Report on a special investigation of the Benton County Conservation Department for the period June 1, 2010 through November 7, 2011

Report on a special investigation of the Benton County Conservation Department for the period June 1, 2010 through November 7, 2011

The genetic structure of metapopulations and conservation biology.

A range of models describing metapopulations is surveyed and their implications for conservation biology are described. An overview of the use of both population genetic elements and demographic theory in metapopulation models is given. It would appear that most of the current models suffer from either the use of over-simplified demography or the avoidance of selectively important genetic factors. The scale for which predictions are made by the various models is often obscure. A conceptual framework for describing metapopulations by utilising the concept of fitness of local populations is provided and some examples are given. The expectation that any general theory, such as that of metapopulations, can make useful predictions for particular problems of conservation is examined and compared with the prevailing 'state of the art' recommendations.

Outpatient Quick Diagnosis Units for the evaluation of suspected severe diseases: an observational, descriptive study

Background: Hospitals in countries with public health systems have recently adopted organizational changes to improve efficiency and resource allocation, and reducing inappropriate hospitalizations has been established as an important goal. AIMS: Our goal was to describe the functioning of a Quick Diagnosis Unit in a Spanish public university hospital after evaluating 1,000 consecutive patients. We also aimed to ascertain the degree of satisfaction among Quick Diagnosis Unit patients and the costs of the model compared to conventional hospitalization practices. DESIGN: Observational, descriptive study. METHODS: Our sample comprised 1,000 patients evaluated between November 2008 and January 2010 in the Quick Diagnosis Unit of a tertiary university public hospital in Barcelona. Included patients were those who had potentially severe diseases and would normally require hospital admission for diagnosis but whose general condition allowed outpatient treatment. We analyzed several variables, including time to diagnosis, final diagnoses and hospitalizations avoided, and we also investigated the mean cost (as compared to conventional hospitalization) and the patients' satisfaction. RESULTS: In 88% of cases, the reasons for consultation were anemia, anorexia-cachexia syndrome, febrile syndrome, adenopathies, abdominal pain, chronic diarrhea and lung abnormalities. The most frequent diagnoses were cancer (18.8%; mainly colon cancer and lymphoma) and Iron-deficiency anemia (18%). The mean time to diagnosis was 9.2 days (range 1 to 19 days). An estimated 12.5 admissions/day in a one-year period (in the internal medicine department) were avoided. In a subgroup analysis, the mean cost per process (admission-discharge) for a conventional hospitalization was 3,416.13 Euros, while it was 735.65 Euros in the Quick Diagnosis Unit. Patients expressed a high degree of satisfaction with Quick Diagnosis Unit care. CONCLUSIONS: Quick Diagnosis Units represent a useful and cost-saving model for the diagnostic study of patients with potentially severe diseases. Future randomized study designs involving comparisons between controls and intervention groups would help elucidate the usefulness of Quick Diagnosis Units as an alternative to conventional hospitalization.

The hourglass and the early conservation models--co-existing patterns of developmental constraints in vertebrates.

Developmental constraints have been postulated to limit the space of feasible phenotypes and thus shape animal evolution. These constraints have been suggested to be the strongest during either early or mid-embryogenesis, which corresponds to the early conservation model or the hourglass model, respectively. Conflicting results have been reported, but in recent studies of animal transcriptomes the hourglass model has been favored. Studies usually report descriptive statistics calculated for all genes over all developmental time points. This introduces dependencies between the sets of compared genes and may lead to biased results. Here we overcome this problem using an alternative modular analysis. We used the Iterative Signature Algorithm to identify distinct modules of genes co-expressed specifically in consecutive stages of zebrafish development. We then performed a detailed comparison of several gene properties between modules, allowing for a less biased and more powerful analysis. Notably, our analysis corroborated the hourglass pattern at the regulatory level, with sequences of regulatory regions being most conserved for genes expressed in mid-development but not at the level of gene sequence, age, or expression, in contrast to some previous studies. The early conservation model was supported with gene duplication and birth that were the most rare for genes expressed in early development. Finally, for all gene properties, we observed the least conservation for genes expressed in late development or adult, consistent with both models. Overall, with the modular approach, we showed that different levels of molecular evolution follow different patterns of developmental constraints. Thus both models are valid, but with respect to different genomic features.

The role of the vacuolar H+ - ATPase in membrane fusion

RésuméLa H+-ATPase vacuolaire (V-ATPase) est un complexe enzymatique composé de deux secteurs multimériques (VQ et Vi) dont l'association dans la cellule est réversible. Le secteur intramembranaire de la V-ATPase (V0) interagit physiquement avec des protéines SNARE et stimule la fusion homotypique des vacuoles de la levure (lysosomes), la sécrétion de neurotransmetteurs et d'insuline, la fusion entre phagosome et lysosome ainsi que la sécrétion des corps multivésiculaires par un mécanisme inconnu. Dans cette étude j'ai identifié des résidues d'acides amines situés dans des sous-unités de V0 impliqués dans le mécanisme de fusion des vacuoles mais non essentiels pour l'acidification vacuolaire par la V-ATPase. j'ai utilisé un protocole de mutagenèse aléatoire pour produire des libraries de mutants des sous unités de V0. Ces libraries ont été analysées in vivo afin d'identifier des alleles qui permettent la translocation des protons mais produisent une vacuole fragmentée, phénotype indiquant un défaut dans la fusion membranaire. Les vacuoles des mutants ont été isolées et caractéisées en utilisant une grande variété d'outils biochimiques pour déterminer précisément l'impact des différentes mutations sur l'accomplissement d'événements clés du processus de fusion.J'ai identifié des mutations associées à des défauts spécifiques de la fusion dans plusieurs sous-unités de V0. Dans les protéolipides c, c' et c" ces mutations se concentrent dans la partie cytosolique des domaines transmembranaires. Elles renforcent les associations entre les secteurs de la V-ATPase et entre V0 et les SNAREs. Dans la fusion vacuolaire ces mutations permettent la formation de complexes SNAREs en trans mais inhibent l'induction de la fusion. Par contre, la deletion de la sous- unité d influence les étapes de la fusion qui précèdent la formation des complexes trans-SNAREs. Mes résultats démontrent que V0 joue des rôles différents dans plusieurs étapes de la fusion et que ces fonctions sont liées au système des SNAREs. Ils différencient génétiquement les activités de V0 dans la translocation des protons et dans la fusion et identifient de nombreux résidus importants pour la fusion vacuolaire. De plus, compte tenu de la grande conservation de sequence des protéolipides chez les eukaryotes les mutations identifiées dans cette l'étude apportent de nouvelles informations pour analyser la fonction de V0 dans des organismes multicellulaires pour lesquels la function catalytique de la V-ATPase est essentielle à la survie.Résumé pour le large publicLe transport de protéines et de membranes est important pour maintenir la fonction des organelles dans la cellule. Il s'excerce au niveau des vesicules. La fusion membranaire est un processus élémentaire de ce transport. Pour fusionner deux membranes, il faut la coordination de deux activités: le rapprochement et la déstabiiization des deux membranes. La collaboration d'un ensemble de proteins conservés chez les eukaryotes, est nécessaire pour catalyser ces activités. Les proteins SNAREs sont les protagonistes principaux dans la fusion membranaire. Néanmoins, d'autres protéines, comme des Rab-GTPases et des chaperonnes, sont nécessaires pour permettre ce phénomène de fusion. Toutes ces protéines sont temporairement associées avec les SNAREs et leur fonction dans la fusion membranaire est souvent directement liée à leur activité dans cette association. Le secteur transmembranaire V0 de la V-ATPase rnteragit avec des SNAREs et est essentiel pour la fusion dans une variété de systèmes modèles comme la mouche, la souris et la levure. Le secteur V0 est composé de six protéines différentes. Avec te secteur Va, qui réside dans le cytosol, il forme la V-ATPase dont la fonction principale est l'acidification des organelles par translocation des protons à travers la membrane par un mécanisme ressemblant à celui d'une pompe. V0joue un role dans la fusion membranaire, indépendamment de son activité catalytique liée au pompage des protons, et ce rôle est encore largement méconnu à ce jour. Le but de ma thèse était de mieux comprendre l'implication de V0 dans ce contexte.Pour étudier des activités liées à la V-ATPase, la levure est un excellent modèle d'étude car elle survie à une inactivation de l'enzyme alors que le meme traitement serait léthal pour des organismes multicellulaires. Dans ma thèse j'ai utilisé la fusion homotypique de la vacuole de levure comme système modèle pour étudier le rôle de V0 dans la fusion. J'ai muté des gènes qui encodent des sous- unités de V0 et les ai introduit dans des souches privées des gènes respectifs. Dans les librairies de souches portant différentes versions de ces gènes j'ai cherché des clones exprimant une V-ATPase intacte et fonctionnelle mais qui possèdent une vacuole fragmentée. Le plus souvent, une vacuole fragmentée indique un défaut dans la fusion vacuolaire. Dans les trois types de protéolipides qui composent un cylindre dans le secteur V0, j'ai trouvé des clones avec une vacuole fragmentée. Après avoir isolé les mutations responsable de ce type de morphologie vacuolaire, j'ai isolé les vacuoles de ces clones pour étudier leur activités dans différentes étapes de la fusion vacuolaire. Les résultats de ces analyses mettent en évidence une implication de V0 dans plusieurs étapes de la fusion vacuolaire. Certaines mutations sélectionnées dans mon étude inhibent une étape précoce de la fusion qui inclue la dissociation des complexes SNARE, tandis que d'autres mutations inhibent une étape tardive du processus de fusion qui inclue la transmission d'une force disruptive dans la membrane.AbstractThe membrane-integral V0 sector of the vacuolar H+-ATPase (V-ATPase) interacts with SNARE proteins. V0 stimulates fusion between yeast vacuoles (lysosomes) (Peters et al., 2001b), secretion of neurotransmitters and insulin (Hiesinger et al., 2005a, Sun-Wada et al., 2006a), phagosome-lysosome fusion (Peri and Nusslein-Volhard, 2008) and secretion of multivesicular bodies (Liegeois et al., 2006b) by a yet unknown mechanism. In my thesis, I identified sites in V0 subunits that are involved in yeast vacuole fusion but dispensable for the proton pumping by the V-ATPase. I randomly mutagenized V0 subunits and screened in vivo for mutant alleles that support proton pumping but cause fragmented vacuoles, a phenotype indicative of a fusion defect. Mutant vacuoles were isolated and analyzed in a cell-free system, allowing assay of key events in fusion, such as trans-SNARE pairing, lipid transition and fusion pore opening (Reese et al., 2005b).Mutants with selective fusion defects were found in several V0 subunits. In the proteolipids c, c' and c", critical mutations are concentated in the cytosolic half of the transmembrane domains. These mutations rendered the V-ATPase holoenzyme more stable and modulated V0-SNARE associations. In vacuole fusion critical proteolipid mutations permitted trans-SNARE pairing but impeded the induction of lipid flow between the membranes. Deletion of subunit d, by contrast, influenced early stages of fusion that precede trans-SNARE pairing. My results show that V0 acts in several steps of the fusion process and that its function is intimately connected to the SNARE system. They genetically separate the proton pump and fusion activities of V0 and identify numerous critical residues. Given the high sequence conservation of proteolipids in eukaryotic life, the identified mutations may be helpful in analyzing the fusion function of V0 also in mammalian cells, where V- ATPase pump function is essential for survival.

Iowa Wetland Management District: Environmental Assessment and Draft Comprehensive Conservation Plan

This Environmental Assessment documents the National Environmental Policy Act (NEPA) process for developing a Comprehensive Conservation Plan (CCP) for the Iowa Wetland Management District (WMD, district). In general, scoping reveals issues that drive alternative ways of managing the district. Implementation of each of those alternative management styles (including the No Action Alternative) may have different effects on the physical, biological, and socio-economic environment. Analysis of these effects reveals the “preferred” alternative, which constitutes the CCP. The CCP includes goals, objectives, and strategies for the district to guide overall management for the next 15 years. The Iowa WMD consists of scattered tracts of habitat (both wetland and upland grassland) known as Waterfowl Production Areas (WPAs). As of 2011, there are 75 WPAs in 18 counties in north-central Iowa totaling 24,712 acres in fee title primarily managed by the Iowa Department of Natural Resources (DNR). Even though district acquisition has only occurred in 18 counties to date, a larger 35-county boundary is approved. This boundary follows the historic range of the poorly drained Prairie Pothole Region (PPR) in Iowa, an area known for its waterfowl production. The district also includes 575 WPA acres and approximately 434 Farm Service Agency acres in conservation easements on private land. This plan was prepared with the intent that the strong partnership with the Iowa DNR will continue over the next 15 years.

Ma cure d'eau pour la guérison des maladies et la conservation de la santé (Ed. populaire) / par Séb. Kneipp,... ; [trad. de l'allemand par J. Bechtold qui signe le préambule]

Titre original : Meine Wasserkur

Ecological-economic optimization of biodiversity conservation under climate change

Substantial investment in climate change research has led to dire predictions of the impacts and risks to biodiversity. The Intergovernmental Panel on Climate Change fourth assessment report(1) cites 28,586 studies demonstrating significant biological changes in terrestrial systems(2). Already high extinction rates, driven primarily by habitat loss, are predicted to increase under climate change(3-6). Yet there is little specific advice or precedent in the literature to guide climate adaptation investment for conserving biodiversity within realistic economic constraints(7). Here we present a systematic ecological and economic analysis of a climate adaptation problem in one of the world's most species-rich and threatened ecosystems: the South African fynbos. We discover a counterintuitive optimal investment strategy that switches twice between options as the available adaptation budget increases. We demonstrate that optimal investment is nonlinearly dependent on available resources, making the choice of how much to invest as important as determining where to invest and what actions to take. Our study emphasizes the importance of a sound analytical framework for prioritizing adaptation investments(4). Integrating ecological predictions in an economic decision framework will help support complex choices between adaptation options under severe uncertainty. Our prioritization method can be applied at any scale to minimize species loss and to evaluate the robustness of decisions to uncertainty about key assumptions.

Niche, distribution and global change : modeling insights into biogeography and conservation biology Olivier Broennimann

RESUME Les évidences montrant que les changements globaux affectent la biodiversité s'accumulent. Les facteurs les plus influant dans ce processus sont les changements et destructions d'habitat, l'expansion des espèces envahissantes et l'impact des changements climatiques. Une évaluation pertinente de la réponse des espèces face à ces changements est essentielle pour proposer des mesures permettant de réduire le déclin actuel de la biodiversité. La modélisation de la répartition d'espèces basée sur la niche (NBM) est l'un des rares outils permettant cette évaluation. Néanmoins, leur application dans le contexte des changements globaux repose sur des hypothèses restrictives et demande une interprétation critique. Ce travail présente une série d'études de cas investiguant les possibilités et limitations de cette approche pour prédire l'impact des changements globaux. Deux études traitant des menaces sur les espèces rares et en danger d'extinction sont présentées. Les caractéristiques éco-géographiques de 118 plantes avec un haut degré de priorité de conservation sont revues. La prévalence des types de rareté sont analysées en relation avec leur risque d'extinction UICN. La revue souligne l'importance de la conservation à l'échelle régionale. Une évaluation de la rareté à échelle globale peut être trompeuse pour certaine espèces car elle ne tient pas en compte des différents degrés de rareté que présente une espèce à différentes échelles spatiales. La deuxième étude test une approche pour améliorer l'échantillonnage d'espèces rares en incluant des phases itératives de modélisation et d'échantillonnage sur le terrain. L'application de l'approche en biologie de la conservation (illustrée ici par le cas du chardon bleu, Eryngium alpinum), permettrait de réduire le temps et les coûts d'échantillonnage. Deux études sur l'impact des changements climatiques sur la faune et la flore africaine sont présentées. La première étude évalue la sensibilité de 227 mammifères africains face aux climatiques d'ici 2050. Elle montre qu'un nombre important d'espèces pourrait être bientôt en danger d'extinction et que les parcs nationaux africains (principalement ceux situé en milieux xériques) pourraient ne pas remplir leur mandat de protection de la biodiversité dans le futur. La seconde étude modélise l'aire de répartition en 2050 de 975 espèces de plantes endémiques du sud de l'Afrique. L'étude propose l'inclusion de méthodes améliorant la prédiction des risques liés aux changements climatiques. Elle propose également une méthode pour estimer a priori la sensibilité d'une espèce aux changements climatiques à partir de ses propriétés écologiques et des caractéristiques de son aire de répartition. Trois études illustrent l'utilisation des modèles dans l'étude des invasions biologiques. Une première étude relate l'expansion de la laitue sáuvage (Lactuca serriola) vers le nord de l'Europe en lien avec les changements du climat depuis 250 ans. La deuxième étude analyse le potentiel d'invasion de la centaurée tachetée (Centaures maculosa), une mauvaise herbe importée en Amérique du nord vers 1890. L'étude apporte la preuve qu'une espèce envahissante peut occuper une niche climatique différente après introduction sur un autre continent. Les modèles basés sur l'aire native prédisent de manière incorrecte l'entier de l'aire envahie mais permettent de prévoir les aires d'introductions potentielles. Une méthode alternative, incluant la calibration du modèle à partir des deux aires où l'espèce est présente, est proposée pour améliorer les prédictions de l'invasion en Amérique du nord. Je présente finalement une revue de la littérature sur la dynamique de la niche écologique dans le temps et l'espace. Elle synthétise les récents développements théoriques concernant le conservatisme de la niche et propose des solutions pour améliorer la pertinence des prédictions d'impact des changements climatiques et des invasions biologiques. SUMMARY Evidences are accumulating that biodiversity is facing the effects of global change. The most influential drivers of change in ecosystems are land-use change, alien species invasions and climate change impacts. Accurate projections of species' responses to these changes are needed to propose mitigation measures to slow down the on-going erosion of biodiversity. Niche-based models (NBM) currently represent one of the only tools for such projections. However, their application in the context of global changes relies on restrictive assumptions, calling for cautious interpretations. In this thesis I aim to assess the effectiveness and shortcomings of niche-based models for the study of global change impacts on biodiversity through the investigation of specific, unsolved limitations and suggestion of new approaches. Two studies investigating threats to rare and endangered plants are presented. I review the ecogeographic characteristic of 118 endangered plants with high conservation priority in Switzerland. The prevalence of rarity types among plant species is analyzed in relation to IUCN extinction risks. The review underlines the importance of regional vs. global conservation and shows that a global assessment of rarity might be misleading for some species because it can fail to account for different degrees of rarity at a variety of spatial scales. The second study tests a modeling framework including iterative steps of modeling and field surveys to improve the sampling of rare species. The approach is illustrated with a rare alpine plant, Eryngium alpinum and shows promise for complementing conservation practices and reducing sampling costs. Two studies illustrate the impacts of climate change on African taxa. The first one assesses the sensitivity of 277 mammals at African scale to climate change by 2050 in terms of species richness and turnover. It shows that a substantial number of species could be critically endangered in the future. National parks situated in xeric ecosystems are not expected to meet their mandate of protecting current species diversity in the future. The second study model the distribution in 2050 of 975 endemic plant species in southern Africa. The study proposes the inclusion of new methodological insights improving the accuracy and ecological realism of predictions of global changes studies. It also investigates the possibility to estimate a priori the sensitivity of a species to climate change from the geographical distribution and ecological proprieties of the species. Three studies illustrate the application of NBM in the study of biological invasions. The first one investigates the Northwards expansion of Lactuca serriola L. in Europe during the last 250 years in relation with climate changes. In the last two decades, the species could not track climate change due to non climatic influences. A second study analyses the potential invasion extent of spotted knapweed, a European weed first introduced into North America in the 1890s. The study provides one of the first empirical evidence that an invasive species can occupy climatically distinct niche spaces following its introduction into a new area. Models fail to predict the current full extent of the invasion, but correctly predict areas of introduction. An alternative approach, involving the calibration of models with pooled data from both ranges, is proposed to improve predictions of the extent of invasion on models based solely on the native range. I finally present a review on the dynamic nature of ecological niches in space and time. It synthesizes the recent theoretical developments to the niche conservatism issues and proposes solutions to improve confidence in NBM predictions of the impacts of climate change and species invasions on species distributions.

Investigar en organització educativa: algunes aportacions dels Estats Units

El progrés en el món científic es realitza fonamentalment per mitja d'una rigorosa investigació que va analitzant els diferents tópics i validant les hipótesis que es plantegen en el seu treball. Tots els camps de les Ciéncies de l'Educació tenen comunitats científiques que les estudien i publiquen els resultats de les investigacions. Però no tots els ambits frueixen de la mateixa dedicació.

The structure of Mediterranean rocky reef ecosystems across environmental and human gradients, and conservation implications

Historical exploitation of the Mediterranean Sea and the absence of rigorous baselines makes it difficult to evaluate the current health of the marine ecosystems and the efficacy of conservation actions at the ecosystem level. Here we establish the first current baseline and gradient of ecosystem structure of nearshore rocky reefs at the Mediterranean scale. We conducted underwater surveys in 14 marine protected areas and 18 open access sites across the Mediterranean, and across a 31-fold range of fish biomass (from 3.8 to 118 g m22). Our data showed remarkable variation in the structure of rocky reef ecosystems. Multivariate analysis showed three alternative community states: (1) large fish biomass and reefs dominated by non-canopy algae, (2) lower fish biomass but abundant native algal canopies and suspension feeders, and (3) low fish biomass and extensive barrens, with areas covered by turf algae. Our results suggest that the healthiest shallow rocky reef ecosystems in the Mediterranean have both large fish and algal biomass. Protection level and primary production were the only variables significantly correlated to community biomass structure. Fish biomass was significantly larger in well-enforced no-take marine reserves, but there were no significant differences between multi-use marine protected areas (which allow some fishing) and open access areas at the regional scale. The gradients reported here represent a trajectory of degradation that can be used to assess the health of any similar habitat in the Mediterranean, and to evaluate the efficacy of marine protected areas.

Marine and transitional Middle/Upper Eocenen units of the Southeastern Pyrenean Foreland Basin (NE Spain)

The stratigraphic basis of this work has allowed the use of larger foraminifers in the biostratigraphic characterisation of the new Shallow Benthic Zones (SBZ). This part of the volume presents a description of the sedimentary cycles formed by the transgressive-regressive systems of the Lutetian and Bartonian in the southeastern sector of the Ebro Foreland Basin. Concerning the Lutetian deposits studied in the Amer-Vic and Empordà areas, four sedimentary cycles have been characterised. The first and second are found within the Tavertet/Girona Limestone Formation (Reguant, 1967; Pallí, 1972), while the third and fourth cycles cover the Coll de Malla Marl Formation (Clavell et al., 1970), the Bracons Formation (Gich, 1969, 1972), the Banyoles Marl Formation (Almela and Ríos, 1943), and the Bellmunt Formation (Gich, 1969, 1972). In the Bartonian deposits studied in the Igualada area, two transgressive-regressive sedimentary cycles have been characterised in the Collbàs Formation (Ferrer, 1971), the Igualada Formation (Ferrer, 1971), and the Tossa Formation (Ferrer, 1971). The Shallow Benthic Zones (SBZs) recognised within the Lutetian are the following: SBZ 13, from the Early Lutetian, in the transgressive system of the first cycle; SBZ 14, from the Middle Lutetian, in the second cycle and the lower part of the transgressive system of the third cycle; SBZ 15, from the Middle Lutetian, in the remaining parts of the third system; SBZ 16, from the Late Lutetian, throughout the fourth cycle. The association of larger foraminifers in the first and second cycles of the Bartonian in the Igualada area has been used as the basis for the definition of SBZs 17 and 18 recognised in the Bartonian of the western Tethys.