresses involves the interplay of complex and diverse cascades of physiological, cellular and molecular events. The main goal of the present work was to evaluate the response to diverse imposed abiotic stresses at the transcriptome level and to compare the response of two grapevine varieties with contrasting physiological trends, Trincadeira (TR) and Touriga Nacional (TN).

Produção e purificação de biogás utilizando microalga spirulina sp. LEB-18

O crescimento da população mundial e a tentativa de substituição parcial dos combustíveis fósseis por novas fontes de energia têm levado a uma maior atenção quanto à possível escassez de alimentos e a carência de grandes áreas disponíveis para agricultura. Microalgas, por meio do metabolismo fotossintético, utilizam energia solar e gás carbônico como nutrientes para o crescimento. A microalga Spirulina pode ser utilizada como suplemento alimentar, na biofixação de CO2, como fonte de biocombustíveis e no tratamento de efluentes. A digestão anaeróbia da biomassa microalgal produz biogás e os resíduos deste processo podem ser utilizados como substrato para novos cultivos da microalga. O objetivo deste trabalho foi estudar a conversão de Spirulina sp. LEB-18 em biogás em escala piloto e produzir biomassa microalgal utilizando os efluentes bicarbonato e dióxido de carbono do processo anaeróbio como fonte de nutrientes. Spirulina foi utilizada como substrato na digestão anaeróbia para produção de biogás em escala piloto sob temperaturas variáveis (12- 38 °C). Efluente do processo anaeróbio foi adicionado (20 %, v/v) como fonte de carbono no cultivo da microalga para avaliar o crescimento e a composição da biomassa. A seguir foi avaliada a capacidade da microalga de remover CO2 presente no biogás através de biofixação para obtenção do biocombustível purificado. O biogás produzido sob as diferentes temperaturas apresentou entre 72,2 e 74,4 % de CH4, quando realizado nas temperaturas 12 a 21 °C e 26 a 38 °C, respectivamente. A redução na temperatura do processo anaeróbio provocou um decréscimo na conversão de biomassa em biogás (0,30 para 0,22 g.g-1 ), ocorrendo dentro da faixa adequada e segura para as bactérias metanogênicas (pH 6,9; alcalinidade entre 1706,0 e 2248,0 mg.L-1 CaCO3 e nitrogênio amoniacal 479,3 a 661,7 mg.L-1 ). Os cultivos de Spirulina sp. LEB-18 em efluente anaeróbio contendo 20 % (v/v) e meio Zarrouk modificado (NaHCO3 2,8 e 5,3 g.L-1 ) apresentaram velocidade específica máxima de crescimento entre 0,324 e 0,354 d-1 , produtividade volumétrica entre 0,280 e 0,297 g.L-1 .d-1 e produtividade areal entre 14,00 e 14,85 g.m-2 .d-1 , sem diferenças significativas (p > 0,05) entre as diferentes condições estudadas. Lipídios variaram entre 4,9 e 5,0 % com proporção de ácido linoleico maximizada nos meios com efluente e ácido alfa-linolênico reduzida nesses meios em comparação ao meio Zarrouk completo. Nos ensaios para avaliar a capacidade da microalga Spirulina sp. LEB-18 de remover CO2 contaminante no biogás, as máximas concentrações celulares e produtividades de biomassa variaram, respectivamente, entre 1,12 e 1,24 g.L-1 e 0,11 e 0,14 g.L-1 .d-1 , não apresentando diferenças significativas (p > 0,05) entre os ensaios. A maior fixação diária total (FDT) de dióxido de carbono obtida foi 58,01 % (v/v) em cultivos com adição de biogás contendo 25 % (v/v) CO2. Obteve-se biogás com 89,5 % (v/v) de CH4 após injeção em cultivos de Spirulina, no qual aproximadamente 45 % (v/v) do CO2 injetado foi fixado pela microalga, gerando biomassa para diversas aplicações e biogás purificado.