Ecological-economic modelling of interactions between wild and commercial bees and pesticide use

The decline in extent of wild pollinators in recent years has been partly associated with changing farm practices and in particular with increase of pesticide use. In this paper we combine ecological modelling with economic analysis of a single farm output under the assumption that both pollination and pest control are essential inputs. We show that the drive to increase farm output can lead to a local decline in the wild bee population. Commercial bees are often considered an alternative to wild pollinators, but we show that their introduction can lead to further decline and finally local extinction of wild bees. The transitions between different outcomes are characterised by threshold behaviour and are potentially difficult to predict and detect in advance. Small changes in economic (input prices) and ecological (wild bees carrying capacity and effect of pesticides on bees) can move the economic-ecological system beyond the extinction threshold. We also show that increasing the pesticide price or decreasing the commercial bee price might lead to reestablishment of wild bees following their local extinction. Thus, we demonstrate the importance of combining ecological modelling with economics to study the provision of ecosystem services and to inform sustainable management of ecosystem service providers.

Variation in habitat suitability does not always relate to variation in species' plant functional traits.

Habitat suitability models, which relate species occurrences to environmental variables, are assumed to predict suitable conditions for a given species. If these models are reliable, they should relate to change in plant growth and function. In this paper, we ask the question whether habitat suitability models are able to predict variation in plant functional traits, often assumed to be a good surrogate for a species' overall health and vigour. Using a thorough sampling design, we show a tight link between variation in plant functional traits and habitat suitability for some species, but not for others. Our contrasting results pave the way towards a better understanding of how species cope with varying habitat conditions and demonstrate that habitat suitability models can provide meaningful descriptions of the functional niche in some cases, but not in others.

A multi-purpose grammar generating a multi-scale integrated analysis of Laos

In this study we propose an application of the MuSIASEM approach which is used to provide an integrated analysis of Laos across different scales. With the term “integrated analysis across scales” we mean the generation of a series of packages of quantitative indicators, characterizing the performance of the socioeconomic activities performed in Laos when considering: (i) different hierarchical levels of organization (farming systems described at the level of household, rural villages, regions of Laos, the whole country level); and (ii) different dimensions of analysis (economic dimension, social dimension, ecological dimension, technical dimension). What is relevant in this application is that the information carried out by these different packages of indicators is integrated in a system of accounting which establishes interlinkages across these indicators. This is a essential feature to study sustainability trade-offs and to build more robust scenarios of possible changes. The multi-scale integrated representation presented in this study is based on secondary data (gathered in a three year EU project – SEAtrans and integrated by other available statistical sources) and it is integrated in GIS, when dealing with the spatial representation of Laos. However, even if we use data referring to Laos, the goal of this study is not that of providing useful information about a practical policy issue of Laos, but rather, to illustrate the possibility of using a multipurpose grammar to produce an integrated set of sustainability indicators at three different levels: (i) local; (ii) meso; (iii) macro level. The technical issue addressed is the simultaneous adoption of two multi-level matrices – one referring to a characterization of human activity over a set of different categories, and another referring to a characterization of land uses over the same set of categories. In this way, it becomes possible to explain the characteristics of Laos (an integrated set of indicators defining the performance of the whole country) in relation to the characteristics of the rural Laos and urban Laos. The characteristics of rural Laos, can be explained using the characteristics of three regions defined within Laos (Northern Laos, Central Laos and Southern Laos), which in turn can be defined (using an analogous package of indicators), starting from the characteristics of three main typologies of farming systems found in the regions.

Applications of the MuSIASEM approach to study changes in the metabolic pattern of Catalonia

This document presents an integrated analysis of the performance of Catalonia based on an analysis of how the energy consumption (measured at the societal level for the Catalan Society) is used within both the productive sectors of the economy and the household, to generate added value, jobs, and to guarantee a given level of material standard of living to the population. The trends found in Catalonia are compared to the trends of other European Countries to contextualize the performance of Catalonia with respect to other societies that have followed different paths of economic development. The first part of the document consists of the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) approach that has been used to provide this integrated analysis of Catalan Society across different scales (starting from an analysis of the specific sectors of the Catalan economy as an Autonomous Community and scaling up to an intra-regional (European Union 14) comparison) and across different dimensions of analyses of energy consumption coupled with added value generation. Within the scope of this study, we observe the various trajectories of changes in the metabolic pattern for Catalonia and the EU14 countries in the Paid Work Sectors composed of namely, the Agricultural Sector, the Productive Sector and the Services and Government Sector also in comparison with the changes in the household sector. The flow intensities of the exosomatic energy and the added value generated for each specific sector are defined per hour of human activity, thus characterized as exosomatic energy (MJ/hour) (or Exosomatic Metabolic Rate) and added value (€/hour) (Economic Labour Productivity) across multiple levels. Within the second part of the document, the possible usage of the MuSIASEM approach to land use analyses (using a multi-level matrix of categories of land use) has been conducted.

Estudio de gestión de la finca La Esperanza, municipio de Pueblo Nuevo, Nicaragua

El presente proyecto tiene como finalidad el análisis de la Finca la Esperanza, en la localidad de Pueblo Nuevo, en la República de Nicaragua. En dicho análisis se estudian parámetros edáficos, calidad de agua y económicos, con el objetivo de poder plantear una propuesta de mejora en los rendimientos de la finca tanto a nivel económico como ambiental. La iniciativa de realizar este estudio surge de las necesidades del propio agricultor, que plantea el desarrollo rural sobre la base de actividades respetuosas con el medio. Las estrategias a los problemas sociales originados por la producción agraria industrial, como el éxodo rural, la pérdida de la agricultura convencional, la nueva función de los espacios agrarios de la sociedad, etc., se formalizaron en el denominado Desarrollo Sostenible. A nivel de finca cualquier concepción de sustentabilidad necesita que el agrosistema sea considerado como un ecosistema, en el que la investigación y la producción busquen no solamente altos rendimientos sino la optimización del sistema como un todo. Tal propósito requiere armonizar una viabilidad económica con otras variables, como estabilidad ecológica y equidad social. Para ello, los principios básicos de un sistema sostenible son: la conservación de los recursos renovables, la adaptación del cultivo al ambiente y el mantenimiento de un moderado pero sostenible nivel de producción. Como resultado de los análisis y observaciones hechas a lo largo de la estancia en la finca, se propone un plan de actuación de 10 años de duración en los cuales se procura alcanzar no únicamente unas cuotas máximas de rendimiento sino también la supervivencia de los recursos, base de la familia Videa Vanegas, propietarios.

The genome of Laccaria bicolor provides insights into mycorrhizal symbiosis

Mycorrhizal symbioses--the union of roots and soil fungi--are universal in terrestrial ecosystems and may have been fundamental to land colonization by plants. Boreal, temperate and montane forests all depend on ectomycorrhizae. Identification of the primary factors that regulate symbiotic development and metabolic activity will therefore open the door to understanding the role of ectomycorrhizae in plant development and physiology, allowing the full ecological significance of this symbiosis to be explored. Here we report the genome sequence of the ectomycorrhizal basidiomycete Laccaria bicolor (Fig. 1) and highlight gene sets involved in rhizosphere colonization and symbiosis. This 65-megabase genome assembly contains approximately 20,000 predicted protein-encoding genes and a very large number of transposons and repeated sequences. We detected unexpected genomic features, most notably a battery of effector-type small secreted proteins (SSPs) with unknown function, several of which are only expressed in symbiotic tissues. The most highly expressed SSP accumulates in the proliferating hyphae colonizing the host root. The ectomycorrhizae-specific SSPs probably have a decisive role in the establishment of the symbiosis. The unexpected observation that the genome of L. bicolor lacks carbohydrate-active enzymes involved in degradation of plant cell walls, but maintains the ability to degrade non-plant cell wall polysaccharides, reveals the dual saprotrophic and biotrophic lifestyle of the mycorrhizal fungus that enables it to grow within both soil and living plant roots. The predicted gene inventory of the L. bicolor genome, therefore, points to previously unknown mechanisms of symbiosis operating in biotrophic mycorrhizal fungi. The availability of this genome provides an unparalleled opportunity to develop a deeper understanding of the processes by which symbionts interact with plants within their ecosystem to perform vital functions in the carbon and nitrogen cycles that are fundamental to sustainable plant productivity.

Estudi de la bassa de l'institut com un ecosistema

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. L'IES Sant Andreu té una bassa que fa tres anys es va omplir i que s'ha anat poblant de vegetals aquàtics provinents de Banyoles i altres basses naturals a part de la colonització natural pròpia de qualsevol ecosistema. L'estudi de la bassa com un ecosistema és un tema molt interessant ja que es fonamenta bàsicament en l'observació. El treball està estructurat en dues parts. La primera part s'encarrega de l'estudi de les característiques de l'aigua, aquesta part del treball és més experimental. La segona part consisteix en l'observació dels habitants de la bassa. En general el treball tracta de l'ecologia de la bassa de al llarg del semestre Juliol- Desembre 2009. S'han estudiat les característiques físico-químiques de l'aigua i els organismes aquàtics que l'habiten. També s'ha confeccionat un DVD que recull les observacions en viu dels microorganismes més representatius.

Mass effects mediate coexistence in competing shrews.

Recent developments in metacommunity theory have raised awareness that processes occurring at regional scales might interfere with local dynamics and affect conditions for the local coexistence of competing species. Four main paradigms are recognized in this context (namely, neutral, patch-dynamics, species-sorting, and mass-effect), which differ according to the role assigned to ecological or life-history differences among competing species, as well as to the relative time scale of regional vs. local dynamics. We investigated the patterns of regional and local coexistence of two species of shrews (Crocidura russula and Sorex coronatus) sharing a similar diet (generalist insectivores) over four generations, in a spatially structured habitat at the altitudinal limit of their distributions. Local populations were small, and regional dynamics were strong, with high rates of extinction and recolonization. Niche analysis revealed significant habitat differentiation on a few important variables, including temperature and availability of winter resting sites. In sites suitable for both species, we found instances of local coexistence with no evidence of competitive exclusion. Patterns of temporal succession did not differ from random, with no suggestion of a colonization-competition trade-off. Altogether, our data provide support for the mass-effect paradigm, where regional coexistence is mediated by specialization on different habitat types, and local coexistence by rescue effects from source sites. The strong regional dynamics and demographic stochasticity, together with high dispersal rates, presumably contributed to mass effects by overriding local differences in specific competitive abilities.

Un problema d'excés: l'eutrofització

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’objectiu del treball era el de comprovar si era possible provocar un procés d'eutrofització en unes peixeres, com a simulació del procés que es dóna de forma natural en alguns llacs i basses del nostre país. Mantenint una peixera de control, en les altres dues hi provocàvem un excés de nutrients abocant fertilitzant sintètic en diferents concentracions per tal de comprovar les diferències causades per aquest procés de contaminació ambiental. Una vegada fet l'experiment, tot i que no s’ha aconseguit un alt grau d’eutrofització i per tant, no s’ha pogut demostrar moltes de les conseqüències d’aquest procés, sí que s’ha aconseguit dur a terme una contaminació i s’ha pogut observar com evoluciona un medi alterat per l’home respecte un ecosistema amb òptimes condicions. Al comparar aquest experiment amb la realitat actual s’observa que tots els canvis que han succeït a petita escala en aquests ecosistemes, en la natura, es produeixen en un major grau i amb unes conseqüències molt més adverses pels organismes.

El bosc dels fartets o la història d'una depuradora ecològica

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball té per objectiu plantejar el disseny d’una depuradora ecològica i un petit bosc de ribera amb la finalitat de divulgar i reivindicar el paper crucial que juguen les zones humides en el gran ecosistema de la Terra. Davant l’imminent esgotament de les principals energies fòssils i la manca de recursos tant bàsics com l’aigua, es pretén insistir en els molts avantatges d’importar la capacitat depuradora de les zones humides com a tecnologia alternativa per tractar aigües residuals industrials, agrícoles i urbanes, amb una despesa energètica pràcticament nul•la i uns beneficis ecològics, econòmics i de cost de la oportunitat més que evidents. El reciclatge d’aigües residuals es presenta com un dels reptes més importants de les societats actuals. La denominada fitodepuració aprofita el poder refinador de la vegetació present en les zones humides per reduir o eliminar contaminants de l’aigua mitjançant una sèrie de complexos processos biològics i fisicoquímics que la natura, en la seva dinàmica perfecte, ha dissenyat durant 4500 milions d anys. I és en base a aquestes qualitats depuradores d’aquests ecosistemes aquàtics que sorgeix la figura de l’aiguamoll artificial.

Climatic niche shifts are rare among terrestrial plant invaders.

The assumption that climatic niche requirements of invasive species are conserved between their native and invaded ranges is key to predicting the risk of invasion. However, this assumption has been challenged recently by evidence of niche shifts in some species. Here, we report the first large-scale test of niche conservatism for 50 terrestrial plant invaders between Eurasia, North America, and Australia. We show that when analog climates are compared between regions, fewer than 15% of species have more than 10% of their invaded distribution outside their native climatic niche. These findings reveal that substantial niche shifts are rare in terrestrial plant invaders, providing support for an appropriate use of ecological niche models for the prediction of both biological invasions and responses to climate change.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Going beyond energy intensity to understand the energy metabolism of nations: the case of Argentina

The link between energy consumption and economic growth has been widely studied in the economic literature. Understanding this relationship is important from both an environmental and a socio-economic point of view, as energy consumption is crucial to economic activity and human environmental impact. This relevance is even higher for developing countries, since energy consumption per unit of output varies through the phases of development, increasing from an agricultural stage to an industrial one and then decreasing for certain service based economies. In the Argentinean case, the relevance of energy consumption to economic development seems to be particularly important. While energy intensity seems to exhibit a U-Shaped curve from 1990 to 2003 decreasing slightly after that year, total energy consumption increases along the period of analysis. Why does this happen? How can we relate this result with the sustainability debate? All these questions are very important due to Argentinean hydrocarbons dependence and due to the recent reduction in oil and natural gas reserves, which can lead to a lack of security of supply. In this paper we study Argentinean energy consumption pattern for the period 1990-2007, to discuss current and future energy and economic sustainability. To this purpose, we developed a conventional analysis, studying energy intensity, and a non conventional analysis, using the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) accounting methodology. Both methodologies show that the development process followed by Argentina has not been good enough to assure sustainability in the long term. Instead of improving energy use, energy intensity has increased. The current composition of its energy mix, and the recent economic crisis in Argentina, as well as its development path, are some of the possible explanations.

Italy's urban waste metabolism

The problem of waste management is causing growing concern due to increasing generation rates, the emissions into soil, water and air, the social conflicts derived from the election of disposal sites and the loss of resources and energy among others. In this work, an innovative methodology is used to enable a better understanding of the waste generation and management system in Italy. Two new waste indicators are built to complement the conventional indicators used by official statistics. Then a multi-scale analysis of the Density of Waste Disposed (DWD) is carried out to highlight the territorial diversity of waste performances and test its contribution to detect plausible risky areas. Starting from Italian regions, the scale down goes on to the provincial level and, only for the region of Campania, the municipal one. First, the analysis shows that the DWD is able to complement the information provided by the conventional waste indicators. Second, the analysis shows the limitations of using a unique institutional solution to waste management problems. In this sense the multi-scale analysis provides with a more realistic picture of Italian waste system than using a single scale.

Les communautés bulu contre la plantation industrielle HEVECAM au Cameroun

In 1975 the Kribi region (Southern Cameroon) became host of the rubber plantation HEVECAM, the third largest employer in Cameroon. The establishment of the plantation has been preceded by the expropriation of customary land and by the destruction of the rainforest used by local populations. As a result, conflicts – mostly latent – pitting neighbouring Bulu communities against the plantation have occurred, especially during the last few years. Drawing on fieldwork data as well as on anthropological, economic and historical materials, I try to explore a new way of looking at such environmental conflicts by arguing that they reflect the struggle between two distinct institutional logics with different impacts on the environment, i.e. the logic of property versus the one of possession. In short, the logic of possession corresponds to a multi-functional community-based forest management, while the logic of property gave birth to the commercial monoculture model, the highest stage of the transformation of an ecosystem in order to match the requirements of property. It is argued that the conflict between the logic of possession and the logic of property is at the heart of many cases of “environmentalisms of the poor” that arise in reaction to “development”.