Summary of physical properties on cores used for petrofabric analyses triaxial experiments at DSDP Leg 67 Holes

Deformation features within the cores are studied with a view towards elucidating the structure of the Middle America Trench along the transect drilled during Leg 67. Where possible, inferences are made as to the physical environment of deformation. Extensional tectonics prevails in the area of the seaward slope and trench. Fracturing and one well-preserved normal fault are found mostly within the lower Miocene chalks, at the base of the sedimentary section. These chalks have high porosities (40%-60%) and water content (30%-190%, based on % dry wt.). Experimental triaxial compression tests conducted on both dry and water-saturated samples of chalk from Holes 495 and 499B show that only in the saturated samples is more brittle behavior observed. Brittle failure of the chalks is greatly facilitated by pore fluid pressures that lead to low effective pressures. Additional embrittlement (weakening) can take place as a result of the imposed extensional stress resulting from bending of a subducting elastic oceanic plate. The chalks exhibit, in a landward direction, an increase in density and mechanical strength and a decrease in water content. These changes are attributed to mechanical compaction that may have resulted from tectonic horizontal compression. The structure of the landward slope is not well understood because the slope sites had to be abandoned due to the presence of gas hydrate. The relationship of the chaotic, brittle deformation (observed in the cores from Hole 494A) at the base of the landward slope to tectonic processes remains unclear. The deformation observed on the slope sites (Holes 496 and 497) is mostly fracturing and near-vertical sigmoidal veinlets. These are interpreted as being the result of gas/fluid overpressurization due to the decomposition of the gas hydrate, and not due to tectonic loading of accreted sediments. Aside from four small displacement (less than 1cm) reverse faults observed in the lower Miocene chalks (which may be the product of soft-sediment deformation), there is a noticeable absence of structures reflecting a dominance of horizontal (tectonic) compression along the transect drilled. The absence of such features, the lack of continuity of sediment types across the trench-landward slope, and the normal stratigraphic sequence in Hole 494A do not support any known accretionary model.

Reflexiones en torno al proceso de implementación de un programa social en el campo de la actividad física en poblaciones vulnerables : Aportes para la formación del profesorado de Educación Física y la mejora de las políticas públicas

En este artículo se propone describir y analizar el proceso de implementación de un Programa social de intervención en poblaciones vulnerables a través del deporte, la actividad física y el juego recreativo que se desarrolla desde 2011 en tres espacios socio-residenciales de villa o asentamiento urbano informal del Partido de la Matanza. El programa social es analizado en diferentes aspectos claves de su proceso de implementación. Estos aspectos fueron abordados a través de una investigación cualitativa con objetivos amplios y un enfoque integral, en esta oportunidad se reflexiona sobre un avance de investigación que privilegia las percepciones y representaciones de los docentes técnicos que ejercieron el rol docente en el marco del Programa y se realizan algunos aportes para pensar la mejora en las futuras acciones y en la formación del profesorado.Se realizaron 6 grupos focales y se estima que los insumos generados serán útiles para la mejor planificación de las prácticas docentes y formación específica de los futuros profesores. Asimismo, se espera poder aportar elementos de análisis y de juicio para la gestión de políticas públicas en el campo del deporte y la actividad física como estrategia de integración social

Reflexiones en torno al proceso de implementación de un programa social en el campo de la actividad física en poblaciones vulnerables : Aportes para la formación del profesorado de Educación Física y la mejora de las políticas públicas

En este artículo se propone describir y analizar el proceso de implementación de un Programa social de intervención en poblaciones vulnerables a través del deporte, la actividad física y el juego recreativo que se desarrolla desde 2011 en tres espacios socio-residenciales de villa o asentamiento urbano informal del Partido de la Matanza. El programa social es analizado en diferentes aspectos claves de su proceso de implementación. Estos aspectos fueron abordados a través de una investigación cualitativa con objetivos amplios y un enfoque integral, en esta oportunidad se reflexiona sobre un avance de investigación que privilegia las percepciones y representaciones de los docentes técnicos que ejercieron el rol docente en el marco del Programa y se realizan algunos aportes para pensar la mejora en las futuras acciones y en la formación del profesorado.Se realizaron 6 grupos focales y se estima que los insumos generados serán útiles para la mejor planificación de las prácticas docentes y formación específica de los futuros profesores. Asimismo, se espera poder aportar elementos de análisis y de juicio para la gestión de políticas públicas en el campo del deporte y la actividad física como estrategia de integración social

Reflexiones en torno al proceso de implementación de un programa social en el campo de la actividad física en poblaciones vulnerables : Aportes para la formación del profesorado de Educación Física y la mejora de las políticas públicas

En este artículo se propone describir y analizar el proceso de implementación de un Programa social de intervención en poblaciones vulnerables a través del deporte, la actividad física y el juego recreativo que se desarrolla desde 2011 en tres espacios socio-residenciales de villa o asentamiento urbano informal del Partido de la Matanza. El programa social es analizado en diferentes aspectos claves de su proceso de implementación. Estos aspectos fueron abordados a través de una investigación cualitativa con objetivos amplios y un enfoque integral, en esta oportunidad se reflexiona sobre un avance de investigación que privilegia las percepciones y representaciones de los docentes técnicos que ejercieron el rol docente en el marco del Programa y se realizan algunos aportes para pensar la mejora en las futuras acciones y en la formación del profesorado.Se realizaron 6 grupos focales y se estima que los insumos generados serán útiles para la mejor planificación de las prácticas docentes y formación específica de los futuros profesores. Asimismo, se espera poder aportar elementos de análisis y de juicio para la gestión de políticas públicas en el campo del deporte y la actividad física como estrategia de integración social

Planktonic foraminifera in the trans-tropical Pacific Ocean

Cores from four Ocean Drilling Program (ODP) sites were examined for planktonic foraminifers. One sample per core (from core-catchers in Holes 806B and 807B and from Section 4 in Holes 847B and 852B) was examined through the interval representing the last 5.8 m.y. Sites 806 (0°19.1'N; 159°21.7'E) and 847 (0o12.1'N; 95°19.2'W) are beneath the equatorial divergence zone. Sites 807 (3°36.4'N; 156°37.5'E) and 852 (5°19.6'N; 110°4.6'W) are located north of the equator in the convergence zone created by the interaction of the westward-flowing South Equatorial Current (SEC) and the eastward-flowing North Equatorial Countercurrent (NECC). Specimens were identified to species and then grouped according to depth habitat and trophic level. Species richness and diversity were also calculated. Tropical neogloboquadrinids have been more abundant in the eastern than in the western equatorial Pacific Ocean throughout the last 5.8 m.y. During the mid-Pliocene (3.8-3.2 Ma), their abundance increased at all sites, while during the Pleistocene (after ~ 1.6 Ma), they expanded in the east and declined in the west. This suggests an increase in surface-water productivity across the Pacific Ocean during the closing of the Central American seaway and an exacerbation of the productivity asymmetry between the eastern and western equatorial regions during the Pleistocene. This faunal evidence agrees with eolian grain-size data (Hovan, 1995) and diatom flux data (Iwai, this volume), which suggest increases in tradewind strength in the eastern equatorial Pacific that centered around 3.5 and 0.5 Ma. The present longitudinal zonation of thermocline dwelling species, a response to the piling of warm surface water in the western equatorial region of the Pacific, seems to have developed after 2.4 Ma, not directly after the closing of the Panama seaway (3.2 Ma). Apparently, after 2.4 Ma, the piling warm water in the west overwhelmed the upwelling of nutrients into the photic zone in that region, creating the Oceanographic asymmetry that exists in the modern tropical Pacific and is reflected in the microfossil record. In the upper Miocene and lower Pliocene sediments, the ratio of thermocline-dwelling species to mixed-layer dwellers is 60%:40%. During the mid-Pliocene, the western sites became 40% thermocline and 60% mixed-layer dwellers. Subsequent to -2.4 Ma, the asymmetry increased to 20%: 80% in the west and the reverse in the east. This documents the gradual thickening of the warm-water layer piled up in the western tropical Pacific over the last 5.8 m.y. and reveals two "steps" in the biotic trend that can be associated with specific events in the physical environment.

Hydrographic data from Atka Bay taken by Weddell seals during expedition NEU2008 with links to datasets

In order to gain insights into species-level behavioural responses to the physical environment, it is necessary to obtain information from various populations and at all times of year. We analysed the influences of physical environmental parameters on the mid-summer dive behaviour of Weddell seals (Leptonychotes weddellii) from a little-known population at Atka Bay, Antarctica. Dive depth distributions followed a typical bimodal pattern also exhibited by seals from other populations and seals targeted both shallow water layers of <50 m and depths near the seafloor. Increased stratification of temperature layers within the water column resulted in increased forage efforts by the seals through relatively high numbers of dives to the seafloor, as well as forage effort associated with shallow dives. We interpret these behavioural responses to be due to increased water temperature stratification resulting in the concentration of prey species in particular depth layers.

Ice and chlorophyll a concentration and mesozooplankton characteristics during two 'On Thin Ice' cruises, northern Svalbard waters

The spatial variation in mesozooplankton biomass, abundance and species composition in relation to oceanography was studied in different climatic regimes (warm Atlantic vs. cold Arctic) in northern Svalbard waters. Relationships between the zooplankton community and various environmental factors (salinity, temperature, sampling depth, bottom depth, sea-ice concentrations, algal biomass and bloom stage) were established using multivariate statistics. Our study demonstrated that variability in the physical environment around Svalbard had measurable effect on the pelagic ecosystem. Differences in bottom depth and temperature-salinity best explained more than 40% of the horizontal variability in mesozooplankton biomass (DM/m**2) after adjusting for seasonal variability. Salinity and temperature also explained much (21% and 15%, respectively) of the variability in mesozooplankton vertical distribution (ind./m**3) in August. Algal bloom stage, chlorophyll-a biomass, and depth stratum accounted for additional 17% of the overall variability structuring vertical zooplankton distribution. Three main zooplankton communities were identified, including Atlantic species Fritillaria borealis, Oithona atlantica, Calanus finmarchicus, Themisto abyssorum and Aglantha digitale; Arctic species Calanus glacialis, Gammarus wilkitzkii, Mertensia ovum and Sagitta elegans; and deeper-water inhabitants Paraeuchaeta spp., Spinocalanus spp., Aetideopsis minor, Mormonilla minor, Scolecithricella minor, Gaetanus (Gaidius) tenuispinus, Ostracoda, Scaphocalanus brevicornis and Triconia borealis. Zooplankton biomasses in Atlantic- and Arctic-dominated water masses were similar, but biological ''hot-spots'' were associated with Arctic communities.

Temperature is the evil twin: Effects of increased temperature and ocean acidification on reproduction in a reef fish

Reproduction in many organisms can be disrupted by changes to the physical environment, such as those predicted to occur during climate change. Marine organisms face the dual climate change threats of increasing temperature and ocean acidification, yet no studies have examined the potential interactive effects of these stressors on reproduction in marine fishes. We used a long-term experiment to test the interactive effects of increased temperature and CO2 on the reproductive performance of the anemonefish, Amphiprion melanopus. Adult breeding pairs were kept for 10 months at three temperatures, 28.5°C (+0.0°C), 30.0°C (+1.5°C) and 31.5°C (+3.0°C), cross-factored with 3 CO2 levels, a current day control (417 µatm) and moderate (644 µatm) and high (1134 µatm) treatments consistent with the range of CO2 projections for the year 2100 under RCP8.5. We recorded each egg clutch produced during the breeding season, the number of eggs laid per clutch, average egg size, fertilization success, survival to hatching, hatchling length and yolk provisioning. Adult body condition, hepatosomatic index, gonadosomatic index, and plasma 17beta-estradiol concentrations were measured at the end of the breeding season to determine the effect of prolonged exposure to increased temperature and elevated CO2 on adults, and to examine potential physiological mechanisms for changes in reproduction. Temperature had by far the stronger influence on reproduction, with clear declines in reproduction occurring in the +1.5°C treatment and ceasing altogether in the +3.0°C treatment. In contrast, CO2 had a minimal effect on the majority of reproductive traits measured, but caused a decline in offspring quality in combination with elevated temperature. We detected no significant effect of temperature or CO2 on adult body condition or hepatosomatic index. Elevated temperature had a significant negative effect on plasma 17beta-estradiol concentrations, suggesting that declines in reproduction with increasing temperature were due to the thermal sensitivity of reproductive hormones rather than a reduction in energy available for reproduction. Our results show that elevated temperature exerts a stronger influence than high CO2 on reproduction in A. melanopus. Understanding how these two environmental variables interact to affect the reproductive performance of marine organisms will be important for predicting the future impacts of climate change.

Trade, economic growth and environment

The literature on trade openness, economic development, and the environment is largely inconclusive about the environmental consequences of trade. This study review previous studies focusing on treating trade and income as endogenous and estimating the overall impact of trade openness on environmental quality using the instrumental variables technique. The results show that whether or not trade has a beneficial effect on the environment varies depending on the pollutant and the country. Trade is found to benefit the environment in OECD countries. It has detrimental effects, however, on sulfur dioxide (SO2) and carbon dioxide (CO2) emissions in non-OECD countries, although it does lower biochemical oxygen demand (BOD) emissions in these countries. The results also find the impact is large in the long term, after the dynamic adjustment process, although it is small in the short term.

Approach to the use of indicators for the assessment of the environmental level of construction products

The European construction industry is supposed to consume the 40% of the natural European resources and to generate the 40% of the European solid waste. Conscious of the great damage being suffered by the environment because of construction activity, this work tries to provide the building actors with a new tool to improve the current situation. The tool proposed is a model for the comprehensive evaluation of construction products by determining their environmental level. In this research, the environmental level of a construction product has been defined as its quality of accomplishing the construction requirements needed by causing the minimum ecological impact in its surrounding environment. This information allows building actors to choose suitable materials for building needs and also for the environment, mainly in the project stage or on the building site, contributing to improve the relationship between buildings and environment. For the assessment of the environmental level of construction products, five indicators have been identified regarding their global environmental impact through the product life cycle: CO2 emissions provoked during their production, volume and toxicity of waste generated on the building site, durability and recycling capacity after their useful life. Therefore, the less environmental impact one construction product produces, the higher environmental level performs. The model has been tested in 30 construction products that include environmental criteria in their description. The results obtained will be discussed in this article. Furthermore, this model can lay down guidelines for the selection of ecoefficient construction products and the design of new eco-competitive and eco-committed ones

Estrategias para el control microclimático del espacio entre edificaciones en clima cálido – húmedo

La presente investigación parte del problema en las zonas de clima cálido - húmedo en las cuales se producen impactos asociados a la incomodidad térmica producto de la intensa radiación solar, altas temperaturas y elevada humedad. Estos factores reducen la calidad de los espacios abiertos y desarrollan en la población una actitud de rechazo hacia el uso del microespacio urbano entre edificaciones en los desarrollos urbanos - conjuntos urbanos - , los mismos frecuentemente admiten soluciones que al parecer no contribuyen a la realización de las actividades comunes de esparcimiento de la población residente. Por lo tanto, el objetivo de la investigación es profundizar en la temática urbano - ambiental - social y el diseño urbano vinculada a la particularidad morfológica local, las condiciones microclimáticas, el uso del microespacio y los requerimientos de los usuarios. La finalidad de desarrollar estrategias de control microclimático del microespacio entre edificios en clima cálido - húmedo en búsqueda de soluciones óptimas que satisfagan las necesidades de los usuarios de los espacios exteriores en estas áreas residenciales. La investigación se centra en el estudio de las particularidades contextuales relacionadas con el microclima y las características urbanas - morfotipológicas, básicamente los factores microclimáticos (soleamiento y ventilación), los morfológicos y edificatorios y las características de las superficies (pavimentos). En coherencia con el objetivo propuesto el trabajo se desarrolla en cuatro fases: la primera aborda la revisión documental, literatura relevante e investigaciones relativas a la calidad ambiental, medio social, medio físico, el microespacio urbano, control y diseño sostenible, modelización proyectual y estrategias sostenibles; la segunda fase se refiere al marco contextual, características urbanas, datos climáticos locales, planes y procesos urbanos, tipologías y conformación urbana. En esta fase se describe el proceso de selección, análisis y evaluación urbano - ambiental de los casos de estudio (conjuntos residenciales). En la tercera fase se aborda el marco evaluativo y estudio de casos, consideraciones físicas, climáticas y valoración térmico - ambiental de los conjuntos residenciales seleccionados. En esta fase se aplican Técnicas Estadísticas y de Simulación Computacional y se analizan los resultados obtenidos. Finalmente, la cuarta fase propositiva incluye el establecimiento de Estrategias, Principios y Lineamientos de optimación térmica y se exponen las Conclusiones parciales de la tesis, alcances y perspectivas futuras. Finalmente, los resultados obtenidos en la investigación demuestran que el análisis en las experiencias de la realidad permiten comprobar que las situaciones y alteraciones ambientales sustanciales, los niveles de afectación térmica y las condiciones de confortabilidad e impacto derivan de las características urbanas, los componentes del microespacio y de las condiciones climáticas las cuales afectan el desarrollo de las actividades y el uso efectivo del microespacio entre edificios. El análisis de los factores morfo - climáticos incidentes y el estudio de los efectos de interacción contribuyen al establecimiento de Principios y Lineamientos para la evaluación y diseño sostenible del microespacio entre edificios y el uso correcto de los elementos del clima en estas áreas urbanas destinadas a la actividad social y al esparcimiento de la población residente. ABSTRACT This research starts from the problem of hot - humid climate zones where impacts related to thermal discomfort are produced as a result from the intense solar radiation and high temperatures and humidity. These factors reduce the quality of open spaces and people develop an attitude of rejection towards the use of urban microspace among buildings within urban developments - urban complexes - . Usually, these complexes admit solutions that apparently do not contribute to the achievement of common leisure activities in the resident dwellers. Therefore, the main purpose of this research is to deepen in the urban - environmental - social issue and urban design linked to the local morphological particularity, microclimate conditions, use of microspace and users’ requirements. In order to develop microclimate control strategies of microspace among buildings in hot - humid climate to look for optimal solutions that satisfy users’ needs of outdoors spaces in these residential areas. The research focuses in the study of contextual particularities related to microclimate and urban - morphotypological characteristics. Basically, microclimate (sunlight and ventilation), morphological and building factors as well as road surface characteristics. According to the proposed objective, this research is developed in four phases: the first one considers documentary review, relevant literature and researches related to environmental quality, social environment, physical environment, urban microspace, control and sustainable design, project modelling and sustainable strategies; while the second phase refers to contextual framework, urban characteristics, local climate data, plans and urban processes, typologies and urban structure. In this phase, the process of selection, analysis and urban - environmental evaluation of case studies (residential complexes) is described. The third phase approaches the assessment framework and case studies, physical and climate considerations as well as environmental - thermal evaluation of selected residential complexes. In this phase, statistical techniques and computational simulations are applied. Likewise, results obtained are analysed. Similarly, fourth and proposing phase includes the establishment of strategies, principles and guidelines of thermal optimization and partial conclusions of the thesis, scopes and future perspectives are exposed. Finally, from the results obtained, it is demonstrated that the analysis on reality experiences allow proving that situations and substantial environmental changes, levels of thermal affectations, comfort conditions and impact derive from urban characteristics, microspace components and from climate conditions which affect the development of activities and the effective use of microspace among buildings. The analysis of incidental morpho - climate factors and the study of interaction effects contribute to the establishment of principles and guidelines for the assessment and sustainable design of microspace among buildings as well as the correct use of climate elements in these urban areas oriented to social and leisure activities of resident population.

New methodology on Applied Geology and Geology for Engineers education by using practical trip

There has been much discussion on the primacy of theory over practice. Today prevails the exaggeration of practice. This idea forgets too that teaching problem is a problem of right balance. The approach of the action lines on the European Higher Education Area (EHEA) framework provides for such balance. Applied Geology subject represents the first real contact with the physical environment with the practice profession and works. Besides, the situation of the topic in the first trace of Study Plans for many students implies the link to other subjects and topics of the career. This work analyses in depth the justification of such practical trips only on Applied Geology. This methodology could be usual in Study Plans of pure sciences career, Geology or Biology, but not in Civil Engineering like teaching method. It shows the criteria and methods of planning and the result which manifests itself in pupils. Therefore, work shows a methodology taking in account the engineering perspective, the practical point of view and the learning process inside students and their evaluation and, hence, their marks.

Identificación de los riesgos ambientales y sanitarios de la producción de gas mediante fracturación hidráulica y bases para una propuesta metodológica de vulnerabilidad de las aguas subterráneas

Hasta ahora, la gran mayoría de los recursos explotados de gas natural procedían de acumulaciones convencionales de gas aislado y de gas asociado y disuelto en el petróleo. Sin embargo, el gas natural se encuentra también en yacimientos que, debido a su baja porosidad y permeabilidad, tienen unas características que hacen que hasta muy recientemente no hayan sido económicamente rentables y que sólo puedan ser explotados mediante técnicas no convencionales, dando lugar al denominado gas no convencional. Las técnicas utilizadas para su extracción son la fracturación hidráulica o “fracking” y la perforación horizontal. Entre los diversos tipos de gas no convencional, es de prever que el gas de pizarra sea el que sufra mayor desarrollo a medio plazo en nuestro país, por lo que se están generando grandes debates, debido al riesgo de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas del entorno, provocados por la elevada cantidad de agua utilizada, los aditivos empleados, los fluidos de retorno, por la alteración del medio físico, así como por la dificultad de monitorización de estos procesos. En este proyecto se identifican los riesgos ambientales y sanitarios asociados a la extracción de gas no convencional. El trabajo se basa principalmente en experiencias ocurridas en países donde el fracking se ha convertido en una práctica habitual. Se trata además de establecer las bases necesarias para la estimación de la vulnerabilidad de los acuíferos frente a la contaminación inducida por la fracturación hidráulica. Abstract Until now, most of the natural gas resources exploited were from isolated conventional gas accumulations and associated and dissolved gas in oil. However, the natural gas is also in reservoirs that, due to their low porosity and permeability, have characteristics that make until recently not been economically profitable and can be exploited only by unconventional techniques, leading to the so called unconventional gas. The techniques used for extraction are hydraulic fracturing or "fracking" and horizontal drilling. Among the various types of unconventional gas, it is expected that shale gas is the suffering greater medium-term development in our country, so it is generating much debate, due to the risks of contamination in surface waters and subterranean environment, caused by the high amount of water used, the additives used, the return fluid, by altering the physical environment, and the difficulty of monitoring these processes. In this project identifies the environmental and health risks associated with unconventional gas extraction. The work is mainly based on experiences that occurred in countries where fracking has become a common practice. This is for establish the necessary basis for estimating the vulnerability of aquifers from contamination induced by hydraulic fracturing.

La Planificación de Áreas Mineras en Declive : Una respuesta multidimensional = Planning Declining Mining Areas. A multidimensional response

La actividad minera tiene un gran impacto sobre el territorio, probablemente más que ninguna otra de las actividades humanas, ya que transforma el espacio en todas sus dimensiones: ecológica, ambiental, social y económica. Cuando la reducción de la rentabilidad de la explotación conduce al cierre de ésta, la repercusión sobre su entorno puede llegar a ser brutal. Pero las explotaciones mineras son muy distintas entre ellas y los efectos que su abandono producen sobre el espacio en la que se enclavan pueden ser diversos, por lo que la decisión sobre el futuro de estas áreas no es simple y evidente. Aquí se propone desarrollar una propuesta de clasificación tipológica de las minas y sus regiones con el objetivo de determinar las estrategias de intervención más adecuadas para el futuro de estos espacios y sus habitantes. En concreto se busca diferenciar los conceptos de Mina, Parque Minero, Espacio Minero y Región Minera, todos ellos fruto de la interacción de la huella de la actividad minera con el medio físico, los enclaves urbanizados, y la estructura socioeconómica de la región en la que se enclavan. Mining activity is having a great impact on the territory, probably more than any other human activity, which transforms the space in all of its dimensions, ecological, environmental, social and economic. When reducing the profitability of the operation leads to the conclusion thereof, the impact on the environment can be brutal. But mining are very different between them and the effects they produce on their abandonment in space that interlock can be diverse, so the decision on the future of these areas is not simple and obvious. This proposal aims to develop a typological classification of mines and their regions in order to determine the most appropriate intervention strategies for the future of these spaces and their inhabitants. Specifically, it seeks to differentiate the concepts of Mine, Mining Park, Space Miner and Mining Region, all the result of the interaction of the mining footprint with the physical environment, the urbanized enclaves, and the socio-economic structure of the region which interlock. El presente libro reúne las ponencias presentadas por los investigadores de la red REUSE dentro del 1er Simposio de Reutilización del Espacio Minero; evento organizado por la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) en Belo Horizonte, entre el 1 y el 3 de octubre de 2012, en el marco del 1er Seminario Internacional de Reconversión de Territorios. La red REUSE es una red realizada gracias a la financiación del programa CYTED

Mejora de la eficacia de Penicillium oxalicum como agente de biocontrol en enfermedades de plantas hortícolas

Actualmente, la reducción de materias activas (UE) y la implantación de la nueva Directiva comunitaria 2009/128/ que establece el marco de actuación para conseguir un uso sostenible de los plaguicidas químicos y la preferencia de uso de métodos biológicos, físicos y otros no químicos, obliga a buscar métodos de control menos perjudiciales para el medio ambiente. El control biológico (CB) de enfermedades vegetales empleando agentes de control biológico (ACB) se percibe como una alternativa más segura y con menor impacto ambiental, bien solos o bien como parte de una estrategia de control integrado. El aislado 212 de Penicillium oxalicum (PO212) (ATCC 201888) fue aislado originalmente de la micoflora del suelo en España y ha demostrado ser un eficaz ACB frente a la marchitez vascular del tomate. Una vez identificado y caracterizado el ACB se inició el periodo de desarrollo del mismo poniendo a punto un método de producción en masa de sus conidias. Tras lo cual se inició el proceso de formulación del ACB deshidratando las conidias para su preservación durante un período de tiempo mayor mediante lecho fluido. Finalmente, se han desarrollado algunos formulados que contienen de forma individual diferentes aditivos que han alargado su viabilidad, estabilidad y facilitado su manejo y aplicación. Sin embargo, es necesario seguir trabajando en la mejora de su eficacia de biocontrol. El primer objetivo de esta Tesis se ha centrado en el estudio de la interacción ACB-patógeno-huésped que permita la actuación de P.oxalicum en diferentes patosistemas. Uno de los primeros puntos que se abordan dentro de este objetivo es el desarrollo de nuevas FORMULACIONES del ACB que incrementen su eficacia frente a la marchitez vascular del tomate. Las conidias formuladas de PO212 se obtuvieron por la adición conjunta de distintos aditivos (mojantes, adherentes o estabilizantes) en dos momentos diferentes del proceso de producción/secado: i) antes del proceso de producción (en la bolsa de fermentación) en el momento de la inoculación de las bolsas de fermentación con conidias de PO212 o ii) antes del secado en el momento de la resuspensión de las conidias tras su centrifugación. De las 22 nuevas formulaciones desarrolladas y evaluadas en plantas de tomate en ensayos en invernadero, seis de ellas (FOR22, FOR25, FOR32, FOR35, FOR36 y FOR37) mejoran significativamente (P=0,05) el control de la marchitez vascular del tomate con respecto al obtenido con las conidias secas de P.oxalicum sin aditivos (CSPO) o con el fungicida Bavistin. Los formulados que mejoran la eficacia de las conidias secas sin aditivos son aquellos que contienen como humectantes alginato sódico en fermentación, seguido de aquellos que contienen glicerol como estabilizante en fermentación, y metil celulosa y leche desnatada como adherentes antes del secado. Además, el control de la marchitez vascular del tomate por parte de los formulados de P. oxalicum está relacionado con la fecha de inicio de la enfermedad. Otra forma de continuar mejorando la eficacia de biocontrol es mejorar la materia activa mediante la SELECCIÓN DE NUEVAS CEPAS de P. oxalicum, las cuales podrían tener diferentes niveles de eficacia. De entre las 28 nuevas cepas de P. oxalicum ensayadas en cámara de cultivo, sólo el aislado PO15 muestra el mismo nivel de eficacia que PO212 (62-67% de control) frente a la marchitez vascular del tomate en casos de alta presión de enfermedad. Mientras que, en casos de baja presión de enfermedad todas las cepas de P. oxalicum y sus mezclas demuestran ser eficaces. Finalmente, se estudia ampliar el rango de actuación de este ACB a OTROS HUÉSPEDES Y OTROS PATÓGENOS Y DIFERENTES GRADOS DE VIRULENCIA. En ensayos de eficacia de P. oxalicum frente a aislados de diferente agresividad de Verticillium spp. y Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici en plantas de tomate en cámaras de cultivo, se demuestra que la eficacia de PO212 está negativamente correlacionada con el nivel de enfermedad causada por F. oxysporum f. sp. lycopersici pero que no hay ningún efecto diferencial en la reducción de la incidencia ni de la gravedad según la virulencia de los aislados. Sin embargo, en los ensayos realizados con V. dahliae, PO212 causa una mayor reducción de la enfermedad en las plantas inoculadas con aislados de virulencia media. La eficacia de PO212 también era mayor frente a aislados de virulencia media alta de F. oxysporum f. sp. melonis y F. oxysporum f. sp. niveum, en plantas de melón y sandía, respectivamente. En ambos huéspedes se demuestra que la dosis óptima de aplicación del ACB es de 107 conidias de PO212 g-1 de suelo de semillero, aplicada 7 días antes del trasplante. Además, entre 2 y 4 nuevas aplicaciones de PO212 a la raíces de las plantas mediante un riego al terreno de asiento mejoran la eficacia de biocontrol. La eficacia de PO212 no se limita a hongos patógenos vasculares como los citados anteriormente, sino también a otros patógenos como: Phytophthora cactorum, Globodera pallida y G. rostochiensis. PO212 reduce significativamente los síntomas (50%) causados por P. cactorum en plantas de vivero de fresa, tras la aplicación del ACB por inmersión de las raíces antes de su trasplante al suelo de viveros comerciales. Por otra parte, la exposición de los quistes de Globodera pallida y G. rostochiensis (nematodos del quiste de la patata) a las conidias de P. oxalicum, en ensayos in vitro o en microcosmos de suelo, reduce significativamente la capacidad de eclosión de los huevos. Para G. pallida esta reducción es mayor cuando se emplean exudados de raíz de patata del cv. 'Monalisa', que exudados de raíz del cv. 'Desirée'. No hay una reducción significativa en la tasa de eclosión con exudados de raíz de tomate del cv. 'San Pedro'. Para G. rostochiensis la reducción en la tasa de eclosión de los huevos se obtiene con exudados de la raíz de patata del cv. 'Desirée'. El tratamiento con P. oxalicum reduce también significativamente el número de quistes de G. pallida en macetas. Con el fin de optimizar la aplicación práctica de P. oxalicum cepa 212 como tratamiento biológico del suelo, es esencial entender cómo el entorno físico influye en la capacidad de colonización, crecimiento y supervivencia del mismo, así como el posible riesgo que puede suponer su aplicación sobre el resto de los microorganismos del ecosistema. Por ello en este segundo objetivo de esta tesis se estudia la interacción del ACB con el medio ambiente en el cual se aplica. Dentro de este objetivo se evalúa la INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA, DISPONIBILIDAD DE AGUA Y PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS SUELOS (POROSIDAD, TEXTURA, DENSIDAD...) SOBRE LA SUPERVIVENCIA Y EL CRECIMIENTO DE PO212 en condiciones controladas elaborando modelos que permitan predecir el impacto de cada factor ambiental en la supervivencia y crecimiento de P. oxalicum y conocer su capacidad para crecer y sobrevivir en diferentes ambientes. En las muestras de suelo se cuantifica: i) la supervivencia de Penicillium spp. usando el recuento del número de unidades formadoras de colonias en un medio de cultivo semi-selectivo y ii) el crecimiento (biomasa) de PO212 mediante PCR en tiempo real. En los resultados obtenidos se demuestra que P. oxalicum crece y sobrevive mejor en condiciones de sequía independientemente de la temperatura y del tipo de suelo. Si comparamos tipos de suelo P. oxalicum crece y sobrevive en mayor medida en suelos areno-arcillosos con un bajo contenido en materia orgánica, un mayor pH y una menor disponibilidad de fósforo y nitrógeno. La supervivencia y el crecimiento de P. oxalicum se correlaciona de forma negativa con la disponibilidad de agua y de forma positiva con el contenido de materia orgánica. Sólo la supervivencia se correlaciona también positivamente con el pH. Por otro lado se realizan ensayos en suelos de huertos comerciales con diferentes propiedades físico-químicas y diferentes condiciones ambientales para ESTUDIAR EL ESTABLECIMIENTO, SUPERVIVENCIA Y DISPERSIÓN VERTICAL Y MOVILIDAD HORIZONTAL DE PO212. P. oxalicum 212 puede persistir y sobrevivir en esos suelos al menos un año después de su liberación pero a niveles similares a los de otras especies de Penicillium indígenas presentes en los mismos suelos naturales. Además, P. oxalicum 212 muestra una dispersión vertical y movilidad horizontal muy limitada en los diferentes tipos de suelo evaluados. La introducción de P. oxalicum en un ambiente natural no sólo implica su actuación sobre el microorganismo diana, el patógeno, si no también sobre otros microorganismos indígenas. Para EVALUAR EL EFECTO DE LA APLICACIÓN DE P. oxalicum SOBRE LAS POBLACIONES FÚNGICAS INDIGENAS PRESENTES EN EL SUELO de dos huertos comerciales, se analizan mediante electroforesis en gradiente desnaturalizante de poliacrilamida (DGGE) muestras de dichos suelos a dos profundidades (5 y 10 cm) y a cuatro fechas desde la aplicación de P. oxalicum 212 (0, 75, 180 y 365 días). El análisis de la DGGE muestra que las diferencias entre las poblaciones fúngicas se deben significativamente a la fecha de muestreo y son independientes del tratamiento aplicado y de la profundidad a la que se tomen las muestras. Luego, la aplicación del ACB no afecta a la población fúngica de los dos suelos analizados. El análisis de las secuencias de la DGGE confirma los resultados anteriores y permiten identificar la presencia del ACB en los suelos. La presencia de P. oxalicum en el suelo se encuentra especialmente relacionada con factores ambientales como la humedad. Por tanto, podemos concluir que Penicillium oxalicum cepa 212 puede considerarse un óptimo Agente de Control Biológico (ACB), puesto que es ecológicamente competitivo, eficaz para combatir un amplio espectro de enfermedades y no supone un riesgo para el resto de microorganismos fúngicos no diana presentes en el lugar de aplicación. ABSTRACT Currently, reduction of active (EU) and the implementation of the new EU Directive 2009/128 which establishing the framework for action to achieve the sustainable use of chemical pesticides and preference of use of biological, physical and other non-chemical methods, forces to look for control methods less harmful to the environment. Biological control (CB) of plant diseases using biological control agents (BCA) is perceived as a safer alternative and with less environmental impact, either alone or as part of an integrated control strategy. The isolate 212 of Penicillium oxalicum (PO212) (ATCC 201888) was originally isolated from the soil mycoflora in Spain. P. oxalicum is a promising biological control agent for Fusarium wilt and other tomato diseases. Once identified and characterized the BCA, was developed a mass production method of conidia by solid-state fermentation. After determined the process of obtaining a formulated product of the BCA by drying of product by fluid-bed drying, it enables the preservation of the inoculum over a long period of time. Finally, some formulations of dried P. oxalicum conidia have been developed which contain one different additive that have improved their viability, stability and facilitated its handling and application. However, further work is needed to improve biocontrol efficacy. The first objective of this thesis has focused on the study of the interaction BCA- pathogen-host, to allow P.oxalicum to work in different pathosystems. The first point to be addressed in this objective is the development of new FORMULATIONS of BCA which increase their effectiveness against vascular wilt of tomato. PO212 conidial formulations were obtained by the joint addition of various additives (wetting agents, adhesives or stabilizers) at two different points of the production-drying process: i) to substrate in the fermentation bags before the production process, and (ii) to conidial paste obtained after production but before drying. Of the 22 new formulations developed and evaluated in tomato plants in greenhouse tests, six of them (FOR22 , FOR25 , FOR32 , FOR35 , FOR36 and FOR3) improved significantly (P = 0.05) the biocontrol efficacy against tomato wilt with respect to that obtained with dried P.oxalicum conidia without additives (CSPO) or the fungicide Bavistin. The formulations that improve the efficiency of dried conidia without additives are those containing as humectants sodium alginate in the fermentation bags, followed by those containing glycerol as a stabilizer in the fermentation bags, and methylcellulose and skimmed milk as adherents before drying. Moreover, control of vascular wilt of tomatoes by PO212 conidial formulations is related to the date of disease onset. Another way to further improve the effectiveness of biocontrol is to improve the active substance by SELECTION OF NEW STRAINS of P. oxalicum, which may have different levels of effectiveness. Of the 28 new strains of P. oxalicum tested in a culture chamber, only PO15 isolate shows the same effectiveness that PO212 (62-67 % of control) against tomato vascular wilt in cases of high disease pressure. Whereas in cases of low disease pressure all strains of P. oxalicum and its mixtures effective. Finally, we study extend the range of action of this BCA TO OTHER GUESTS AND OTHER PATHOGENS AND DIFFERENT DEGREES OF VIRULENCE. In efficacy trials of P. oxalicum against isolates of different aggressiveness of Verticillium spp. and Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici in tomato plants in growth chambers, shows that the efficiency of PO212 is negatively correlated with the level of disease caused by F. oxysporum f. sp. lycopersici. There is not differential effect in reducing the incidence or severity depending on the virulence of isolates. However, PO212 cause a greater reduction of disease in plants inoculated with virulent isolates media of V. dahlia. PO212 efficacy was also higher against isolates of high and average virulence of F. oxysporum f. sp. melonis and F. oxysporum f. sp. niveum in melon and watermelon plants, respectively. In both hosts the optimum dose of the BCA application is 107 conidia PO212 g-1 soil, applied on seedlings 7 days before transplantation into the field. Moreover, the reapplication of PO212 (2-4 times) to the roots by irrigation into the field improve efficiency of biocontrol. The efficacy of PO212 is not limited to vascular pathogens as those mentioned above, but also other pathogens such as Oomycetes (Phytophthora cactorum) and nematodes (Globodera pallida and G. rostochiensis). PO212 significantly reduces symptoms (50 %) caused by P. cactorum in strawberry nursery plants after application of BCA by dipping the roots before transplanting to soil in commercial nurseries. Moreover, the exposure of G. pallida and G. rostochiensis cysts to the conidia of P. oxalicum, in in vitro assays or in soil microcosms significantly reduces hatchability of eggs. The reduction in the rate of G. pallida juveniles hatching was greatest when root diffusates from the `Monalisa´ potato cultivar were used, followed by root diffusates from the `Désirée´ potato cultivar. However, no significant reduction in the rate of G. pallida juveniles hatching was found when root diffusates from the ‘San Pedro” tomato cultivar were used. For G. rostochiensis reduction in the juveniles hatching is obtained from the root diffusates 'Desirée' potato cultivar. Treatment with P. oxalicum also significantly reduces the number of cysts of G. pallida in pots. In order to optimize the practical application of P. oxalicum strain 212 as a biological soil treatment, it is essential to understand how the physical environment influences the BCA colonization, survival and growth, and the possible risk that can cause its application on other microorganisms in the ecosystem of performance. Therefore, the second objective of this thesis is the interaction of the BCA with the environment in which it is applied. Within this objective is evaluated the INFLUENCE OF TEMPERATURE, WATER AVAILABILITY AND PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES OF SOILS (POROSITY, TEXTURE, DENSITY...) ON SURVIVAL AND GROWTH OF PO212 under controlled conditions to develop models for predicting the environmental impact of each factor on survival and growth of P. oxalicum and to know their ability to grow and survive in different environments. Two parameters are evaluated in the soil samples: i) the survival of Penicillium spp. by counting the number of colony forming units in semi-selective medium and ii) growth (biomass) of PO212 by real-time PCR. P. oxalicum grows and survives better in drought conditions regardless of temperature and soil type. P. oxalicum grows and survives more in sandy loam soils with low organic matter content, higher pH and lower availability of phosphorus and nitrogen. Survival and growth of P. oxalicum negatively correlates with the availability of water and positively with the organic content. Only survival also correlated positively with pH. Moreover, trials are carried out into commercial orchards soils with different physic-chemical properties and different environmental conditions TO STUDY THE ESTABLISHMENT, SURVIVAL, VERTICAL DISPERSION AND HORIZONTAL SPREAD OF PO212. P. oxalicum 212 can persist and survive at very low levels in soil one year after its release. The size of the PO212 population after its release into the tested natural soils is similar to that of indigenous Penicillium spp. Furthermore, the vertical dispersion and horizontal spread of PO212 is limited in different soil types. The introduction of P. oxalicum in a natural environment not only involves their action on the target organism, the pathogen, but also on other indigenous microorganisms. TO ASSESS THE EFFECT OF P. oxalicum APPLICATION ON SOIL INDIGENOUS FUNGAL COMMUNITIES in two commercial orchards, soil samples are analyzed by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis polyacrylamide (DGGE). Samples are taken from soil at two depths (5 and 10 cm) and four dates from the application of P. oxalicum 212 (0, 75, 180 and 365 days). DGGE analysis shows that differences are observed between sampling dates and are independent of the treatment of P. oxalicum applied and the depth. BCA application does not affect the fungal population of the two soil analyzed. Sequence analysis of the DGGE bands confirms previous findings and to identify the presence of BCA on soils. The presence of P. oxalicum in soil is especially related to environmental factors such as humidity. Therefore, we conclude that the 212 of strain Penicillium oxalicum can be considered an optimum BCA, since it is environmentally competitive and effective against a broad spectrum of diseases and does not have any negative effect on soil non-target fungi communities.