Linkages of dietary patterns, international trade and land use: the case of olive oil in the European Union

Within only two decades olive oil developed from a niche product which could hardly be found in food stores outside the producing regions towards an integrated component in the diets of industrial countries. This paper discusses the impacts of the promotion of the “healthy Mediterranean diet” on land use and agro-ecosystems in the producing countries. It examines the dynamics of olive oil production, trade and consumption in the EU15 in the period 1972 to 2003 and the links between dietary patterns, trade and land use. It analyses the underlying socio-economic driving forces behind the increasing spatial disconnect between production and consumption of olive oil in the EU15 and in particular in Spain, the world largest producer during the last three decades. In the observed period olive oil consumption increased 16 fold in the non-producing EU15 countries. In the geographically limited producing regions like Spain, the 5 fold increase in export production was associated with the rapid industrialization of olive production, the conversion of vast Mediterranean landscapes to olive monocultures and a range of environmental pressures. High amounts of subsidies of the European Common Agricultural Policy and feedback loops within production and consumption systems were driving the transformation of the olive oil system. Our analysis indicates the process of change was not immediately driven by increases in demand for olive oil in non-producing countries, but rather by the institutional setting of the European Union and by concerted political interventions.

Anàlisi ambiental de les platges de Sitges: evolució de la qualitat del litoral i estudi d'impactes

L’explosió del sector turístic experimentat en les costes catalanes des de principis dels anys 60 ha provocat un important impacte sobre el medi litoral català i el seu principal atractiu turístic, les platges. Sitges és un municipi annex a una important zona urbana (Barcelona), i s'ofereix com a indret de segona residència i ciutat de vacances, sobretot a l’estiu, incrementant fortament la pressió sobre el medi. L'objectiu principal d'aquest projecte ha estat estudiar les pertorbacions sobre alguns aspectes del sistema litoral Sitgetà: el perfil litoral i la dinàmica sedimentària, la qualitat microbiològica de les aigües i la sorra, els cabals d'aigües residuals tractades i els residus de les platges. A partir dels registres de neteja en platges, proposem el rebuig i envasos en sorra (concentració de residus, kg/m2) com a nou indicador de presència d’usuaris a les platges (usuaris/m2). La diagnosi realitzada indica que l'estat físic de les platges de Sitges respon a les actuacions en matèria d'obres marítimes en interacció amb les dinàmiques sedimentaries. Pel que fa als anàlisis microbiològics de l'aigua i la sorra trobem una situació regulada a excepció de pics provocats per pluges puntuals. Malauradament hem vist com es podrien potenciar el valors ambientals de totes les parts treballades si es fomentessin figures de protecció del medi, la regeneració d’espècies vegetals tan fora com dins de l'aigua i es garantís una gestió de l’aigua 100% eficient i sense causar intromissions en el desenvolupament dels ecosistemes.

Predicting community and ecosystem outcomes of mycorrhizal responses to global change.

Mycorrhizal symbioses link the biosphere with the lithosphere by mediating nutrient cycles and energy flow though terrestrial ecosystems. A more mechanistic understanding of these plant-fungal associations may help ameliorate anthropogenic changes to C and N cycles and biotic communities. We explore three interacting principles: (1) optimal allocation, (2) biotic context and (3) fungal adaptability that may help predict mycorrhizal responses to carbon dioxide enrichment, nitrogen eutrophication, invasive species and land-use changes. Plant-microbial feedbacks and thresholds are discussed in light of these principles with the goal of generating testable hypotheses. Ideas to develop large-scale collaborative research efforts are presented. It is our hope that mycorrhizal symbioses can be effectively integrated into global change models and eventually their ecology will be understood well enough so that they can be managed to help offset some of the detrimental effects of anthropogenic environmental change.

Ecologie et liberté : libéralisme versus républicanisme

La question centrale de ce travail est celle de la relation entre finitude environnementale et liberté individuelle. Par finitude environnementale il faut entendre l'ensemble des contraintes écologiques variées qui posent des limites à l'action humaine. Celles-ci sont de deux types généraux : les limites de disponibilité des ressources naturelles et: les limites de charge des écosystèmes et des grands cycles biogéochimiques globaux (chapitre 1). La thèse défendue ici est que les conceptions libertariennes et libérales de la liberté sont en conflit avec la nécessité de prendre en compte de telles limites et qu'une approche néo-républicaine est mieux à même de répondre à ces enjeux écologiques. Les théories libertariennes, de droite comme de gauche, sont inadaptées à la prise en compte de la finitude des ressources naturelles car elles maintiennent un droit à l'appropriation illimitée de ces dernières par les individus. Ce point est en contradiction avec le caractère systémique de la rareté et avec l'absence de substitut pour certaines ressources indispensables à la poursuite d'une vie décente (chapitres 2 et 3). La théorie libérale de la neutralité, appuyée par le principe du tort (harm principle), est quant à elle inadaptée à la prise en compte des problèmes environnementaux globaux comme le changement climatique. Les mécanismes causaux menant à la création de dommages environnementaux sont en effet indirects et diffus, ce qui empêche l'assignation de responsabilités au niveau individuel. La justification de politiques environnementales contraignantes s'en trouve donc mise en péril (chapitre 4). Ces difficultés proviennent avant tout de deux traits caractéristiques de ces doctrines : leur ontologie sociale atomiste et leur conception de la liberté comme liberté de choix. Le néo-républicanisme de Philip Pettit permet de répondre à ces deux problèmes grâce à son ontologie holiste et à sa conception de la liberté comme non- domination. Cette théorie permet donc à la fois de proposer une conception de la liberté compatible avec la finitude environnementale et de justifier des politiques environnementales exigeantes, sans que le sacrifice en termes de liberté n'apparaisse trop important (chapitre 5). - The centrai issue of this work is that of the relationship between environmental finiteness and individual liberty. By environmental finiteness one should understand the set of diverse ecological constraints that limit human action. These limits are of two general kinds: on the one hand the availability of natural resources, and on the other hand the carrying capacity of ecosystems and biogeochemical cycles (chapter 1}. The thesis defended here is that libertarian and liberal conceptions of liberty conflict with the necessity to take such limits into account, and that a neo-republican approach is best suited to address environmental issues. Libertarian theories, right-wing as well as left-wing, are in particular not able to take resource scarcity into account because they argue for an unlimited right of individuals to appropriate those resources. This point is in contradiction with the systemic nature of scarcity and with the absence of substitutes for some essential resources (chapters 2 and 3). The liberal doctrine of neutrality, as associated with the harm principle, is unsuitable when addressing global environmental issues like climate change. Causal mechanisms leading to environmental harm are indirect and diffuse, which prevents the assignation of individual responsibilities. This makes the justification of coercive environmental policies difficult (chapter 4). These difficulties stem above all from two characteristic features of libertarian and liberal doctrines: their atomistic social ontology and their conception of freedom as liberty of choice. Philip Pettit's neo- republicanism on the other hand is able to address these problems thanks to its holist social ontology and its conception of liberty as non-domination. This doctrine offers a conception of liberty compatible with environmental limits and theoretical resources able to justify demanding environmental policies without sacrificing too much in terms of liberty (chapter 5).

Climate-based empirical models show biased predictions of butterfly communities along environmental gradients

A better understanding of the factors that mould ecological community structure is required to accurately predict community composition and to anticipate threats to ecosystems due to global changes. We tested how well stacked climate-based species distribution models (S-SDMs) could predict butterfly communities in a mountain region. It has been suggested that climate is the main force driving butterfly distribution and community structure in mountain environments, and that, as a consequence, climate-based S-SDMs should yield unbiased predictions. In contrast to this expectation, at lower altitudes, climate-based S-SDMs overpredicted butterfly species richness at sites with low plant species richness and underpredicted species richness at sites with high plant species richness. According to two indices of composition accuracy, the Sorensen index and a matching coefficient considering both absences and presences, S-SDMs were more accurate in plant-rich grasslands. Butterflies display strong and often specialised trophic interactions with plants. At lower altitudes, where land use is more intense, considering climate alone without accounting for land use influences on grassland plant richness leads to erroneous predictions of butterfly presences and absences. In contrast, at higher altitudes, where climate is the main force filtering communities, there were fewer differences between observed and predicted butterfly richness. At high altitudes, even if stochastic processes decrease the accuracy of predictions of presence, climate-based S-SDMs are able to better filter out butterfly species that are unable to cope with severe climatic conditions, providing more accurate predictions of absences. Our results suggest that predictions should account for plants in disturbed habitats at lower altitudes but that stochastic processes and heterogeneity at high altitudes may limit prediction success of climate-based S-SDMs.

Application of detection probabilities to the design of amphibian monitoring programs in temporary ponds

Failure to detect a species in an area where it is present is a major source of error in biological surveys. We assessed whether it is possible to optimize single-visit biological monitoring surveys of highly dynamic freshwater ecosystems by framing them a priori within a particular period of time. Alternatively, we also searched for the optimal number of visits and when they should be conducted. We developed single-species occupancy models to estimate the monthly probability of detection of pond-breeding amphibians during a four-year monitoring program. Our results revealed that detection probability was species-specific and changed among sampling visits within a breeding season and also among breeding seasons. Thereby, the optimization of biological surveys with minimal survey effort (a single visit) is not feasible as it proves impossible to select a priori an adequate sampling period that remains robust across years. Alternatively, a two-survey combination at the beginning of the sampling season yielded optimal results and constituted an acceptable compromise between sampling efficacy and survey effort. Our study provides evidence of the variability and uncertainty that likely affects the efficacy of monitoring surveys, highlighting the need of repeated sampling in both ecological studies and conservation management.

Susceptibility of Nectomys rattus (Pelzen, 1883) to experimental infection with Schistosoma mansoni (Sambon, 1907): a potential reservoir in Brazil

The aim of the present research was to evaluate the potential of Nectomys rattus, the "water rat", to develop Schistosoma mansoni infection. Comparison with N. squamipes was carried out. Both species of rodents were submitted to transcutaneous infection using different infective cercariae loads: 50, 100 or 500. N. rattus showed high susceptibility to S. mansoni, with an infection rate of 71%. Rodents were able to excrete viable eggs of S. mansoni in the feaces during all infection period. For both species, the small intestine, followed by the liver and the large intestine, presented the highest concentration of eggs among the surveyed organs. Infection caused no animal death. Moreover, N. rattus accomplished the parasite's life cycle, by infecting the snails Biomphalaria glabrata and later Mus musculus. These evidences indicate that both N. rattus, as for N. squamipes are potential reservoirs for schistosomiasis in Brazil. Considering the fact that N. rattus and N. squamipes exist in the same natural ecosystems of S. mansoni, we suggest that these rodents must be regarded as influential factors in epidemiology surveys.

Re-opening the black box in societal metabolism: the application of MuSIASEM to water

In this paper we address the complexity of the analysis of water use in relation to the issue of sustainability. In fact, the flows of water in our planet represent a complex reality which can be studied using many different perceptions and narratives referring to different scales and dimensions of analysis. For this reason, a quantitative analysis of water use has to be based on analytical methods that are semantically open: they must be able to define what we mean with the term “water” when crossing different scales of analysis. We propose here a definition of water as a resource that deal with the many services it provides to humans and ecosystems. WE argue that water can fulfil so many of them since the element has many characteristics that allow for the resource to be labelled with different attributes, depending on the end use –such as drinkable. Since the services for humans and the functions for ecosystems associated with water flows are defined on different scales but still interconnected it is necessary to organize our assessment of water use across different hierarchical levels. In order to do so we define how to approach the study of water use in the Societal Metabolism, by proposing the Water Metabolism, tganized in three levels: societal level, ecosystem level and global level. The possible end uses we distinguish for the society are: personal/physiological use, household use, economic use. Organizing the study of “water use” across all these levels increases the usefulness of the quantitative analysis and the possibilities of finding relevant and comparable results. To achieve this result, we adapted a method developed to deal with multi-level, multi-scale analysis - the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) approach - to the analysis of water metabolism. In this paper, we discuss the peculiar analytical identity that “water” shows within multi-scale metabolic studies: water represents a flow-element when considering the metabolism of social systems (at a small scale, when describing the water metabolism inside the society) and a fund-element when considering the metabolism o ecosystems (at a larger scale when describing the water metabolism outside the society). The theoretical analysis is illustrated using two case which characterize the metabolic patterns regarding water use of a productive system in Catalonia and a water management policy in Andarax River Basin in Andalusia.

Béns i serveis associats als ecosistemes de fanerògames marines i estimacions de pèrdues causades per la seva degradació

Les praderies de posidònia de la costa catalana són ecosistemes d’alta importància, ja que tenint en compte la seva poca extensió, ens aporten una gran multiplicitat de béns i serveis ecosistèmics. No obstant, els danys observats en els prats en les últimes dècades, tant pel que fa a la regressió en superfície com a la pèrdua d’integritat ecològica, ens indiquen que aquests ecosistemes s’estan enfrontant a una crisi causada principalment per les pressions de les activitats antròpiques a les zones costaneres. En aquest projecte es pretenen identificar tots els béns i serveis que ens proporcionen aquests herbeis, així com també dictaminar quina és la importància de cada un d’ells en el context de la costa catalana. D’altra banda, es pretenen avaluar els impactes i conseqüències de la seva degradació i també quantificar, de manera relativa, la pèrdua d’aquests béns i serveis a la costa catalana, partint de la base que, segons els resultats obtinguts, la pèrdua d’abundància en els prats ha estat d’aproximadament el 60% des d’un hipotètic estat “pre-industrial” fins l’actualitat.

Estudio del ecosistema urbano de San José. Protocolo de monitoreo de aves y naturalización del Parque La Sabana

El papel de la ciudad en el futuro de la humanidad será transcendente, y es que el crecimiento actual de los espacios urbanos tiende, en general, a desbordar el sitio original de las ciudades, abarcando territorios cada vez más extensos y discontinuos. Y por este motivo es de vital importancia el estudio de la ciudad y de su entorno, el cual es sinónimo de ecosistema urbano. En el siguiente estudio se evalúa el ecosistema urbano de San José, capital de Costa Rica, dando énfasis en las zonas verdes presentes, en las relaciones con los ecosistemas naturales circundantes y como mejorar su capacidad ecológica. Por este motivo se ha analizado un proceso de rearborización en el Parque Metropolitano La Sabana, principal nódulo de carga de la trama urbana. Este esfuerzo de naturación dotará al parque de una mayor naturalización, con lo que se espera un aumento de la biodiversidad faunística. Para conocer estos cambios se crea un programa de monitoreo de aves con su respectivo protocolo.

Analisi de compostos orgànics persistents i estudi de la procedència d'hidrocarburs en sediments del mar Mediterrani català

Els sediments del fons marí són molt importants en els ecosistemes aquàtics. Aquests sediments són considerats absorbents naturals, ja que s’hi acumulen moltes substàncies nocives, com ara metalls pesants i contaminants orgànics persistents (COPs). En aquest estudi s’han analitzat mostres de sediments del mar Mediterrani amb la finalitat d’examinar els COPs i la possible procedència d’hidrocarburs derivats del petroli. Les mostres han estat extretes davant de la desembocadura del riu Besòs (se n’ha fet una extracció a 8 km i una altra a 54 km de distància respecte la costa) i davant del municipi català anomenat Vilanova i la Geltrú (se n’ha fet, també, una extracció a 8-10 km i una altra a 30-40 km de distància respecte la costa). D’aquestes mostres, obtingudes per perforació, se n’han analitzat el primer i segon centímetres. S’han quantificat els hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs), els bifenils policlorats (PCBs) i els compostos organoclorats (OCPs) utilitzats antigament com a pesticides. S’ha posat de manifest que en les zones més properes a la costa, les concertacions COPs són més elevades a la regió més meridional, tot i estar davant de la desembocadura del riu Besòs. Segurament això és degut a la influència de la deriva litoral (corrent costaner marí en direcció NE-SW). Finalment, l’índex Phytane/Pristane, l’índex de preferència de carboni o, en anglès Carbon Preference Index (CPI) i la barreja complexa sense resoldre o, en anglès, Unresolved Complex Mixture (UCM) apunten a la conclusió que l’origen dels hidrocarburs analitzats (n-alcans) podria ser petrogènic.

Seguiment de l'evolució de la recuperació del bosc de ribera en la zona afectada per l'incendi del riu Canaletes del 20/07/2009. Proposta de campanya de voluntariat ambiental en rius per la custòdia i recuperació fluvial

El riu Canaletes va resultar afectat per l’ incendi que es va produir a Horta de Sant Joan el juliol de l’any 2009. El foc va malmetre bona part de la flora i fauna de la zona, però un dels ecosistemes que en va sortir més perjudicat va ser el del bosc de ribera, ecosistema molt fràgil en front de pertorbacions d’aquest tipus, ja que la seva capacitat de regeneració no és tant senzilla ni ràpida com en altres ecosistemes mediterranis com podrien ser els boscos de pi blanc. No obstant, si que existeixen algunes espècies de ribera que presenten una ràpida resposta als incendis com és el cas dels salzes o alguns pollancres o àlbers, que en aquest cas, poc temps després del foc ja presentaven rebrots, segons observacions realitzades al camp. Per comprovar l’evolució de la recuperació del bosc de ribera en la zona afectada per l’incendi, es van realitzar diverses sortides de camp. D’aquestes observacions, es va poder deduir que actualment el bosc de ribera de la zona estudiada, evoluciona segons les previsions realitzades en estudis immediatament posteriors al foc, de manera que hi estan proliferant de manera ràpida bardisses amb esbarzer, gavarrera, roldor i sanguinyol, en aquells llocs que abans de l’incendi eren ocupats per arbres caducifolis.

Treeline and climate change : analyzing and modeling patterns and shifts in the Swiss Alps

Summary: Global warming has led to an average earth surface temperature increase of about 0.7 °C in the 20th century, according to the 2007 IPCC report. In Switzerland, the temperature increase in the same period was even higher: 1.3 °C in the Northern Alps anal 1.7 °C in the Southern Alps. The impacts of this warming on ecosystems aspecially on climatically sensitive systems like the treeline ecotone -are already visible today. Alpine treeline species show increased growth rates, more establishment of young trees in forest gaps is observed in many locations and treelines are migrating upwards. With the forecasted warming, this globally visible phenomenon is expected to continue. This PhD thesis aimed to develop a set of methods and models to investigate current and future climatic treeline positions and treeline shifts in the Swiss Alps in a spatial context. The focus was therefore on: 1) the quantification of current treeline dynamics and its potential causes, 2) the evaluation and improvement of temperaturebased treeline indicators and 3) the spatial analysis and projection of past, current and future climatic treeline positions and their respective elevational shifts. The methods used involved a combination of field temperature measurements, statistical modeling and spatial modeling in a geographical information system. To determine treeline shifts and assign the respective drivers, neighborhood relationships between forest patches were analyzed using moving window algorithms. Time series regression modeling was used in the development of an air-to-soil temperature transfer model to calculate thermal treeline indicators. The indicators were then applied spatially to delineate the climatic treeline, based on interpolated temperature data. Observation of recent forest dynamics in the Swiss treeline ecotone showed that changes were mainly due to forest in-growth, but also partly to upward attitudinal shifts. The recent reduction in agricultural land-use was found to be the dominant driver of these changes. Climate-driven changes were identified only at the uppermost limits of the treeline ecotone. Seasonal mean temperature indicators were found to be the best for predicting climatic treelines. Applying dynamic seasonal delimitations and the air-to-soil temperature transfer model improved the indicators' applicability for spatial modeling. Reproducing the climatic treelines of the past 45 years revealed regionally different attitudinal shifts, the largest being located near the highest mountain mass. Modeling climatic treelines based on two IPCC climate warming scenarios predicted major shifts in treeline altitude. However, the currently-observed treeline is not expected to reach this limit easily, due to lagged reaction, possible climate feedback effects and other limiting factors. Résumé: Selon le rapport 2007 de l'IPCC, le réchauffement global a induit une augmentation de la température terrestre de 0.7 °C en moyenne au cours du 20e siècle. En Suisse, l'augmentation durant la même période a été plus importante: 1.3 °C dans les Alpes du nord et 1.7 °C dans les Alpes du sud. Les impacts de ce réchauffement sur les écosystèmes - en particuliers les systèmes sensibles comme l'écotone de la limite des arbres - sont déjà visibles aujourd'hui. Les espèces de la limite alpine des forêts ont des taux de croissance plus forts, on observe en de nombreux endroits un accroissement du nombre de jeunes arbres s'établissant dans les trouées et la limite des arbres migre vers le haut. Compte tenu du réchauffement prévu, on s'attend à ce que ce phénomène, visible globalement, persiste. Cette thèse de doctorat visait à développer un jeu de méthodes et de modèles pour étudier dans un contexte spatial la position présente et future de la limite climatique des arbres, ainsi que ses déplacements, au sein des Alpes suisses. L'étude s'est donc focalisée sur: 1) la quantification de la dynamique actuelle de la limite des arbres et ses causes potentielles, 2) l'évaluation et l'amélioration des indicateurs, basés sur la température, pour la limite des arbres et 3) l'analyse spatiale et la projection de la position climatique passée, présente et future de la limite des arbres et des déplacements altitudinaux de cette position. Les méthodes utilisées sont une combinaison de mesures de température sur le terrain, de modélisation statistique et de la modélisation spatiale à l'aide d'un système d'information géographique. Les relations de voisinage entre parcelles de forêt ont été analysées à l'aide d'algorithmes utilisant des fenêtres mobiles, afin de mesurer les déplacements de la limite des arbres et déterminer leurs causes. Un modèle de transfert de température air-sol, basé sur les modèles de régression sur séries temporelles, a été développé pour calculer des indicateurs thermiques de la limite des arbres. Les indicateurs ont ensuite été appliqués spatialement pour délimiter la limite climatique des arbres, sur la base de données de températures interpolées. L'observation de la dynamique forestière récente dans l'écotone de la limite des arbres en Suisse a montré que les changements étaient principalement dus à la fermeture des trouées, mais aussi en partie à des déplacements vers des altitudes plus élevées. Il a été montré que la récente déprise agricole était la cause principale de ces changements. Des changements dus au climat n'ont été identifiés qu'aux limites supérieures de l'écotone de la limite des arbres. Les indicateurs de température moyenne saisonnière se sont avérés le mieux convenir pour prédire la limite climatique des arbres. L'application de limites dynamiques saisonnières et du modèle de transfert de température air-sol a amélioré l'applicabilité des indicateurs pour la modélisation spatiale. La reproduction des limites climatiques des arbres durant ces 45 dernières années a mis en évidence des changements d'altitude différents selon les régions, les plus importants étant situés près du plus haut massif montagneux. La modélisation des limites climatiques des arbres d'après deux scénarios de réchauffement climatique de l'IPCC a prédit des changements majeurs de l'altitude de la limite des arbres. Toutefois, l'on ne s'attend pas à ce que la limite des arbres actuellement observée atteigne cette limite facilement, en raison du délai de réaction, d'effets rétroactifs du climat et d'autres facteurs limitants.

Canvis ambientals i relacions tròfiques en rius mediterranis

Els rius i rieres mediterranis són ecosistemes que es caracteritzen per fortes oscil•lacions de cabal i temperatura al llarg de l’any. Aquestes oscil•lacions provoquen canvis ambientals en l'hàbitat i en els recursos que afecten directament o indirecta la biota que habita aquests ecosistemes, la qual, per tant, ha de presentar adaptacions a aquestes oscil•lacions ambientals. L'escenari actual de canvi climàtic preveu una intensificació dels fenòmens de sequera i augment de temperatura. Entendre com la biota dels rius respon a aquestes fluctuacions és de gran importància per poder anticipar les respostes d'aquests sistemes als imminents canvis ambientals així com per gestionar adequadament els recursos hídrics en un futur. Els objectius principals d'aquesta tesi eren: caracteritzar estructural i funcionalment dues rieres intermitents mediterrànies al llarg dels diferents períodes característics del cicle anual i veure els efectes d'un augment de la sequera; veure com aquests efectes podien afectar l'ecosistema ripari circumdant i establir com diferències en la qualitat de la matèria orgànica derivades del canvi climàtic pot afectar el fitness i desenvolupament dels invertebrats. Aquests objectius s'han pogut complir només parcialment, ja que adversitats climàtiques van impedir finalitzar amb èxit la manipulació del cabal al camp i la resolució d'algunes dades no ha estat prou bona com per aplicar els models corresponents. Aquests contratemps s'han solucionat amb la incorporació de dos nous experiments (un encara s'ha de realitzar), fet que ha fet enlentir la finalització de la tesi.