Signal processing of microstructure profiles: integrating turbulent spatial scales in aquatic ecological modeling

The main objective of this thesis was the integration of microstructure information in synoptic descriptors of turbulence, that reflects the mixing processes. Turbulent patches are intermittent in space and time, but they represent the dominant process for mixing. In this work, the properties of turbulent patches were considered the potential input for integrating the physical microscale measurements. The development of a method for integrating the properties of the turbulent patches required solving three main questions: a) how can we detect the turbulent patches from he microstructure measurements?; b) which are the most relevant properties of the turbulent patches?; and ) once an interval of time has been selected, what kind of synoptic parameters could better reflect the occurrence and properties of the turbulent patches? The answers to these questions were the final specific objectives of this thesis.

Ecological interactions between an invasive fish (Gambusia holbrooki) and native cyprinodonts: the role of salinity

Actualment una de les principals amenaces a la biodiversitat és la introducció d'espècies. Revisant 26 variables de les 69 espècies de peixos continental de la Península Ibèrica concloem que la filogènia, variabilitat i els usos de l'home són necessaris per entendre millor les diferències entres les espècies natives i invasores. Entre les especies més afectades per la introducció de peixos es troben els ciprinodontiformes endèmics del Mediterrani. Aportem les primers dades sobre l'ús d'hàbitats ocasionalment inundats i la selecció de preses del fartet (Aphanius iberus), observant un canvi ontogenètic, clarament relacionat amb el microhàbitat. També demostrem que la salinitat influeix en l'èxit invasor de la gamúsia, afectant la seva densitat i biologia reproductiva. Per altra banda, demostrem experimentalment que amb l'increment de salinitat la gambúsia disminueix la seva agressivitat i captura menys preses, reduint la seva eficàcia competitiva respecte dels ciprinodonts natius.

Fish as ecological indicators in Mediterranean freshwater ecosystems

Podeu escriure el text directament o arrossegar-lo des d'un altre document L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir a l'ús dels peixos continentals com a indicadors de l'estat ecològic a la conca Mediterrània. En el primer treball es va detectar que encara que tots els índex biològics estaven correlacionats significativament, els peixos integren i expressen els estressos de manera i a una escala diferents, aportant una informació complementària als altres índexs. Al segon article es van estudiar els cabals de sis conques catalanes. S'ha mostrat que els règims hídrics estan alterats amb una tendència a la disminució del cabal i del nivell dels aqüífers. S'ha detectat quatre mètriques de peixos que es troben significativament afectades en zones més castigades per manca d'aigua degut a l'activitat humana. Es discuteix la necessitat de conèixer en profunditat el règim hídric de cada conca abans d'utilitzar els índex biològics. Al tercer article es va detectar que la composició d'espècies capturades va variar significativament al llarg del buidat amb un augment de l'alburn (A. alburnus) a les aigües pelàgiques durant els dies de pitjor qualitat de l'aigua, confirmant que l'alburn és més tolerant a la mala qualitat de l'aigua que la madrilleta vera (R. rutilus) i suggereix el seu potencial com a bioindicador. La condició d'aquestes dues espècies va canviar significativament al llarg del buidat de manera molt estreta amb la qualitat de l'aigua. Al quart capítol es va estudiar la biologia dels peixos d'un embassament altament contaminat (Flix). El percentatge de DELT anomalies i la presència de paràsits externs era major en la zona impactada que als punts de control i els valors més alts de pes eviscerat i pes del fetge estaven als punts de control. Les respostes van ser diferents per cada espècie i la carpa va ser la que va mostrar més clarament els impactes.

Predicting Argentine ant invasion across spatial scales via ecological niche models

La formiga argentina (Linepithema humile) es troba entre les espècies més invasores: originària d'Amèrica del Sud, actualment ha envaït nombroses àrees arreu del món. Aquesta tesi doctoral intenta fer una primera anàlisi integrada i multiescalar de la distribució de la formiga argentina mitjançant l'ús de models de nínxol ecològic. D'acord amb els resultats obtinguts, es preveu que la formiga argentina assoleixi una distribució més àmplia que l'actual. Les prediccions obtingudes a partir dels models concorden amb la distribució actualment coneguda i, a més, indiquen àrees a prop de la costa i dels rius principals com a altament favorables per a l'espècie. Aquests resultats corroboren la idea que la formiga argentina no es troba actualment en equilibri amb el medi. D'altra banda, amb el canvi climàtic, s'espera que la distribució de la formiga argentina s'estengui cap a latituds més elevades en ambdós hemisferis, i sofreixi una retracció en els tròpics a escales globals.

Propuesta de una estructura asociativa que apoya a la producción y fortifique las cadenas agro productivas del tomate de árbol (Cyphomandra betacea) en el Ecuador

La presente investigación establece una propuesta de estructura asociativa que apoya a la producción y fortifica las cadenas agro productivas del tomate de árbol en Ecuador, para lo cual se recopiló información relevante acerca de planificación estratégica, desarrollo territorial y enfoques asociativos para marcar la base conceptual que fundamentó la propuesta final. Se realizó el diagnóstico del sector mediante el análisis PEST, para conocer cómo pueden influenciar los factores Políticos, Económicos, Sociales y Tecnológicos en la propuesta final de esta investigación. También se analizó a la industria, mediante el análisis de las cinco fuerzas de Porter para comprender la interacción de las fuerzas competitivas y se identificó y caracterizó a todos los actores de la cadena agro productiva del tomate de árbol. Finalmente se analizaron casos exitosos sobre asociatividad desarrollados en Ecuador y Colombia, con la finalidad de extraer aspectos convergentes, divergentes y factores clave de éxito. La información recopilada sirvió de base para realizar la propuesta final, la cual determinó dos enfoques asociativos como los más adecuados para una iniciativa como la planteada, los cuales son los negocios inclusivos y empresa ancla. Finalmente se identificó a Pichincha como la provincia que presenta mejor ubicación estratégica para poder desarrollar esta propuesta.

Identification of Putative Wintering Areas and Ecological Determinants of Population Dynamics of Common House-Martin (Delichon urbicum) and Common Swift (Apus apus) Breeding in Northern Italy

To identify the causes of population decline in migratory birds, researchers must determine the relative influence of environmental changes on population dynamics while the birds are on breeding grounds, wintering grounds, and en route between the two. This is problematic when the wintering areas of specific populations are unknown. Here, we first identified the putative wintering areas of Common House-Martin (Delichon urbicum) and Common Swift (Apus apus) populations breeding in northern Italy as those areas, within the wintering ranges of these species, where the winter Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), which may affect winter survival, best predicted annual variation in population indices observed in the breeding grounds in 1992–2009. In these analyses, we controlled for the potentially confounding effects of rainfall in the breeding grounds during the previous year, which may affect reproductive success; the North Atlantic Oscillation Index (NAO), which may account for climatic conditions faced by birds during migration; and the linear and squared term of year, which account for nonlinear population trends. The areas thus identified ranged from Guinea to Nigeria for the Common House-Martin, and were located in southern Ghana for the Common Swift. We then regressed annual population indices on mean NDVI values in the putative wintering areas and on the other variables, and used Bayesian model averaging (BMA) and hierarchical partitioning (HP) of variance to assess their relative contribution to population dynamics. We re-ran all the analyses using NDVI values at different spatial scales, and consistently found that our population of Common House-Martin was primarily affected by spring rainfall (43%–47.7% explained variance) and NDVI (24%–26.9%), while the Common Swift population was primarily affected by the NDVI (22.7%–34.8%). Although these results must be further validated, currently they are the only hypotheses about the wintering grounds of the Italian populations of these species, as no Common House-Martin and Common Swift ringed in Italy have been recovered in their wintering ranges.

Investigating Targets of Avian Habitat Management to Eliminate an Ecological Trap

Ecological traps are attractive population sinks created when anthropogenic habitat alteration inadvertently creates a mismatch between the attractiveness of a habitat based upon its settlement cues, and its current value for survival or reproduction. Traps represent a new threat to the conservation of native species, yet little attention has been given to developing practical approaches to eliminating them. In the northern Rocky Mountains of Montana, Olive-sided Flycatchers (Contopus cooperi) prefer to settle in patches of selectively harvested forest versus burned forest despite the lower reproductive success and higher nest predation risk associated with the former habitat. I investigated characteristics of preferred perch sites for this species and how these preferences varied between habitats and sexes. I then built on previous research to develop a range of management prescriptions for reducing the attractiveness of selectively harvested forest, thereby disarming the ecological trap. Female flycatchers preferred to forage from shorter perch trees than males, and females’ perches were shorter than other available perch trees. Both sexes preferred standing dead perch trees (snags) and these preferences were most obvious in harvested forest where snags are rarer. Because previous research shows that snag density is linked to habitat preference and spruce/fir trees are preferred nest substrate, my results suggest these two habitat components are focal habitat selection cues. I suggest alternative and complementary strategies for eliminating the ecological trap for Olive-sided Flycatchers including: (1) reduced retention and creation of snags, (2) avoiding selective harvest in spruce, fir, and larch stands, (3) avoiding retention of these tree species, and (4) selecting only even-aged canopy height trees for retention so as to reduce perch availability for female flycatchers. Because these strategies also have potential to negatively impact habitat suitability for other forest species or even create new ecological traps, we urge caution in the application of our management recommendations.