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.

Mecanismes neuronals de la facilitació de l'aprenentatge i la memoria per autoestimulació eléctrica intracranial en rates: espines dendrítiques

La potenciación de procesos de aprendizaje y memoria por autoestimación eléctrica intracraneal (AEIC) se ha observado principalmente en tareas de aprendizaje de tipo implícito, caracterizado por necesitar de múltiples ensayos y por dar lugar a una respuesta conductual rígida. Los efectos de la AEIC sobre formas de aprendizaje consideradas más complejas, como la memoria de navegación espacial, son menos conocidos. En nuestro laboratorio hemos observado recientemente que el tratamiento de AEIC es también capaz de facilitar tanto la adquisición como la retención de una tarea relacional, en el laberinto acuático de Morris (MWM) (Ruiz-Medina et al., 2008). El proyecto de investigación objeto de esta memoria continúa el estudio de este efecto potenciador yendo un paso más allá al profundizar en los mecanismos neurales de este efecto. Lo relativo a las espinas dendríticas, su tamaño, forma y aparición es uno de los campos más actuales en el estudio de las bases neurales de la memoria. Trabajos previos apuntan a un incremento en la densidad de espinas inmaduras -las consideradas de aprendizaje- como efecto tanto del entrenamiento en el MWM como de la AEIC. Relacionar la potenciación de memoria en el MWM resultado de la AEIC con cambios significativos en la población de espinas dendríticas hipocampales sería uno de los principales objetivos del presente trabajo, que se realizará en colaboración con el Instituto Ramón y Cajal de Madrid.

Regulación de la movilidad celular por Profilina 1

Mi proyecto de tesis se basaba en el estudio del papel de profilina 1 en la formación de lamelas, para ello generamos una proteína recombinante y transducible, con el objetivo de poder modificar los niveles endógenos de profilina. Objetivos: i-caracterización bioquímica los tres sitios de union conocidos de la proteína de transducción, el sitio de unión a fosfo-inocitoles (PIP), el de unión a actina (Ac) y el de unión a poli-prolinas (PLP). ii-estudio de la polimerización in-vitro de actina - PTD4-Profilina1 iii-estudio de las proteínas componentes de lamelas inducidas por PTD4-Profilina1. Plan de trabajo: i-Para comprobar la funcionalidad los 3 sitios de unión fueron necesarias las primeras 6 semanas, ya que en primer lugar había que expresar y purificar el peptido Srv2, necesario para el ensayo de PLP. En segundo lugar, se obtuvieron los datos de las concentraciones adecuadas de lípidos para el ensayo de fosfo-inocitoles y por ultimo, se purifico la actina necesaria para el ensayo de unión a actina. Una vez establecida la funcionalidad de la proteína, se procedió a: ii-el estudio de polimerización in-vitro, que llevo 2 semanas. Demostrando que in-vitro era capaz de inhibir la polimerización de una manera similar a la endógena. Una vez terminados estos ensayos, se procedio a: iii-la caracterización inmunohistoquímica de las proteínas componentes de la lamela que fue llevado a cabo en 4 semanas. Para ello se usaron anticuerpos contra: alfa-actinina, talina, vinculina, ENA/Vasp y paxillina. Conclusiones: i-las propiedades bioquímicas de la PTD4-Profilina1 son similares a las de la profilina endógena. ii-los estudios de polimerización indican que la polimerización se produce de manera similar a la endogena. iii-los ensayos de inmunohistoquímica sugieren que, talina esta ausente y que las demás están presentes aunque en menor concentración y con otra distribución comparadas con los controles.

Neural activity of the anterior insula in emotional processing depends on the individuals' emotional susceptibility

Differences in personality factors between individuals may manifest themselves with different patterns of neural activity while individuals process stimuli with emotional content. We attempted to verify this hypothesis by investigating emotional susceptibility (ES), a specific emotional trait of the human personality defined as the tendency to "experience feelings of discomfort, helplessness, inadequacy and vulnerability" after exposure to stimuli with emotional valence. By administering a questionnaire evaluating the individuals' ES, we selected two groups of participants with high and low ES respectively. Then, we used functional magnetic resonance imaging to investigate differences between the groups in the neural activity involved while they were processing emotional stimuli in an explicit (focusing on the content of the stimuli) or an incidental (focusing on spatial features of the stimuli, irrespectively of their content) way. The results showed a selective difference in brain activity between groups only in the explicit processing of the emotional stimuli: bilateral activity of the anterior insula was present in subjects with high ES but not in subjects with low ES. This difference in neural activity within the anterior insula proved to be purely functional since no brain morphological differences were found between groups, as assessed by a voxel-based morphometry analysis. Although the role of the anterior insula in the processing of contexts perceived as emotionally salient is well established, the present study provides the first evidence of a modulation of the insular activity depending on the individuals' ES trait of personality.

Appropriate treatment for Crohn's disease: methodology and summary results of a multidisciplinary international expert panel approach--EPACT.

BACKGROUND/AIMS: For many therapeutic decisions in Crohn's disease (CD), high-grade evidence is lacking. To assist clinical decision-making, explicit panel-based appropriateness criteria were developed by an international, multidisciplinary expert panel. METHODS: 10 gastroenterologists, 3 surgeons and 2 general practitioners from 12 European countries assessed the appropriateness of therapy for CD using the RAND Appropriateness Method. Their assessment was based on the study of a recent literature review of the subject, combined with their own expert clinical judgment. Panelists rated clinical indications and treatment options using a 9-point scale (1 = extremely inappropriate; 9 = extremely appropriate). These scenarios were then discussed in detail at the panel meeting and re-rated. Median ratings and disagreement were used to aggregate ratings into three assessment categories: appropriate (A), uncertain (U) and inappropriate (I). RESULTS: 569 specific indications were rated, dealing with 9 clinical presentations: mild/moderate luminal CD (n = 104), severe CD (n = 126), steroid-dependent CD (n = 25), steroid-refractory CD (n = 37), fistulizing CD (n = 49), fibrostenotic CD (n = 35), maintenance of medical remission of CD (n = 84), maintenance of surgical remission (n = 78), drug safety in pregnancy (n = 24) and use of infliximab (n = 7). Overall, 146 indications (26%) were judged appropriate, 129 (23%) uncertain and 294 (52%) inappropriate. Frank disagreement was low (14% overall) with the greatest disagreement (54% of scenarios) being observed for treatment of steroid-refractory disease. CONCLUSIONS: Detailed explicit appropriateness criteria for the appropriate use of therapy for CD were developed for the first time by a European expert panel. Disease location, severity and previous treatments were the main factors taken into account. User-friendly access to EPACT criteria is available via an Internet site, www.epact.ch, allowing prospective evaluation and improvement of appropriateness of current CD therapy.

A geometric mechanism of diffusion: Rigorous verification in a priori unstable Hamiltonian systems

In this paper we consider a representative a priori unstable Hamiltonian system with 2+1/2 degrees of freedom, to which we apply the geometric mechanism for diffusion introduced in the paper Delshams et al., Mem.Amer.Math. Soc. 2006, and generalized in Delshams and Huguet, Nonlinearity 2009, and provide explicit, concrete and easily verifiable conditions for the existence of diffusing orbits. The simplification of the hypotheses allows us to perform explicitly the computations along the proof, which contribute to present in an easily understandable way the geometric mechanism of diffusion. In particular, we fully describe the construction of the scattering map and the combination of two types of dynamics on a normally hyperbolic invariant manifold.

Cronyism in Business, Public Sector and Politics

This paper contrasts the incentives for cronyism in business, the public sector and politics within an agency problem model with moral hazard. The analysis is focused on the institutional differences between private, public and political organizations. In business, when facing a residual claimant contract, a chief manager ends up with a relatively moderate …rst-best level of cronyism within a …firm. The institutional framework of the public sector does not allow explicit contracting, which leads to a more severe cronyism problem within public organizations. Finally, it is shown that the nature of political appointments (such that the subordinate's reappointment is conditioned on the chief's re-election) together with implicit contracting makes political cronyism the most extreme case. JEL classifi…cation: D72, D73, D86. Keywords: Cronyism; Meritocracy; Manager; Bureaucrat; Politician.

À propos de quelques fonctions des expertises judiciaires au pénal

En France, l'expert psychiatre ou psychologue est présenté dans le Code pénal comme un « technicien », disposant de compétences singulières, qui réalise un travail que le juge ne pourrait réaliser lui-même. À partir d'une recherche théorique et empirique, cet article s'intéresse aux relations juge-expert et interroge les fonctions recouvertes par les expertises psychiatriques et psychologiques en phase présentencielle au pénal, au-delà de la mission énoncée dans les textes et dans l'ordonnance de commission d'expertise. Nous sommes partis de l'hypothèse que les fonctions des expertises psychiatriques et psychologiques dépassent le cadre d'un écrit technique et d'une déposition technique en Cour d'assises tel qu'énoncé dans les textes et missions, pour recouvrir des fonctions variées et non explicitées dans le processus judicaire. Concerning certain functions of legal expertise in criminal justice. In France, the expert psychiatrist or psychologist is presented in the Penal Code as a "technician" with singular skills, who performs the work that the judge cannot do himself. Based on theoretical and empirical research, this article focuses on relationship between judge and expert. It also questions the psychiatric and psychological evidence based on psychiatric and psychological evaluations in the penal preparation stage and in the writing and technical evidence presented by the evaluation commission. This is based on the hypothesis that psychiatric and psychological evaluations go beyond the established framework of a technical report or a technical statement made in the criminal court. These texts and assignments refer to various functions, which are not made explicit during the judicial process. A propósito de algunas funciones de los peritajes judiciales en un pleito. En Francia, el experto psiquiatra o psicólogo está presentado en el código penal como un "técnico", que dispone de competencias profesionales particulares, lleva a cabo un trabajo que el juez no sabría realizar por sí mismo. Partiendo de una investigación teórica y empírica, este artículo está centrado en las relaciones juez-experto e interroga sobre las funciones cubiertas por los peritajes psiquiátricos y psicológicos en la fase pre-sentencia en lo penal, más allá de la misión enunciada en los textos y en la ordenanza de la comisión de peritaje. Nuestro punto de partida ha sido la hipótesis que las funciones de los peritajes psiquiátricos y psicológicos van más allá del marco de un escrito técnico y de una deposición técnica en el Tribunal de lo penal tal como queda enunciado en los textos y misiones, para abarcar funciones variadas sin explicitar en el proceso judicial.

THE USE OF SIMULATIONS IN EVOLUTIONARY POPULATION GENETICS: APPLICATIONS ON HUMANS, OWLS AND VIRTUAL ORGANISMS

Summary (in English) Computer simulations provide a practical way to address scientific questions that would be otherwise intractable. In evolutionary biology, and in population genetics in particular, the investigation of evolutionary processes frequently involves the implementation of complex models, making simulations a particularly valuable tool in the area. In this thesis work, I explored three questions involving the geographical range expansion of populations, taking advantage of spatially explicit simulations coupled with approximate Bayesian computation. First, the neutral evolutionary history of the human spread around the world was investigated, leading to a surprisingly simple model: A straightforward diffusion process of migrations from east Africa throughout a world map with homogeneous landmasses replicated to very large extent the complex patterns observed in real human populations, suggesting a more continuous (as opposed to structured) view of the distribution of modern human genetic diversity, which may play a better role as a base model for further studies. Second, the postglacial evolution of the European barn owl, with the formation of a remarkable coat-color cline, was inspected with two rounds of simulations: (i) determine the demographic background history and (ii) test the probability of a phenotypic cline, like the one observed in the natural populations, to appear without natural selection. We verified that the modern barn owl population originated from a single Iberian refugium and that they formed their color cline, not due to neutral evolution, but with the necessary participation of selection. The third and last part of this thesis refers to a simulation-only study inspired by the barn owl case above. In this chapter, we showed that selection is, indeed, effective during range expansions and that it leaves a distinguished signature, which can then be used to detect and measure natural selection in range-expanding populations. Résumé (en français) Les simulations fournissent un moyen pratique pour répondre à des questions scientifiques qui seraient inabordable autrement. En génétique des populations, l'étude des processus évolutifs implique souvent la mise en oeuvre de modèles complexes, et les simulations sont un outil particulièrement précieux dans ce domaine. Dans cette thèse, j'ai exploré trois questions en utilisant des simulations spatialement explicites dans un cadre de calculs Bayésiens approximés (approximate Bayesian computation : ABC). Tout d'abord, l'histoire de la colonisation humaine mondiale et de l'évolution de parties neutres du génome a été étudiée grâce à un modèle étonnement simple. Un processus de diffusion des migrants de l'Afrique orientale à travers un monde avec des masses terrestres homogènes a reproduit, dans une très large mesure, les signatures génétiques complexes observées dans les populations humaines réelles. Un tel modèle continu (opposé à un modèle structuré en populations) pourrait être très utile comme modèle de base dans l'étude de génétique humaine à l'avenir. Deuxièmement, l'évolution postglaciaire d'un gradient de couleur chez l'Effraie des clocher (Tyto alba) Européenne, a été examiné avec deux séries de simulations pour : (i) déterminer l'histoire démographique de base et (ii) tester la probabilité qu'un gradient phénotypique, tel qu'observé dans les populations naturelles puisse apparaître sans sélection naturelle. Nous avons montré que la population actuelle des chouettes est sortie d'un unique refuge ibérique et que le gradient de couleur ne peux pas s'être formé de manière neutre (sans l'action de la sélection naturelle). La troisième partie de cette thèse se réfère à une étude par simulations inspirée par l'étude de l'Effraie. Dans ce dernier chapitre, nous avons montré que la sélection est, en effet, aussi efficace dans les cas d'expansion d'aire de distribution et qu'elle laisse une signature unique, qui peut être utilisée pour la détecter et estimer sa force.

Conservation of a threatened European tree frog (Hyla arborea) metapopulation

Summary: Amphibians are among the most vulnerable animals of the world. One third of all species are currently threatened with extinction. Habitat loss is the major menace to pond- and stream-breeding species in the old world. In highly urbanized landscape like the Swiss Plateau, most species suffer from habitat reduction and fragmentation. Among all indigenous species, the European tree frog (Hyla arborea L., 1758) is one of the most endangered. It experienced an alarming decline during the last century and its regional long-term persistence is not guaranteed. We developed a monitoring framework based on calling male counts which included multiple visits to each wetland during the reproduction period in order to precisely determine its distribution on the Lemanic coast. Our results indicate that visiting populations 3 limes under suitable climatic conditions (temperature >20°C) provides reliable presence/absence data. Based on our monitoring data, we analyzed the species requirements regarding its breeding habitat. It appeared that anthropogenic activities had paradoxical effects on the species. On one hand, urbanization, traffic and intensive agriculture had a strong detrimental effect on tree frog distribution. On the other hand, large tree frog populations were frequently associated with gravel pits and military training grounds. Our results allowed us to create a habitat suitability map taking into account detrimental landscape elements around ponds (>1100m away from urban areas and >500m away from first class roads). In parallel, we developed a metapopulation model of the European tree frog in order to identify the critical threats to the long term persistence of the species. Our results indicated that suitable pond density is at the low end of the species requirements. Pond creation must therefore be considered an essential complementary approach to pond conservation and restoration. Our model also provided a mapping solution permitting the location of the must suitable area for pond creation from a metapopulation perspective. As many other amphibians, the European tree frog is not only exposed to an aquatic habitat (breeding and larval period), but also to a terrestrial stage (summer and overwintering habitats). Unfortunately, animals in their terrestrial phase are less conspicuous and, as a consequence, their terrestrial needs are relatively unknown. Using a recent tracking method (the Harmonic Direction Finder), we followed post-breeding frogs and identified favored terrestrial habitats, thus providing another practical conservation tool. We conclude that only the combination of multiple spatially explicit approaches (landscape-scale habitat suitability, metapopulation dynamics and terrestrial needs) is likely to provide wildlife managers with effective tools for the conservation of highly endangered amphibians. Résumé: Les amphibiens font partie des animaux les plus vulnérables du monde. Un tiers des espèces est actuellement menacé d'extinction. Dans l'ancien monde, la disparition des habitats constitue la principale menace pour les grenouilles, crapauds, tritons et salamandres. Dans les paysages fortement urbanisés comme le Plateau Suisse, la plupart des espèces souffrent d'une réduction et d'une fragmentation de leurs habitats. Parmi toutes les espèces indigènes, la rainette verte (Hyla arborea L., 1758) est l'une des plus menacée. Sa distribution a régressé de manière alarmante durant le siècle passé et sa survie régionale à long terme n'est pas assurée. Nous avons développé une méthode de suivi des populations se basant sur le comptage des mâles chanteurs durant la période de reproduction. Cette méthode requiert plusieurs visites à chaque plan d'eau de manière à déterminer précisément la distribution de l'espèce. Nos résultats démontrent que 3 visites par population dans des conditions climatiques favorable (température >20°C) permettent d'obtenir des données de présence/ absence valables. Sur la base de nos comptages sur la Côte lémanique, nous avons analysé les exigences de l'espèce concernant ses sites de reproduction. Il est apparu que les activités humaines avaient un effet paradoxal sur l'espèce. D'une part, l'urbanisation, le trafic routier et l'intensification de l'agriculture ont un effet fortement préjudiciable, tandis que d'autre part les plus grandes populations sont souvent associées à des gravières et autres places d'armes. Nos résultats ont permis de créer une carte de qualité d'habitat prenant en compte les éléments paysagers préjudiciables à la rainette (situé à plus de 1100m de zones urbaines et à plus de 500m de routes de première classe). En parallèle, nous avons développé un modèle métapopulationnel (incluant l'ensemble des populations) de manière à identifier les menaces prépondérantes sur la survie à long terme de l'espèce. Nos résultats ont permis de déterminer que la densité actuelle de plans d'eau adéquats est à la limite inférieure des exigences de l'espèce. La création d'étangs doit donc être considérée comme une approche indispensable et complémentaire à la protection et à la restauration des sites existants. Notre modèle a également fourni des résultats cartographiables permettant l'identification des sites les plus appropriés dans une perspective métapopulationnelle. Comme de nombreux autres amphibiens, la rainette verte est exposée à un habitat aquatique (reproduction et développement larvaire) ainsi qu'à un habitat terrestre (été et hiver). Les animaux étant particulièrement cryptiques dans cette seconde phase, leurs besoins terrestres sont relativement mal connus. Nous avons donc développé une nouvelle méthode de télémétrie basée sur le goniomètre harmonique. Cette méthode nous a permis de suivre des rainettes dans leurs migrations jusqu'à leurs habitats d'été et d'établir ainsi des recommandations pratiques pour la conservation de la rainette. Nous concluons que la combinaison de multiples approches spatialement explicites (qualité d'habitat, dynamique de métapopulation et habitats terrestres) est seule à même de produire des outils efficaces pour la conservation des espèces menacées d'amphibiens.

Genomics of the divergence continuum in an African plant biodiversity hotspot, I: drivers of population divergence in Restio capensis (Restionaceae).

Understanding the drivers of population divergence, speciation and species persistence is of great interest to molecular ecology, especially for species-rich radiations inhabiting the world's biodiversity hotspots. The toolbox of population genomics holds great promise for addressing these key issues, especially if genomic data are analysed within a spatially and ecologically explicit context. We have studied the earliest stages of the divergence continuum in the Restionaceae, a species-rich and ecologically important plant family of the Cape Floristic Region (CFR) of South Africa, using the widespread CFR endemic Restio capensis (L.) H.P. Linder & C.R. Hardy as an example. We studied diverging populations of this morphotaxon for plastid DNA sequences and >14 400 nuclear DNA polymorphisms from Restriction site Associated DNA (RAD) sequencing and analysed the results jointly with spatial, climatic and phytogeographic data, using a Bayesian generalized linear mixed modelling (GLMM) approach. The results indicate that population divergence across the extreme environmental mosaic of the CFR is mostly driven by isolation by environment (IBE) rather than isolation by distance (IBD) for both neutral and non-neutral markers, consistent with genome hitchhiking or coupling effects during early stages of divergence. Mixed modelling of plastid DNA and single divergent outlier loci from a Bayesian genome scan confirmed the predominant role of climate and pointed to additional drivers of divergence, such as drift and ecological agents of selection captured by phytogeographic zones. Our study demonstrates the usefulness of population genomics for disentangling the effects of IBD and IBE along the divergence continuum often found in species radiations across heterogeneous ecological landscapes.

Descripción socioambiental y análisis de las fuentes de agua de la microcuenca La Jabonera (Estelí, Nicaragua)

El objetivo principal de este proyecto es la caracterización de la microcuenca la Jabonera (Estelí, Nicaragua) enfatizando el agua como factor clave que conecta todos los elementos que interaccionan en la microcuenca y que, además delimita el área de estudio. El trabajo de campo ha consistido básicamente en la georeferenciación de los puntos de interés, la realización de encuestas a la población y la evaluación de las fuentes de agua y del agua del río mediante análisis fisicoquímicos. En el procesamiento de la información se ha elaborado cartografía temática mediante la herramienta SIG que ha servido de soporte para la interpretación de los resultados. Las características morfométricas y biofísicas favorecen que el agua precipitada se pierda rápidamente por escorrentía superficial con una tendencia moderada a crecidas e inundaciones. El agua infiltrada circula rápidamente por fracturas del material geológico con tiempos de tránsito cortos, y además, el área de recarga de los nacientes es local por lo que las fuentes son especialmente vulnerables a períodos de sequía y a la contaminación en su entorno cercano. El estudio de usos del suelo junto con la realización de análisis del agua ha permitido determinar que los agroquímicos son la principal fuente potencial de contaminación del agua en la microcuenca. Los resultados obtenidos muestran la necesidad de llevar a cabo una gestión integrada del territorio que garantice un desarrollo socioambiental sostenible.

Violència de gènere i immigració: barreres idiomàtiques i paper de l’intèrpret

L’objectiu principal d’aquesta recerca és conèixer com funciona, dins de l’àmbit del procés penal (recursos socials públics, advocats, policia i jutjats), el servei d’interpretació en casos de dones que han patit violència de gènere i no parlen català ni castellà, si realment es garanteix la comunicació i si les dones que pateixen una barrera idiomàtica tenen accés als recursos en les mateixes condicions que les dones espanyoles

Identifying genetic signatures of selection in a non-model species, alpine gentian (Gentiana nivalis L.), using a landscape genetic approach

It is generally accepted that most plant populations are locally adapted. Yet, understanding how environmental forces give rise to adaptive genetic variation is a challenge in conservation genetics and crucial to the preservation of species under rapidly changing climatic conditions. Environmental variation, phylogeographic history, and population demographic processes all contribute to spatially structured genetic variation, however few current models attempt to separate these confounding effects. To illustrate the benefits of using a spatially-explicit model for identifying potentially adaptive loci, we compared outlier locus detection methods with a recently-developed landscape genetic approach. We analyzed 157 loci from samples of the alpine herb Gentiana nivalis collected across the European Alps. Principle coordinates of neighbor matrices (PCNM), eigenvectors that quantify multi-scale spatial variation present in a data set, were incorporated into a landscape genetic approach relating AFLP frequencies with 23 environmental variables. Four major findings emerged. 1) Fifteen loci were significantly correlated with at least one predictor variable (R (adj) (2) > 0.5). 2) Models including PCNM variables identified eight more potentially adaptive loci than models run without spatial variables. 3) When compared to outlier detection methods, the landscape genetic approach detected four of the same loci plus 11 additional loci. 4) Temperature, precipitation, and solar radiation were the three major environmental factors driving potentially adaptive genetic variation in G. nivalis. Techniques presented in this paper offer an efficient method for identifying potentially adaptive genetic variation and associated environmental forces of selection, providing an important step forward for the conservation of non-model species under global change.

AIDS prevention: consensus and dissension regarding the meaning

Aim: In Western Europe, HIV/AIDS prevention has been based on the provision of information intended to lead the public to voluntarily adapt their behaviour so as to avoid the risk of virus transmission. Whether conveyed in a written or oral form, the messages of prevention are essentially verbal. Sociolinguistic research confirms that, even within a given culture, the meaning attributed to lexical items varies. It was hypothesised that understandings of the terms used in HIV/AIDS prevention in French-speaking Switzerland would vary, and research was undertaken to identify the level and nature of this variation both between and among those who transmit (prevention providers) and those who receive (the public) the messages. Method/issue: All HIV/AIDS prevention material available in French-speaking Switzerland in 2004 was assembled and a corpus of 50 key documents identified. Two series of lexical items were generated from this corpus: one composed of technical terms potentially difficult to understand, and the other, of terms used in everyday language with implicit, and therefore potentially variable, meaning. The two lists of terms were investigated in qualitative interviews in stratified purposive samples of the general public (n=60) and prevention providers (n=30), using standard socio-linguistic methodology. A further quantitative study (CATI) in the general population (17 - 49 yrs.; n=500) investigated understandings of 15 key prevention terms found in the qualitative research to have been associated with high levels of dissension. Results/comments: Selected aspects of the results will be presented. In illustration: meanings attributed to the different terms in both the public and the providers varied. For example, when a relationship is described as "stable", this may be understood as implying exclusive sexual relations or long duration, with an interaction between the two traits; the term "sexual intercourse" may or may not be used to refer to oral sex; "making love" may or may not necessarily include an act of penetration; the pre-ejaculate is qualified by some as sperm, and by others not... Understanding of frequently used "technical" terms in prevention was far from universal; for example, around only a half of respondents understood the meaning of "safer sex". Degree of understanding of these terms was linked to education, whereas variability in meaning in everyday language was not linked to socio-economic variables. Discussion: Findings indicate the need for more awareness regarding the heterogeneity of meaning around the terms regularly used in prevention. Greater attention should be paid to the formulation of prevention messages, and providers should take precautions to ensure that the meanings they wish to convey are those perceived by the receivers of their messages. Wherever possible, terms used should be defined and meanings rendered explicit.