Effects of time-controlled and continuous grazing on total herbage mass and ground cover

Grazing practices in rangelands are increasingly recognized as a management tool for environmental protection in addition to livestock production. Long term continuous grazing has been largely documented to reduce pasture productivity and decline the protective layer of soil surface affecting environmental protection. Time-controlled rotational grazing (TC grazing) as an alternative to continuous grazing is considered to reduce such negative effects and provides pasture with a higher amount of vegetation securing food for animals and conserving environment. To research on how the grazing system affects herbage and above ground organic materials compared with continuous grazing, the study was conducted in a sub-tropical region of Australia from 2001 to 2006. The overall results showed that herbage mass under TC grazing increased to 140% in 2006 compared with the first records taken in 2001. The outcomes were even higher (150%) when the soil is deeper and the slope is gentle. In line with the results of herbage mass, ground cover under TC grazing achieved significant higher percentages than continuous grazing in all the years of the study. Ground cover under TC grazing increased from 54% in 2003 to 73%, 82%, and 89% in 2004, 2005, and 2006, respectively, despite the fact that after the high yielding year of 2004 herbage mass declined to around 2.5 ton ha^(−1) in 2005 and 2006. Under continuous grazing however there was no significant increase over time comparable to TC grazing neither in herbage mass nor in ground cover. The successful outcome is largely attributed to the flexible nature of the management in which grazing frequency, durations and the rest periods were efficiently controlled. Such flexibility of animal presence on pastures could result in higher water retention and soil moisture condition promoting above ground organic material.

Représentations et fusion des algèbres de Temperley-Lieb originale et diluée

Les algèbres de Temperley-Lieb originales, aussi dites régulières, apparaissent dans de nombreux modèles statistiques sur réseau en deux dimensions: les modèles d'Ising, de Potts, des dimères, celui de Fortuin-Kasteleyn, etc. L'espace d'Hilbert de l'hamiltonien quantique correspondant à chacun de ces modèles est un module pour cette algèbre et la théorie de ses représentations peut être utilisée afin de faciliter la décomposition de l'espace en blocs; la diagonalisation de l'hamiltonien s'en trouve alors grandement simplifiée. L'algèbre de Temperley-Lieb diluée joue un rôle similaire pour des modèles statistiques dilués, par exemple un modèle sur réseau où certains sites peuvent être vides; ses représentations peuvent alors être utilisées pour simplifier l'analyse du modèle comme pour le cas original. Or ceci requiert une connaissance des modules de cette algèbre et de leur structure; un premier article donne une liste complète des modules projectifs indécomposables de l'algèbre diluée et un second les utilise afin de construire une liste complète de tous les modules indécomposables des algèbres originale et diluée. La structure des modules est décrite en termes de facteurs de composition et par leurs groupes d'homomorphismes. Le produit de fusion sur l'algèbre de Temperley-Lieb originale permet de «multiplier» ensemble deux modules sur cette algèbre pour en obtenir un autre. Il a été montré que ce produit pouvait servir dans la diagonalisation d'hamiltoniens et, selon certaines conjectures, il pourrait également être utilisé pour étudier le comportement de modèles sur réseaux dans la limite continue. Un troisième article construit une généralisation du produit de fusion pour les algèbres diluées, puis présente une méthode pour le calculer. Le produit de fusion est alors calculé pour les classes de modules indécomposables les plus communes pour les deux familles, originale et diluée, ce qui vient ajouter à la liste incomplète des produits de fusion déjà calculés par d'autres chercheurs pour la famille originale. Finalement, il s'avère que les algèbres de Temperley-Lieb peuvent être associées à une catégorie monoïdale tressée, dont la structure est compatible avec le produit de fusion décrit ci-dessus. Le quatrième article calcule explicitement ce tressage, d'abord sur la catégorie des algèbres, puis sur la catégorie des modules sur ces algèbres. Il montre également comment ce tressage permet d'obtenir des solutions aux équations de Yang-Baxter, qui peuvent alors être utilisées afin de construire des modèles intégrables sur réseaux.

Monogenic polynomials of four variables with binomial expansion

In the recent past one of the main concern of research in the field of Hypercomplex Function Theory in Clifford Algebras was the development of a variety of new tools for a deeper understanding about its true elementary roots in the Function Theory of one Complex Variable. Therefore the study of the space of monogenic (Clifford holomorphic) functions by its stratification via homogeneous monogenic polynomials is a useful tool. In this paper we consider the structure of those polynomials of four real variables with binomial expansion. This allows a complete characterization of sequences of 4D generalized monogenic Appell polynomials by three different types of polynomials. A particularly important case is that of monogenic polynomials which are simply isomorphic to the integer powers of one complex variable and therefore also called pseudo-complex powers.

Nonlinear preservers

Dans cette thèse, nous sommes intéressés par des problèmes de préservation des applications non-linéaires entre deux algèbres de Banach complexes unitaires A et B. En général, ces problèmes demandent la caractérisation des applications φ : A → B non nécessairement linéaires, qui laissent invariant une propriété, une relation ou un sous-ensemble. Dans le Chapitre 3, la description des applications surjectives φ de B(X) sur B(Y), qui satisfont c(φ(S)±φ(T)) = c(S ± T), (S,T ∈ B(X)), est donnée, où c(·) représente soit le module minimal, ou le module de surjectivité ou le module maximal et B(X) (resp. B(Y)) dénote l’algèbre de tous les opérateurs linéaires et bornés sur X (resp. sur Y). Dans le Chapitre 4, une question similaire pour la conorme des opérateurs, est considérée. La caractérisation des applications bicontinues et bijectives φ deB(X) surB(Y), qui satisfont γ(φ(S ± φ(T)) = γ(S ± T), (S,T ∈ B(X)), est obtenue. Le Chapitre 5 est consacré à la description des applications surjectives φ1,φ2 d’une algèbre de Banach semisimple A sur une algèbre de Banach B avec un socle essentiel, qui satisfont σ(φ1(a)φ2(b)) = σ(ab), (a,b ∈ A). Aussi, la caractérisation des applications φ de A sur B, sous les mêmes hypothèses sur A et B, qui satisfont σ(φ(a)φ(b)φ(a)) = σ(aba), (a,b ∈ A), est donnée. Comme conséquences, nous incluons les résultats obtenus au cas des algèbres B(X) et B(Y).

Algebro-Geometric Aspects of the Classical Yang-Baxter Equation

In this thesis we consider algebro-geometric aspects of the Classical Yang-Baxter Equation and the Generalised Classical Yang-Baxter Equation. In chapter one we present a method to construct solutions of the Generalised Classical Yang-Baxter Equation starting with certain sheaves of Lie algebras on algebraic curves. Furthermore we discuss a criterion to check unitarity of such solutions. In chapter two we consider the special class of solutions coming from sheaves of traceless endomorphisms of simple vector bundles on the nodal cubic curve. These solutions are quasi-trigonometric and we describe how they fit into the classification scheme of such solutions. Moreover, we describe a concrete formula for these solutions. In the third and final chapter we show that any unitary, rational solution of the Classical Yang-Baxter Equation can be obtained via the method of chapter one applied to a sheaf of Lie algebras on the cuspidal cubic curve.

Image-Guided Precision Manipulation of Cells and Nanoparticles in Microfluidics

Manipulation of single cells and particles is important to biology and nanotechnology. Our electrokinetic (EK) tweezers manipulate objects in simple microfluidic devices using gentle fluid and electric forces under vision-based feedback control. In this dissertation, I detail a user-friendly implementation of EK tweezers that allows users to select, position, and assemble cells and nanoparticles. This EK system was used to measure attachment forces between living breast cancer cells, trap single quantum dots with 45 nm accuracy, build nanophotonic circuits, and scan optical properties of nanowires. With a novel multi-layer microfluidic device, EK was also used to guide single microspheres along complex 3D trajectories. The schemes, software, and methods developed here can be used in many settings to precisely manipulate most visible objects, assemble objects into useful structures, and improve the function of lab-on-a-chip microfluidic systems.

Generalized cluster states based on finite groups

We define generalized cluster states based on finite group algebras in analogy to the generalization of the toric code to the Kitaev quantum double models. We do this by showing a general correspondence between systems with CSS structure and finite group algebras, and applying this to the cluster states to derive their generalization. We then investigate properties of these states including their projected entangled pair state representations, global symmetries, and relationship to the Kitaev quantum double models. We also discuss possible applications of these states.

2-categories and cyclic homology

The topic of this thesis is the application of distributive laws between comonads to the theory of cyclic homology. The work herein is based on the three papers 'Cyclic homology arising from adjunctions', 'Factorisations of distributive laws', and 'Hochschild homology, lax codescent,and duplicial structure', to which the current author has contributed. Explicitly, our main aims are: 1) To study how the cyclic homology of associative algebras and of Hopf algebras in the original sense of Connes and Moscovici arises from a distributive law, and to clarify the role of different notions of bimonad in this generalisation. 2) To extend the procedure of twisting the cyclic homology of a unital associative algebra to any duplicial object defined by a distributive law. 3) To study the universality of Bohm and Stefan’s approach to constructing duplicial objects, which we do in terms of a 2-categorical generalisation of Hochschild (co)homology. 4) To characterise those categories whose nerve admits a duplicial structure.

História eruptiva do sistema vulcânico fissural dos picos e avaliação da susceptibilidade a escoadas lávicas (ilha de S. Miguel - Açores)

Tese de Doutoramento, Geologia (Vulcanologia), 18 de Julho 2013, Universidade dos Açores.

Characterization of nanoparticle mediated laser transfection by femtosecond laser pulses for applications in molecular medicine

Background: In molecular medicine, the manipulation of cells is prerequisite to evaluate genes as therapeutic targets or to transfect cells to develop cell therapeutic strategies. To achieve these purposes it is essential that given transfection techniques are capable of handling high cell numbers in reasonable time spans. To fulfill this demand, an alternative nanoparticle mediated laser transfection method is presented herein. The fs-laser excitation of cell-adhered gold nanoparticles evokes localized membrane permeabilization and enables an inflow of extracellular molecules into cells. Results: The parameters for an efficient and gentle cell manipulation are evaluated in detail. Efficiencies of 90% with a cell viability of 93% were achieved for siRNA transfection. The proof for a molecular medical approach is demonstrated by highly efficient knock down of the oncogene HMGA2 in a rapidly proliferating prostate carcinoma in vitro model using siRNA. Additionally, investigations concerning the initial perforation mechanism are conducted. Next to theoretical simulations, the laser induced effects are experimentally investigated by spectrometric and microscopic analysis. The results indicate that near field effects are the initial mechanism of membrane permeabilization. Conclusion: This methodical approach combined with an automated setup, allows a high throughput targeting of several 100,000 cells within seconds, providing an excellent tool for in vitro applications in molecular medicine. NIR fs lasers are characterized by specific advantages when compared to lasers employing longer (ps/ns) pulses in the visible regime. The NIR fs pulses generate low thermal impact while allowing high penetration depths into tissue. Therefore fs lasers could be used for prospective in vivo applications.

Dingoes at the Doorstep: Home Range Sizes and Activity Patterns of Dingoes and Other Wild Dogs around Urban Areas of North-Eastern Australia

Top-predators around the world are becoming increasingly intertwined with humans, sometimes causing conflict and increasing safety risks in urban areas. In Australia, dingoes and dingo � domestic dog hybrids are common in many urban areas, and pose a variety of human health and safety risks. However, data on urban dingo ecology is scant. We GPS-collared 37 dingoes in north-eastern Australia and continuously monitored them each 30 min for 11–394 days. Most dingoes were nocturnal, with an overall mean home range size of 17.47 km2. Overall mean daily distance travelled was 6.86 km/day. At all times dingoes were within 1000 m of houses and buildings. Home ranges appeared to be constrained to patches of suitable vegetation fragments within and around human habitation. These data can be used to reallocate dingo management effort towards mitigating actual conflicts between humans and dingoes in urban areas.

Branching bisimulation games.

Branching bisimilarity and branching bisimilarity with explicit divergences are typically used in process algebras with silent steps when relating implementations to specifications. When an implementation fails to conform to its specification, i.e., when both are not related by branching bisimilarity [with explicit divergence], pinpointing the root causes can be challenging. In this paper, we provide characterisations of branching bisimilarity [with explicit divergence] as games between Spoiler and Duplicator, offering an operational understanding of both relations. Moreover, we show how such games can be used to assist in diagnosing non-conformance between implementation and specification.

Représentations et fusion des algèbres de Temperley-Lieb originale et diluée

Les algèbres de Temperley-Lieb originales, aussi dites régulières, apparaissent dans de nombreux modèles statistiques sur réseau en deux dimensions: les modèles d'Ising, de Potts, des dimères, celui de Fortuin-Kasteleyn, etc. L'espace d'Hilbert de l'hamiltonien quantique correspondant à chacun de ces modèles est un module pour cette algèbre et la théorie de ses représentations peut être utilisée afin de faciliter la décomposition de l'espace en blocs; la diagonalisation de l'hamiltonien s'en trouve alors grandement simplifiée. L'algèbre de Temperley-Lieb diluée joue un rôle similaire pour des modèles statistiques dilués, par exemple un modèle sur réseau où certains sites peuvent être vides; ses représentations peuvent alors être utilisées pour simplifier l'analyse du modèle comme pour le cas original. Or ceci requiert une connaissance des modules de cette algèbre et de leur structure; un premier article donne une liste complète des modules projectifs indécomposables de l'algèbre diluée et un second les utilise afin de construire une liste complète de tous les modules indécomposables des algèbres originale et diluée. La structure des modules est décrite en termes de facteurs de composition et par leurs groupes d'homomorphismes. Le produit de fusion sur l'algèbre de Temperley-Lieb originale permet de «multiplier» ensemble deux modules sur cette algèbre pour en obtenir un autre. Il a été montré que ce produit pouvait servir dans la diagonalisation d'hamiltoniens et, selon certaines conjectures, il pourrait également être utilisé pour étudier le comportement de modèles sur réseaux dans la limite continue. Un troisième article construit une généralisation du produit de fusion pour les algèbres diluées, puis présente une méthode pour le calculer. Le produit de fusion est alors calculé pour les classes de modules indécomposables les plus communes pour les deux familles, originale et diluée, ce qui vient ajouter à la liste incomplète des produits de fusion déjà calculés par d'autres chercheurs pour la famille originale. Finalement, il s'avère que les algèbres de Temperley-Lieb peuvent être associées à une catégorie monoïdale tressée, dont la structure est compatible avec le produit de fusion décrit ci-dessus. Le quatrième article calcule explicitement ce tressage, d'abord sur la catégorie des algèbres, puis sur la catégorie des modules sur ces algèbres. Il montre également comment ce tressage permet d'obtenir des solutions aux équations de Yang-Baxter, qui peuvent alors être utilisées afin de construire des modèles intégrables sur réseaux.

Nonabelian holomorphic Lie algebroid extensions

International audience

Effect of clearing native forest (Caatinga) strips on some hydrologic components of micro-watersheds.

The influences of clearing native vegetation (Caatinga) in contour strips at 25 cm vertical interval on evaporation losses in cleared strips, annual runoff efficiency and annuall soil loss on gently sloped micro-waterheds in the arid zones of Northeast Brazil are reported. The alternate native vegetation (Caatinga) strips function very effectively as windbreaks thus reducing evaporation losses substantially in the leeward cleared strips. The runoff measured at the micro-watershed with cleared strips was many-fold lower than the runoff obtained at a completely denuded watershed even when it was protected by narrow based channel terraces. However, the annual runoff efficiency can be significantly increased in a strip cleared watershed if narrow based channel terraces are provided on the lower side of cleared strips. The annual soil losses in strip cleared watersheds as well as completely denuded waterhed of gentle slopes were negligible. Thus clearing land in alternate contour strips on a micro-watersheds shall substantially improve crop water use efficiency without creating any significant erosion problems. Additionally this treatment will increase runoff for water harvesting for irrigation purposes.