The biology of Aedes (Ochlerotatus) albifasciatus Macquart, 1838 (Diptera: Culicidae) in Central Argentina

Aedes albifasciatus is a flood water mosquito ocurring in the southern countries of South America. It is a competent vector of the Western Equine Encephalitis (WEE) and causes important losses on milk and beef production in central Argentina. Field work was carried out from December 1990 to March 1993, on a monthly basis during the dry season and biweekly during the rainy season. Larvae were collected using the 'dipping' technique and females with CDC traps baited with CO2. Field collected larvae were used to build laboratory cohorts, from which basic population parameters were estimated. Eggs survived up to six months on dry soil, although there was a linear decrease of viability with time. At 23ºC, larval development time was around nine days, and all adults emerged within one week. The estimation of larval development in the laboratory seems to be very near the development on the field, as larvae have been collected on average eight days after a rainfall. Egg to adult survival was 83%, with the highest mortality on fourth larval instar (6%). In the laboratory studies, sex proportion among the adults was 1:1, females lived longer than males (median 13 and five days, respectively), and adult survival pattern showed a constant number of individuals dying per unit time. Field collected females layed an average of 84 eggs per batch, and completing up to five gonotrophic cycles, suggesting an estimated survival of up to 35-50 days.

Species distribution models for conservation-oriented studies in Switzerland : filling data and tools gaps

SUMMARYSpecies distribution models (SDMs) represent nowadays an essential tool in the research fields of ecology and conservation biology. By combining observations of species occurrence or abundance with information on the environmental characteristic of the observation sites, they can provide information on the ecology of species, predict their distributions across the landscape or extrapolate them to other spatial or time frames. The advent of SDMs, supported by geographic information systems (GIS), new developments in statistical models and constantly increasing computational capacities, has revolutionized the way ecologists can comprehend species distributions in their environment. SDMs have brought the tool that allows describing species realized niches across a multivariate environmental space and predict their spatial distribution. Predictions, in the form of probabilistic maps showing the potential distribution of the species, are an irreplaceable mean to inform every single unit of a territory about its biodiversity potential. SDMs and the corresponding spatial predictions can be used to plan conservation actions for particular species, to design field surveys, to assess the risks related to the spread of invasive species, to select reserve locations and design reserve networks, and ultimately, to forecast distributional changes according to scenarios of climate and/or land use change.By assessing the effect of several factors on model performance and on the accuracy of spatial predictions, this thesis aims at improving techniques and data available for distribution modelling and at providing the best possible information to conservation managers to support their decisions and action plans for the conservation of biodiversity in Switzerland and beyond. Several monitoring programs have been put in place from the national to the global scale, and different sources of data now exist and start to be available to researchers who want to model species distribution. However, because of the lack of means, data are often not gathered at an appropriate resolution, are sampled only over limited areas, are not spatially explicit or do not provide a sound biological information. A typical example of this is data on 'habitat' (sensu biota). Even though this is essential information for an effective conservation planning, it often has to be approximated from land use, the closest available information. Moreover, data are often not sampled according to an established sampling design, which can lead to biased samples and consequently to spurious modelling results. Understanding the sources of variability linked to the different phases of the modelling process and their importance is crucial in order to evaluate the final distribution maps that are to be used for conservation purposes.The research presented in this thesis was essentially conducted within the framework of the Landspot Project, a project supported by the Swiss National Science Foundation. The main goal of the project was to assess the possible contribution of pre-modelled 'habitat' units to model the distribution of animal species, in particular butterfly species, across Switzerland. While pursuing this goal, different aspects of data quality, sampling design and modelling process were addressed and improved, and implications for conservation discussed. The main 'habitat' units considered in this thesis are grassland and forest communities of natural and anthropogenic origin as defined in the typology of habitats for Switzerland. These communities are mainly defined at the phytosociological level of the alliance. For the time being, no comprehensive map of such communities is available at the national scale and at fine resolution. As a first step, it was therefore necessary to create distribution models and maps for these communities across Switzerland and thus to gather and collect the necessary data. In order to reach this first objective, several new developments were necessary such as the definition of expert models, the classification of the Swiss territory in environmental domains, the design of an environmentally stratified sampling of the target vegetation units across Switzerland, the development of a database integrating a decision-support system assisting in the classification of the relevés, and the downscaling of the land use/cover data from 100 m to 25 m resolution.The main contributions of this thesis to the discipline of species distribution modelling (SDM) are assembled in four main scientific papers. In the first, published in Journal of Riogeography different issues related to the modelling process itself are investigated. First is assessed the effect of five different stepwise selection methods on model performance, stability and parsimony, using data of the forest inventory of State of Vaud. In the same paper are also assessed: the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5 prior to model calibration; the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences; four different methods for incorporating spatial autocorrelation; and finally, the effect of integrating predictor interactions. Results allowed to specifically enhance the GRASP tool (Generalized Regression Analysis and Spatial Predictions) that now incorporates new selection methods and the possibility of dealing with interactions among predictors as well as spatial autocorrelation. The contribution of different sources of remotely sensed information to species distribution models was also assessed. The second paper (to be submitted) explores the combined effects of sample size and data post-stratification on the accuracy of models using data on grassland distribution across Switzerland collected within the framework of the Landspot project and supplemented with other important vegetation databases. For the stratification of the data, different spatial frameworks were compared. In particular, environmental stratification by Swiss Environmental Domains was compared to geographical stratification either by biogeographic regions or political states (cantons). The third paper (to be submitted) assesses the contribution of pre- modelled vegetation communities to the modelling of fauna. It is a two-steps approach that combines the disciplines of community ecology and spatial ecology and integrates their corresponding concepts of habitat. First are modelled vegetation communities per se and then these 'habitat' units are used in order to model animal species habitat. A case study is presented with grassland communities and butterfly species. Different ways of integrating vegetation information in the models of butterfly distribution were also evaluated. Finally, a glimpse to climate change is given in the fourth paper, recently published in Ecological Modelling. This paper proposes a conceptual framework for analysing range shifts, namely a catalogue of the possible patterns of change in the distribution of a species along elevational or other environmental gradients and an improved quantitative methodology to identify and objectively describe these patterns. The methodology was developed using data from the Swiss national common breeding bird survey and the article presents results concerning the observed shifts in the elevational distribution of breeding birds in Switzerland.The overall objective of this thesis is to improve species distribution models as potential inputs for different conservation tools (e.g. red lists, ecological networks, risk assessment of the spread of invasive species, vulnerability assessment in the context of climate change). While no conservation issues or tools are directly tested in this thesis, the importance of the proposed improvements made in species distribution modelling is discussed in the context of the selection of reserve networks.RESUMELes modèles de distribution d'espèces (SDMs) représentent aujourd'hui un outil essentiel dans les domaines de recherche de l'écologie et de la biologie de la conservation. En combinant les observations de la présence des espèces ou de leur abondance avec des informations sur les caractéristiques environnementales des sites d'observation, ces modèles peuvent fournir des informations sur l'écologie des espèces, prédire leur distribution à travers le paysage ou l'extrapoler dans l'espace et le temps. Le déploiement des SDMs, soutenu par les systèmes d'information géographique (SIG), les nouveaux développements dans les modèles statistiques, ainsi que la constante augmentation des capacités de calcul, a révolutionné la façon dont les écologistes peuvent comprendre la distribution des espèces dans leur environnement. Les SDMs ont apporté l'outil qui permet de décrire la niche réalisée des espèces dans un espace environnemental multivarié et prédire leur distribution spatiale. Les prédictions, sous forme de carte probabilistes montrant la distribution potentielle de l'espèce, sont un moyen irremplaçable d'informer chaque unité du territoire de sa biodiversité potentielle. Les SDMs et les prédictions spatiales correspondantes peuvent être utilisés pour planifier des mesures de conservation pour des espèces particulières, pour concevoir des plans d'échantillonnage, pour évaluer les risques liés à la propagation d'espèces envahissantes, pour choisir l'emplacement de réserves et les mettre en réseau, et finalement, pour prévoir les changements de répartition en fonction de scénarios de changement climatique et/ou d'utilisation du sol. En évaluant l'effet de plusieurs facteurs sur la performance des modèles et sur la précision des prédictions spatiales, cette thèse vise à améliorer les techniques et les données disponibles pour la modélisation de la distribution des espèces et à fournir la meilleure information possible aux gestionnaires pour appuyer leurs décisions et leurs plans d'action pour la conservation de la biodiversité en Suisse et au-delà. Plusieurs programmes de surveillance ont été mis en place de l'échelle nationale à l'échelle globale, et différentes sources de données sont désormais disponibles pour les chercheurs qui veulent modéliser la distribution des espèces. Toutefois, en raison du manque de moyens, les données sont souvent collectées à une résolution inappropriée, sont échantillonnées sur des zones limitées, ne sont pas spatialement explicites ou ne fournissent pas une information écologique suffisante. Un exemple typique est fourni par les données sur 'l'habitat' (sensu biota). Même s'il s'agit d'une information essentielle pour des mesures de conservation efficaces, elle est souvent approximée par l'utilisation du sol, l'information qui s'en approche le plus. En outre, les données ne sont souvent pas échantillonnées selon un plan d'échantillonnage établi, ce qui biaise les échantillons et par conséquent les résultats de la modélisation. Comprendre les sources de variabilité liées aux différentes phases du processus de modélisation s'avère crucial afin d'évaluer l'utilisation des cartes de distribution prédites à des fins de conservation.La recherche présentée dans cette thèse a été essentiellement menée dans le cadre du projet Landspot, un projet soutenu par le Fond National Suisse pour la Recherche. L'objectif principal de ce projet était d'évaluer la contribution d'unités 'd'habitat' pré-modélisées pour modéliser la répartition des espèces animales, notamment de papillons, à travers la Suisse. Tout en poursuivant cet objectif, différents aspects touchant à la qualité des données, au plan d'échantillonnage et au processus de modélisation sont abordés et améliorés, et leurs implications pour la conservation des espèces discutées. Les principaux 'habitats' considérés dans cette thèse sont des communautés de prairie et de forêt d'origine naturelle et anthropique telles que définies dans la typologie des habitats de Suisse. Ces communautés sont principalement définies au niveau phytosociologique de l'alliance. Pour l'instant aucune carte de la distribution de ces communautés n'est disponible à l'échelle nationale et à résolution fine. Dans un premier temps, il a donc été nécessaire de créer des modèles de distribution de ces communautés à travers la Suisse et par conséquent de recueillir les données nécessaires. Afin d'atteindre ce premier objectif, plusieurs nouveaux développements ont été nécessaires, tels que la définition de modèles experts, la classification du territoire suisse en domaines environnementaux, la conception d'un échantillonnage environnementalement stratifié des unités de végétation cibles dans toute la Suisse, la création d'une base de données intégrant un système d'aide à la décision pour la classification des relevés, et le « downscaling » des données de couverture du sol de 100 m à 25 m de résolution. Les principales contributions de cette thèse à la discipline de la modélisation de la distribution d'espèces (SDM) sont rassemblées dans quatre articles scientifiques. Dans le premier article, publié dans le Journal of Biogeography, différentes questions liées au processus de modélisation sont étudiées en utilisant les données de l'inventaire forestier de l'Etat de Vaud. Tout d'abord sont évalués les effets de cinq méthodes de sélection pas-à-pas sur la performance, la stabilité et la parcimonie des modèles. Dans le même article sont également évalués: l'effet de la pondération des absences afin d'assurer une prévalence de 0.5 lors de la calibration du modèle; l'effet de limiter les absences au-delà de l'enveloppe définie par les présences; quatre méthodes différentes pour l'intégration de l'autocorrélation spatiale; et enfin, l'effet de l'intégration d'interactions entre facteurs. Les résultats présentés dans cet article ont permis d'améliorer l'outil GRASP qui intègre désonnais de nouvelles méthodes de sélection et la possibilité de traiter les interactions entre variables explicatives, ainsi que l'autocorrélation spatiale. La contribution de différentes sources de données issues de la télédétection a également été évaluée. Le deuxième article (en voie de soumission) explore les effets combinés de la taille de l'échantillon et de la post-stratification sur le la précision des modèles. Les données utilisées ici sont celles concernant la répartition des prairies de Suisse recueillies dans le cadre du projet Landspot et complétées par d'autres sources. Pour la stratification des données, différents cadres spatiaux ont été comparés. En particulier, la stratification environnementale par les domaines environnementaux de Suisse a été comparée à la stratification géographique par les régions biogéographiques ou par les cantons. Le troisième article (en voie de soumission) évalue la contribution de communautés végétales pré-modélisées à la modélisation de la faune. C'est une approche en deux étapes qui combine les disciplines de l'écologie des communautés et de l'écologie spatiale en intégrant leurs concepts de 'habitat' respectifs. Les communautés végétales sont modélisées d'abord, puis ces unités de 'habitat' sont utilisées pour modéliser les espèces animales. Une étude de cas est présentée avec des communautés prairiales et des espèces de papillons. Différentes façons d'intégrer l'information sur la végétation dans les modèles de répartition des papillons sont évaluées. Enfin, un clin d'oeil aux changements climatiques dans le dernier article, publié dans Ecological Modelling. Cet article propose un cadre conceptuel pour l'analyse des changements dans la distribution des espèces qui comprend notamment un catalogue des différentes formes possibles de changement le long d'un gradient d'élévation ou autre gradient environnemental, et une méthode quantitative améliorée pour identifier et décrire ces déplacements. Cette méthodologie a été développée en utilisant des données issues du monitoring des oiseaux nicheurs répandus et l'article présente les résultats concernant les déplacements observés dans la distribution altitudinale des oiseaux nicheurs en Suisse.L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les modèles de distribution des espèces en tant que source d'information possible pour les différents outils de conservation (par exemple, listes rouges, réseaux écologiques, évaluation des risques de propagation d'espèces envahissantes, évaluation de la vulnérabilité des espèces dans le contexte de changement climatique). Bien que ces questions de conservation ne soient pas directement testées dans cette thèse, l'importance des améliorations proposées pour la modélisation de la distribution des espèces est discutée à la fin de ce travail dans le contexte de la sélection de réseaux de réserves.

Life history correlates of adult size in the malaria vector Anopheles darlingi

Adult dry weights of laboratory-reared Anopheles darlingi were highly correlated with wing lengths, which were used to estimate size variation in natural populations of this species. Significant differences in mean wing lengths of females trapped at baits were detected among collections in the same week at one site, but not between three sites in Brazil and Boliva. Relatively higher variability of wing lengths, compared to collections of other Anopheles (Nyssorhynchus), and platykurtic size distributions in large, single-night collections suggested that An. darlingi females caught at baits emerged from heterogenous larval habitats. No relationship was detected between parous state and the body size of wild-caught females. Adult males and females of laboratory-reared An. darlingi did not differ in body size. This absence of sexual size dimorphism is rare among mosquitoes and has not been noted previously in the genus Anopheles.

Estudi de la configuració magnètica de l'experiment LTP (LISA Technology Package)

La Teoria de la Relativitat General preveu que quan un objecte massiu és sotmès a una certa acceleració en certes condicions ha d’emetre ones gravitacionals. Es tracta d’un tipus d’on altament energètica però que interacciona amb la matèria de manera molt feble i el seu punt d’emissió és força llunyà. Per la qual cosa la seva detecció és una tasca extraordinàriament complicada. Conseqüentment, la detecció d’aquestes ones es creu molt més factible utilitzant instruments situats a l’espai. Amb aquest objectiu, neis la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Es tracta aquesta d’una missió conjunta entre la NASA i l’ESA amb llançament previst per 2020-2025. Per reduir els riscs que comporta una primera utilització de tecnologia no testejada, unit a l’alt cost econòmic de la missió LISA. Aquesta missió contindrà instruments molt avançats: el LTP (LISA Technoplogy Package), desenvolupat per la Unió Europea, que provarà la tecnologia de LISA i el Drag Free flying system, que s’encarregarà de provar una sèrie de propulsors (thrusters) utilitzats per al control d’actitud i posició de satèl•lit amb precisió de nanòmetres. Particularment, el LTP, està composat per dues masses de prova separades per 35 centímetres, i d’un interferòmetre làser que mesura la variació de la distància relativa entre elles. D’aquesta manera, el LTP mesurarà les prestacions dels equips i les possibles interferències que afecten a la mesura. Entre les fonts de soroll es troben, entre d’altres, el vent i pressió de radiació solar, les càrregues electrostàtiques, el gradient tèrmic, les fluctuacions de voltatge o les forces internes. Una de les possibles causes de soroll és aquella que serà l’objecte d’estudi en aquest projecte de tesi doctoral: la presència dintre del LTP de camps magnètics, que exerceixen una força sobre les masses de prova, la seva estimació i el seu control, prenent en compte les caracterírstiques magnètiques de l’experiment i la dinàmica del satèl•lit.

Primordial Perturbations in Einstein-Aether theories

El nostre objectiu es l'estudi d'extensions de la Relativitat General i, en particular, estem interessats en les teories que continguin camps vectorials addicionals. En aquests tipus de teories es necessari imposar que el vector ha de tenir norma fixa per evitar la presència d'un fantasma o grau de llibertat amb terme cinètic negatiu, i això implica que la simetria Lorentz està trencada espontàniament. El camp del aether només interactua gravitatòriament i la seva presència es difícil de detectar, no obstant això, durant inflació les fluctuacions del buit a escales petites d'un camp lleuger pot deixar una empremta en observables com les anisotropies del fons de radiació de microones. Les fluctuacions del Einstein-aether es comporten com els camps sense massa i això fa que inflació generi modes de longitud de ona llarga en els sectors escalar i vectorial. Hem estudiat la signatura del Einstein-aether dins l'espectre de pertorbacions primordials lluny del límit de de Sitter de inflació. Aquests modes escalars i vectorials poden deixar una empremta significativa en la radiació de fons de microones en funció dels paràmetres del model. Les observacions del fons de radiació de microones imposen restriccions fenomenològiques que redueixen els límits existents per aquesta classe de teoria. Amb aquest estudi del aether també esperem millorar el coneixement que tenim de una classe més ampla de teories que exhibeixen el mateix tipus de trencament de simetria.

Chagas Disease Vector Control in Tupiza, Southern Bolivia

Heavy domestic and peridomestic infestations of Triatoma infestans were controlled in two villages in southern Bolivia by the application of deltamethrin SC25 (2.5% suspension concentrate) at a target dose of 25 mg a.i./m². Actual applied dose was monitored by HPLC analysis of filter papers placed at various heights on the house walls, and was shown to range from 0 to 59.6 about a mean of 28.5 mg a.i./m². Wall bioassays showed high mortality of T. infestans during the first month after the application of deltamethrin. Mortality declined to zero as summer temperatures increased, but reappeared with the onset of the following winter. In contrast, knockdown was apparent throughout the trial, showing no discernible temperature dependence. House infestation rates, measured by manual sampling and use of paper sheets to collect bug faeces, declined from 79% at the beginning of the trial to zero at the 6 month evaluation. All but one of the houses were still free of T. infestans at the final evaluation 12 months after spraying, although a small number of bugs were found at this time in 5 of 355 peridomestic dependencies. Comparative cost studies endorse the recommendation of large-scale application of deltamethrin, or pyrethroid of similar cost-effectiveness, as a means to eliminate domestic T. infestans populations in order to interrupt transmission of Chagas disease

The Potential for Dispersal of Onchocerciasis in Ecuador in Relation to the Distribution of the Vector Simulium exiguum (Diptera:Simuliidae)

The future dispersal of onchocerciasis in Ecuador is dependent on the distribution of cytotypes of the vector species complex Simulium exiguum. Over the last 14 years, collections of larvae have been made from over 25 rivers, between 80-1600 m altitude, from various sites on both sides of the Andes. Analysis of larval polytene chromosomes was used to determine the distributions of each cytotype. On the western side of the Andes, the Cayapa cytotype (the only cytotype directly incriminated as a vector) has a distribution from Santo Domingo de los Colorados northwards. The Quevedo and Bucay cytotypes occur from Santo Domingo de los Colorados southwards. On the eastern side of the Andes, the Aguarico cytotype occurs in the Rio Aguarico and a new cytotype is present in the tributaries of the Rio Napo. Whether the disease will spread south of Santo Domingo and on the eastern side of the Andes depends on vector capacity of the cytotypes and the dispersal patterns of individuals infected with onchocerciasis. At present the Aguarico, Bucay and Quevedo cytotypes are known to be efficient hosts, but their biting preferences and biting densities have not yet been evaluated

Prospective evaluation of three point of care devices for glycemia measurement in a neonatal intensive care unit.

Hypoglycemia, if recurrent, may have severe consequences on cognitive and psychomotor development of neonates. Therefore, screening for hypoglycemia is a daily routine in every facility taking care of newborn infants. Point-of-care-testing (POCT) devices are interesting for neonatal use, as their handling is easy, measurements can be performed at bedside, demanded blood volume is small and results are readily available. However, such whole blood measurements are challenged by a wide variation of hematocrit in neonates and a spectrum of normal glucose concentration at the lower end of the test range. We conducted a prospective trial to check precision and accuracy of the best suitable POCT device for neonatal use from three leading companies in Europe. Of the three devices tested (Precision Xceed, Abbott; Elite XL, Bayer; Aviva Nano, Roche), Aviva Nano exhibited the best precision. None completely fulfilled the ISO-accuracy-criteria 15197: 2003 or 2011. Aviva Nano fulfilled these criteria in 92% of cases while the others were <87%. Precision Xceed reached the 95% limit of the 2003 ISO-criteria for values ≤4.2 mmol/L, but not for the higher range (71%). Although validated for adults, new POCT devices need to be specifically evaluated on newborn infants before adopting their routine use in neonatology.

Rearing and Colonization of Lutzomyia evansi (Diptera: Psychodidae), a Vector of Visceral Leishmaniasis in Colombia

The sandfly Lutzomyia evansi from a focus of visceral leishmaniasis in northern Colombia was reared and maintained under laboratory conditions for five generations. The average time for total development was 41.8 days (range = 35.1- 49.6) at 25 oC and 89-95% of relative humidity. The mean number of eggs laid was lower in laboratory bred females either in pots (13.2 eggs/female) or vials (29.9 eggs/female) than in wild caught females (33.4 eggs/female). Immature mortality, mainly due to fungal and mite contamination, was higher during the first two instars than in the remaining immature stages. Adults were robust and healthy although difficult to feed on hamster or chick skin membrane. In summary, Lu. evansi is a colonizable species but requires specific conditions.

Studies on the Bacillus sphaericus Larvicidal Activity against Malarial Vector Species in Amazonia

In this work, bioassays were carried out in laboratory conditions (average temperature 26 ± 2ºC) to test ten strains of Bacillus sphaericus, isolated from Brazilian soils against third instar larvae from anopheline species recorded as malaria vectors in Amazonian - Anopheles nuneztovari and An. darlingi. With the former mosquito, three strains - S2, S20 and S46 showed relative activity, in 24 and 48 hr exposure to the B. spahericus strains. With the latter only the S2 and S20 were effective in the 48 hr reading. The studied strains that showed the most adequate response in the Amazonian region were S2 and S20 showing broader and more efficient results. Therefore, S2 was the most effective when the 24 and 48 hr readings were considered, because it showed the greatest relative activity values.