Sedimentology, geochemistry and mineralogy of the Paleocene-Eocene thermal maximum (PETM) : sediment records from Egypt, India and Spain

A gradual increase in Earth's surface temperatures marking the transition from the late Paleocene to early Eocene (55.8±0.2Ma), represents an extraordinary warming event known as Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). Both marine and continental sedimentary records during this period reveal evidences for the massive injection of isotopically light carbon. The carbon dioxide injection from multiple potential sources may have triggered the global warming. The importance of the PETM studies is due to the fact that the PETM bears some striking resemblances to the human-caused climate change unfolding today. Most notably, the culprit behind it was a massive injection of heat-trapping greenhouse gases into the atmosphere and oceans, comparable in volume to what our persistent burning of fossil fuels could deliver in coming centuries. The exact knowledge of what went on during the PETM could help us to foresee the future climate change. The response of the oceanic and continental environments to the PETM is different. Many factors might control the response of the environments to the PETM such as paleogeography, paleotopography, paleoenvironment, and paleodepth. To better understand the mechanisms triggering PETM events, two different environments were studied: 1) shallow marine to inner shelf environment (Wadi Nukhul, Sinai; and the Dababiya GSSP, Luxor, Egypt), and 2) terrestrial environments (northwestern India lignite mines) representing wetland, and fluvial environments (Esplugafreda, Spain) both highlighting the climatic changes observed in continental conditions. In the marine realm, the PETM is characterized by negative ö13Ccar and ô13Corg excursions and shifts in Ô15N to ~0%o values above the P/E boundary and persisting along the interval suggesting a bloom and high production of atmospheric N2-fixers. Decrease in carbonate contents could be due to dissolution and/or dilution by increasing detrital input. High Ti, K and Zr and decreased Si contents at the P/E boundary indicate high weathering index (CIA), which coincides with significant kaolinite input and suggests intense chemical weathering under humid conditions at the beginning of the PETM. Two anoxic intervals are observed along the PETM. The lower one may be linked to methane released from the continental shelf with no change in the redox proxies, where the upper anoxic to euxinic conditions are revealed by increasing U, Mo, V, Fe and the presence of small size pyrite framboids (2-5fim). Productivity sensitive elements (Cu, Ni, and Cd) show their maximum concentrated within the upper anoxic interval suggesting high productivity in surface water. The obtained data highlight that intense weathering and subsequent nutrient inputs are crucial parameters in the chain of the PETM events, triggering productivity during the recovery phase. In the terrestrial environments, the establishment of wetland conditions and consequence continental climatic shift towards more humid conditions led to migration of modern mammals northward following the extension of the tropical belts. Relative ages of this mammal event based on bio-chemo- and paleomagnetic stratigraphy support a migration path originating from Asia into Europe and North America, followed by later migration from Asia into India and suggests a barrier to migration that is likely linked to the timing of the India-Asia collision. In contrast, at Esplugafereda, northeastern Spain, the terrestrial environment reacted differently. Two significant S13C shifts with the lower one linked to the PETM and the upper corresponding to the Early Eocene Thermal Maximum (ETM2); 180/160 paleothermometry performed on two different soil carbonate nodule reveal a temperature increase of around 8°C during the PETM. The prominent increase in kaolinite content within the PETM is linked to increased runoff and/or weathering of adjacent and coeval soils. These results demonstrate that the PETM coincides globally with extreme climatic fluctuations and that terrestrial environments are very likely to record such climatic changes. - La transition Paléocène-Eocène (55,8±0,2 Ma) est marquée par un réchauffement extraordinaire communément appelé « Paleocene-Eocene Thermal Maximum » (PETM). Les données géochimiques caractérisant les sédiments marins et continentaux de cette période indiquent que ce réchauffement a été déclenché par une augmentation massive de CO2 lié à la déstabilisation des hydrates de méthane stockés le long des marges océaniques. L'étude des événements PETM constitue donc un bon analogue avec le réchauffement actuel. Le volume de CO2 émis durant le PETM est comparable avec le CO2 lié à l'activité actuelle humaine. La compréhension des causes du réchauffement du PETM peut être cruciale pour prévoir et évaluer les conséquences du réchauffement anthropogénique, en particulier les répercussions d'un tel réchauffement sur les domaines continentaux et océaniques. De nombreux facteurs entrent en ligne de compte dans le cas du PETM, tels que la paléogéographie, la paléotopographie et les paléoenvironnement. Pour mieux comprendre les réponses environnementales aux événements du PETM, 2 types d'environnements ont été choisis : (1) le domaine marin ouvert mais relativement peu profond (Wadi Nukhul. Sinai, Dababiya, Luxor, Egypte), (2) le milieu continental marécageux humide (mines de lignite, Inde) et fluviatile, semi-aride (Esplugafreda, Pyrénées espagnoles). Dans le domaine marin, le PETM est caractérisé par des excursions négatives du ô13Ccar et ô13Corg et un shift persistant des valeurs de 815N à ~ 0 %o indiquant une forte activité des organismes (bactéries) fixant l'azote. La diminution des carbonates observée durant le PETM peut-être due à des phénomènes de dissolution ou une augmentation des apports terrigènes. Des taux élevés en Ti, K et Zr et une diminution des montants de Si, reflétés par des valeurs des indices d'altération (CIA) qui coïncident avec une augmentation significative des apports de kaolinite impliquent une altération chimique accrue, du fait de conditions plus humides au début du PETM. Deux événements anoxiques globaux ont été mis en évidence durant le PETM. Le premier, situé dans la partie inférieur du PETM, serait lié à la libération des hydrates de méthane stockés le long des talus continentaux et ne correspond pas à des variations significatives des éléments sensibles aux changements de conditions redox. Le second est caractérisé par une augmentation des éléments U, Mo, V et Fe et la présence de petit framboids de pyrite dont la taille varie entre 2 et 5pm. Le second épisode anoxique est caractérisé par une forte augmentation des éléments sensibles aux changements de la productivité (Cu, Ni et Co), indiquant une augmentation de la productivité dans les eaux de surface. Les données obtenues mettent en évidence le rôle crucial joué par l'altération et les apports en nutriments qui en découlent. Ces paramètres sont cruciaux pour la succession des événements qui ont conduit au PETM, et plus particulièrement l'augmentation de la productivité dans la phase de récupération. Durant le PETM, le milieu continental est caractérisé par l'établissement de conditions humides qui ont facilité voir provoqué la migration des mammifères modernes qui ont suivi le déplacement de ces ceintures climatiques. L'âge de cette migration est basé sur des arguments chimiostratigraphiques (isotopes stables), biostratigraphiques et paléomagnétiques. Les données bibliographiques ainsi que celles que nous avons récoltées en Inde, montrent que les mammifères modernes ont d'abord migré depuis l'Asie vers l'Europe, puis dans le continent Nord américain. Ces derniers ne sont arrivés en Inde que plus tardivement, suggérant que le temps de leur migration est lié à la collision Inde-Asie. Dans le Nord-Est de l'Espagne (Esplugafreda), la réponse du milieu continental aux événements PETM est assez différente. Comme en Inde, deux excursions signicatives en ô13C ont été observées. La première correspond au PETM et la seconde est corrélée avec l'optimum thermique de l'Eocène précoce (ETM2). Les isotopes stables de l'oxygène mesurés 2 différents types de nodules calcaires provenant de paléosols suggère une augmentation de 10°C pendant le PETM. Une augmentation simultanée des taux de kaolinite indique une intensification de l'altération chimique et/ou de l'érosion de sols adjacents. Ces résultats démontrent que le PETM coïncide globalement avec des variations climatiques extrêmes qui sont très aisément reconnaissables dans les dépôts continentaux.

Volumetric quantification of atherosclerotic plaque in CT considering partial volume effect.

Coronary artery calcification (CAC) is quantified based on a computed tomography (CT) scan image. A calcified region is identified. Modified expectation maximization (MEM) of a statistical model for the calcified and background material is used to estimate the partial calcium content of the voxels. The algorithm limits the region over which MEM is performed. By using MEM, the statistical properties of the model are iteratively updated based on the calculated resultant calcium distribution from the previous iteration. The estimated statistical properties are used to generate a map of the partial calcium content in the calcified region. The volume of calcium in the calcified region is determined based on the map. The experimental results on a cardiac phantom, scanned 90 times using 15 different protocols, demonstrate that the proposed method is less sensitive to partial volume effect and noise, with average error of 9.5% (standard deviation (SD) of 5-7mm(3)) compared with 67% (SD of 3-20mm(3)) for conventional techniques. The high reproducibility of the proposed method for 35 patients, scanned twice using the same protocol at a minimum interval of 10 min, shows that the method provides 2-3 times lower interscan variation than conventional techniques.

Da Bisanzio alla Santa Russia : Nikodim Kondakov (1844-1925) e la nascita della storia dell'arte in Russia : con la traduzione del primo volume dell' "Ikonografija Bogomateri"

Da Bisanzio alla Santa Russia Résumé Ivan Foletti Le texte du premier volume de YIkonografija Bogomatri (Iconographie de la mère de Dieu), publié en 1914 à Saint Pétersbourg par Nikodim Kondakov et traduit dans le cadre de ce travail, soulève chez le lecteur contemporain de nombreuses questions quant au développement des études byzantines, entre la fin du XIXe et le début du XXe siècle. Il s'agit, avant tout, de comprendre les enjeux fondamentaux de la naissance de cette discipline, dans le cadre de l'Europe romantique et plus particulièrement de son acculturation à la réalité russe. En se concentrant sur le personnage de Nikodim Kondakov, considéré par ses contemporains comme le patriarche des études byzantines, ce travail propose d'articuler la réflexion autour de deux axes principaux. Il s'agit d'une part de la relation entre histoire de l'art et société : dans le contexte russe et plus largement dans celui de l'Europe, la recherche semble se développer en étroite relation avec les tendances politiques et sociales de ces années. C'est probablement la raison du choix pour Nikodim Kondakov de se dédier aux études de Byzance, dans les années où la Russie prépare sa guerre contre la Turquie (1877-1878), tandis que l'opinion publique est martelée avec un revival de l'ancienne idéologie de Moscou comme « troisième Rome » et héritière de Byzance. Un autre aspect significatif est la décision de ce même chercheur d'étudier les antiquités russes sous le règne de Alexandre III, le tzar « contre-réformateur », quand la Russie se replie sur elle même autour de trois mots d'ordre: Orthodoxie, autocratie, et nationalité. D'autre part, la réception de Kondakov en Occident, semble aussi dépendre de questions politiques. Son accueil très favorable en France et en Angleterre contraste avec une perception bien plus négative en Autriche et en Allemagne ; il s'agit là d'une position en étonnante harmonie avec les traités politiques - l'alliance franco-russe de 1891 et la triple entente de 1911 qui opposent les pays membres aux empires centraux. Le deuxième axe considéré est celui d'une analyse systématique de la naissance des études sur les images cultuelles russes, les icônes. Les pages dédiées à ce phénomène dans Γ Ikonograflja Bogomatri, mais également dans les autres ouvrages de Kondakov, posent clairement la question des raisons nationalistes et populistes de la redécouverte, autour de 1900, en Russie et en Europe de cette expression visuelle. Conclusion logique de la tradition historiographique du XIXe siècle - qui s'est préoccupé des icônes perçues comme documents historiques - cette nouvelle vague d'intérêt pose la question de l'icône commé"oeuvre d'art. C'est autour de ce débat, alimenté également par l'apparition des avant-gardes, que se situent les plus importants savants russes de ces années en opposant deux manières radicalement différentes de percevoir l'art : à l'approche positiviste s'oppose celle d'un renouveau d'Hegel. Ce débat sera brusquement interrompu par la révolution, suivie par les années staliniennes qui vont définitivement « discerner » laquelle des deux méthodes et approches est la « juste », en congelant de fait, pour des décennies, toute possibilité de discussion. Cette thèse souhaiterait donc ouvrir en Occident un débat pour l'instant marginal dans les études : celui de la naissance d'une histoire de l'art moderne en Russie, mais également de l'émergence d'une nouvelle Europe savante autour de 1900 où l'histoire de l'art byzantin s'affirme comme un domaine émergent.

Free-breathing inner-volume black-blood imaging of the human heart using two-dimensionally selective local excitation at 3 T.

Black-blood fast spin-echo imaging is a powerful technique for the evaluation of cardiac anatomy. To avoid fold-over artifacts, using a sufficiently large field of view in phase-encoding direction is mandatory. The related oversampling affects scanning time and respiratory chest motion artifacts are commonly observed. The excitation of a volume that exclusively includes the heart without its surrounding structures may help to improve scan efficiency and minimize motion artifacts. Therefore, and by building on previously reported inner-volume approach, the combination of a black-blood fast spin-echo sequence with a two-dimensionally selective radiofrequency pulse is proposed for selective "local excitation" small field of view imaging of the heart. This local excitation technique has been developed, implemented, and tested in phantoms and in vivo. With this method, small field of view imaging of a user-specified region in the human thorax is feasible, scanning becomes more time efficient, motion artifacts can be minimized, and additional flexibility in the choice of imaging parameters can be exploited.

Natural Arabidopsis brx loss-of-function alleles confer root adaptation to acidic soil.

Soil acidification is a major agricultural problem that negatively affects crop yield. Root systems counteract detrimental passive proton influx from acidic soil through increased proton pumping into the apoplast, which is presumably also required for cell elongation and stimulated by auxin. Here, we found an unexpected impact of extracellular pH on auxin activity and cell proliferation rate in the root meristem of two Arabidopsis mutants with impaired auxin perception, axr3 and brx. Surprisingly, neutral to slightly alkaline media rescued their severely reduced root (meristem) growth by stimulating auxin signaling, independent of auxin uptake. The finding that proton pumps are hyperactive in brx roots could explain this phenomenon and is consistent with more robust growth and increased fitness of brx mutants on overly acidic media or soil. Interestingly, the original brx allele was isolated from a natural stock center accession collected from acidic soil. Our discovery of a novel brx allele in accessions recently collected from another acidic sampling site demonstrates the existence of independently maintained brx loss-of-function alleles in nature and supports the notion that they are advantageous in acidic soil pH conditions, a finding that might be exploited for crop breeding.

Hybrid Multiscale Finite Volume method for two-phase flow in porous media

We present a novel hybrid (or multiphysics) algorithm, which couples pore-scale and Darcy descriptions of two-phase flow in porous media. The flow at the pore-scale is described by the Navier?Stokes equations, and the Volume of Fluid (VOF) method is used to model the evolution of the fluid?fluid interface. An extension of the Multiscale Finite Volume (MsFV) method is employed to construct the Darcy-scale problem. First, a set of local interpolators for pressure and velocity is constructed by solving the Navier?Stokes equations; then, a coarse mass-conservation problem is constructed by averaging the pore-scale velocity over the cells of a coarse grid, which act as control volumes; finally, a conservative pore-scale velocity field is reconstructed and used to advect the fluid?fluid interface. The method relies on the localization assumptions used to compute the interpolators (which are quite straightforward extensions of the standard MsFV) and on the postulate that the coarse-scale fluxes are proportional to the coarse-pressure differences. By numerical simulations of two-phase problems, we demonstrate that these assumptions provide hybrid solutions that are in good agreement with reference pore-scale solutions and are able to model the transition from stable to unstable flow regimes. Our hybrid method can naturally take advantage of several adaptive strategies and allows considering pore-scale fluxes only in some regions, while Darcy fluxes are used in the rest of the domain. Moreover, since the method relies on the assumption that the relationship between coarse-scale fluxes and pressure differences is local, it can be used as a numerical tool to investigate the limits of validity of Darcy's law and to understand the link between pore-scale quantities and their corresponding Darcy-scale variables.

A soil emergence trap for collections of phlebotomine sand flies

The identification of breeding sites of sand flies is of great epidemiological interest. A soil emergence trap for investigating potential sand fly breeding sites is described. The trap was tested in two rural areas in the Mogi Guaçu River Valley where the American cutaneous leishmaniasis is an endemic disease. Seventy-three sand fly individuals of three species, Lutzomyia intermedia s. l., L. whitmani and L. pessoai, were collected on the forest floor and peridomicile.