Damage spreading transition in glasses: A probe for the ruggedness of the configurational landscape

We consider damage spreading transitions in the framework of mode-coupling theory. This theory describes relaxation processes in glasses in the mean-field approximation which are known to be characterized by the presence of an exponentially large number of metastable states. For systems evolving under identical but arbitrarily correlated noises, we demonstrate that there exists a critical temperature T0 which separates two different dynamical regimes depending on whether damage spreads or not in the asymptotic long-time limit. This transition exists for generic noise correlations such that the zero damage solution is stable at high temperatures, being minimal for maximal noise correlations. Although this dynamical transition depends on the type of noise correlations, we show that the asymptotic damage has the good properties of a dynamical order parameter, such as (i) independence of the initial damage; (ii) independence of the class of initial condition; and (iii) stability of the transition in the presence of asymmetric interactions which violate detailed balance. For maximally correlated noises we suggest that damage spreading occurs due to the presence of a divergent number of saddle points (as well as metastable states) in the thermodynamic limit consequence of the ruggedness of the free-energy landscape which characterizes the glassy state. These results are then compared to extensive numerical simulations of a mean-field glass model (the Bernasconi model) with Monte Carlo heat-bath dynamics. The freedom of choosing arbitrary noise correlations for Langevin dynamics makes damage spreading an interesting tool to probe the ruggedness of the configurational landscape.

Extreme times for volatility processes

Extreme times techniques, generally applied to nonequilibrium statistical mechanical processes, are also useful for a better understanding of financial markets. We present a detailed study on the mean first-passage time for the volatility of return time series. The empirical results extracted from daily data of major indices seem to follow the same law regardless of the kind of index thus suggesting an universal pattern. The empirical mean first-passage time to a certain level L is fairly different from that of the Wiener process showing a dissimilar behavior depending on whether L is higher or lower than the average volatility. All of this indicates a more complex dynamics in which a reverting force drives volatility toward its mean value. We thus present the mean first-passage time expressions of the most common stochastic volatility models whose approach is comparable to the random diffusion description. We discuss asymptotic approximations of these models and confront them to empirical results with a good agreement with the exponential Ornstein-Uhlenbeck model.

Estimation of jump-diffusion processes via empirical characteristic functions

Preface The starting point for this work and eventually the subject of the whole thesis was the question: how to estimate parameters of the affine stochastic volatility jump-diffusion models. These models are very important for contingent claim pricing. Their major advantage, availability T of analytical solutions for characteristic functions, made them the models of choice for many theoretical constructions and practical applications. At the same time, estimation of parameters of stochastic volatility jump-diffusion models is not a straightforward task. The problem is coming from the variance process, which is non-observable. There are several estimation methodologies that deal with estimation problems of latent variables. One appeared to be particularly interesting. It proposes the estimator that in contrast to the other methods requires neither discretization nor simulation of the process: the Continuous Empirical Characteristic function estimator (EGF) based on the unconditional characteristic function. However, the procedure was derived only for the stochastic volatility models without jumps. Thus, it has become the subject of my research. This thesis consists of three parts. Each one is written as independent and self contained article. At the same time, questions that are answered by the second and third parts of this Work arise naturally from the issues investigated and results obtained in the first one. The first chapter is the theoretical foundation of the thesis. It proposes an estimation procedure for the stochastic volatility models with jumps both in the asset price and variance processes. The estimation procedure is based on the joint unconditional characteristic function for the stochastic process. The major analytical result of this part as well as of the whole thesis is the closed form expression for the joint unconditional characteristic function for the stochastic volatility jump-diffusion models. The empirical part of the chapter suggests that besides a stochastic volatility, jumps both in the mean and the volatility equation are relevant for modelling returns of the S&P500 index, which has been chosen as a general representative of the stock asset class. Hence, the next question is: what jump process to use to model returns of the S&P500. The decision about the jump process in the framework of the affine jump- diffusion models boils down to defining the intensity of the compound Poisson process, a constant or some function of state variables, and to choosing the distribution of the jump size. While the jump in the variance process is usually assumed to be exponential, there are at least three distributions of the jump size which are currently used for the asset log-prices: normal, exponential and double exponential. The second part of this thesis shows that normal jumps in the asset log-returns should be used if we are to model S&P500 index by a stochastic volatility jump-diffusion model. This is a surprising result. Exponential distribution has fatter tails and for this reason either exponential or double exponential jump size was expected to provide the best it of the stochastic volatility jump-diffusion models to the data. The idea of testing the efficiency of the Continuous ECF estimator on the simulated data has already appeared when the first estimation results of the first chapter were obtained. In the absence of a benchmark or any ground for comparison it is unreasonable to be sure that our parameter estimates and the true parameters of the models coincide. The conclusion of the second chapter provides one more reason to do that kind of test. Thus, the third part of this thesis concentrates on the estimation of parameters of stochastic volatility jump- diffusion models on the basis of the asset price time-series simulated from various "true" parameter sets. The goal is to show that the Continuous ECF estimator based on the joint unconditional characteristic function is capable of finding the true parameters. And, the third chapter proves that our estimator indeed has the ability to do so. Once it is clear that the Continuous ECF estimator based on the unconditional characteristic function is working, the next question does not wait to appear. The question is whether the computation effort can be reduced without affecting the efficiency of the estimator, or whether the efficiency of the estimator can be improved without dramatically increasing the computational burden. The efficiency of the Continuous ECF estimator depends on the number of dimensions of the joint unconditional characteristic function which is used for its construction. Theoretically, the more dimensions there are, the more efficient is the estimation procedure. In practice, however, this relationship is not so straightforward due to the increasing computational difficulties. The second chapter, for example, in addition to the choice of the jump process, discusses the possibility of using the marginal, i.e. one-dimensional, unconditional characteristic function in the estimation instead of the joint, bi-dimensional, unconditional characteristic function. As result, the preference for one or the other depends on the model to be estimated. Thus, the computational effort can be reduced in some cases without affecting the efficiency of the estimator. The improvement of the estimator s efficiency by increasing its dimensionality faces more difficulties. The third chapter of this thesis, in addition to what was discussed above, compares the performance of the estimators with bi- and three-dimensional unconditional characteristic functions on the simulated data. It shows that the theoretical efficiency of the Continuous ECF estimator based on the three-dimensional unconditional characteristic function is not attainable in practice, at least for the moment, due to the limitations on the computer power and optimization toolboxes available to the general public. Thus, the Continuous ECF estimator based on the joint, bi-dimensional, unconditional characteristic function has all the reasons to exist and to be used for the estimation of parameters of the stochastic volatility jump-diffusion models.

Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

Small, stable shuttle vectors based on the minimal pVS1 replicon for use in gram-negative, plant-associated bacteria.

The minimal replicon of the Pseudomonas plasmid pVS1 was genetically defined and combined with the Escherichia coli p15A replicon, to provide a series of new, oligocopy cloning vectors (5.3 to 8.3 kb). Recombinant plasmids derived from these vectors were stable in growing and nongrowing cells of root-colonizing P. fluorescens strains incubated under different environmental conditions for more than 1 month.

Scale decisions can reverse conclusions on community assembly processes.

AIM: Phylogenetic diversity patterns are increasingly being used to better understand the role of ecological and evolutionary processes in community assembly. Here, we quantify how these patterns are influenced by scale choices in terms of spatial and environmental extent and organismic scales. LOCATION: European Alps. METHODS: We applied 42 sampling strategies differing in their combination of focal scales. For each resulting sub-dataset, we estimated the phylogenetic diversity of the species pools, phylogenetic α-diversities of local communities, and statistics commonly used together with null models in order to infer non-random diversity patterns (i.e. phylogenetic clustering versus over-dispersion). Finally, we studied the effects of scale choices on these measures using regression analyses. RESULTS: Scale choices were decisive for revealing signals in diversity patterns. Notably, changes in focal scales sometimes reversed a pattern of over-dispersion into clustering. Organismic scale had a stronger effect than spatial and environmental extent. However, we did not find general rules for the direction of change from over-dispersion to clustering with changing scales. Importantly, these scale issues had only a weak influence when focusing on regional diversity patterns that change along abiotic gradients. MAIN CONCLUSIONS: Our results call for caution when combining phylogenetic data with distributional data to study how and why communities differ from random expectations of phylogenetic relatedness. These analyses seem to be robust when the focus is on relating community diversity patterns to variation in habitat conditions, such as abiotic gradients. However, if the focus is on identifying relevant assembly rules for local communities, the uncertainty arising from a certain scale choice can be immense. In the latter case, it becomes necessary to test whether emerging patterns are robust to alternative scale choices.

Hydrogen isotope fractionations between amphiboles, micas, and fluids in alkaline igneous intrusions

RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les teneurs des amphiboles en éléments majeurs et en isotopes stables ont été analysées dans plusieurs complexes ignés alcalins et hyperalcalins, dans le but de déterminer l'importance des variations de composition des minéraux pour le fractionnement isotopique de l'hydrogène dans un système naturel minéral-magma-fluide. Cette étude se concentre principalement sur les syénites néphéliniques de complexes intrusifs alcalins bien connus mais à chimie variable, dont les amphiboles, ainsi que d'autres silicates hydratés tels que micas et eudialytes, lorsque cela était possible, ont été séparés. L'intérêt principal s'est porté sur le complexe alcalin d'Ilímaussaq de la Province du Gardar, au Sud du Groenland. Dans une optique de comparaison, nous avons collecté et analysé d'autres échantillons provenant du complexe de Tugtutôq (Sud Groenland), des complexes de Khibina et Lovozero (Péninsule de Kola, Russie), du Mont St-Hilaire et du Mont Royal (Canada) et de 6 autres du nord-ouest de la Namibie (Cape Cross, Okenyenya, Messum, Etaneno, Kalkfeld,et Okorusu). Les compositions isotopiques de l'hydrogène des amphiboles des ces différentes zones présentent de grandes variations (-227 à -700/00), ce qui est atypique pour des magmas d'origine mantellique. Les valeurs comprises entre -80 et -400/00 indiquent une provenance du manteau. Ces larges variations de compositions ainsi que l'extrême appauvrissement en isotope lourd de l'hydrogène (D), en comparaison avec d'autres roches ignées, semblent être propres.aux roches alcalines et hyperalcalines de ce type, ce qui indiquerait un processus commun. Les différents complexes alcalins choisis présentent un large intervalle de composition chimique des amphiboles. La caractérisation des amphiboles par microscopie électronique et par spectroscopie Mössbauer contribuent à observer le contrôle du Fe sur le fractionnement des isotopes de l'hydrogène. En effet, cela a mis en évidence un contrôle du Fe sur le fractionnement et même, dans le cas du complexe hyperalcalin d'Ilímaussaq, une relation entre le rapport Fei3+/FeT et les variations du rapport D/H. Les complexes étudiés diffèrent de par leur index agpaïtique (Na+K/Al) et également de par leur contenu en fer. Les plus hautes valeurs en Fe (27-35 wt%) et en éléments alcalins dans les amphiboles, ainsi que les teneurs de D/H les plus basses et leur grande variation, sont celles du complexe d'Ilímaussaq. Les amphiboles de la Péninsule de Kola et du Canada sont similaires, mais toutefois moins appauvries en D. En ce qui concerne les amphiboles des complexes du NO de la Namibie, elles présentent des compositions isotopiques de l'hydrogène magmatiques normales (-73 à -100 0/00), contiennent moins de Fe (15-17 wt%) et sont fortement enrichies en Ca et moins en Na. Dans ce cas, l'alcalinité est moins importante en comparaison des autres complexes étudiés. En dehors des teneurs en éléments alcalins des amphiboles, l'alcalinité des fluides s'avère également un facteur important, ce qui est cohérent avec certaines suggestions à partir de systèmes expérimentaux. Afin de mieux contraindre ce facteur, des expériences d'échanges hydrothermaux entre les amphiboles et les fluides de salinité différente ont été effectuées en simulant des conditions naturelles. L'approximation d'amphiboles naturelles de complexes ignés alcalins, couplée aux expériences d'échange, aide à préciser les facteurs contrôlant le fractionnement des isotopes de l'hydrogène dans les roches alcalines. Les valeurs extrêmement basses de 3D des amphiboles de ces complexes alcalins peuvent être dues à une combinaison de différents facteurs, telles qu'une haute alcalinité, une haute teneur en Fe et une faible profondeur d'intrusion. Les grandes variations ainsi que les faibles valeurs de SD des amphiboles étudiées peuvent résulter d'un processus magmatique interne et il est peu probable que de l'eau météorique soit impliquée et/ou que le dégazage magmatique ait joué un rôle. THESIS ABSTRACT Major element and stable isotope compositions of amphiboles were analyzed from a number of alkaline and peralkaline igneous complexes in order to determine the importance of compositional variations in minerals to hydrogen isotope fractionations in natural mineral-melt-fluid systems. The thesis mainly focuses on nepheline syenites of well-studied, but chemically variable alkaline intrusive rocks, from which amphiboles and, if possible, other hydrous silicates such as micas and eudialytes were separated. The system of primary interest was the alkaline Ilímaussaq Complex of the Gardar Province of South Greenland. For the purpose of comparison additional samples were collected and examined from the Tugtutôq Complex (South Greenland), the Khibina and Lovozero Complexes (Kola Peninsular, Russia), Mount St-Hilaire and Mount Royal (Canada) and six further complexes from NW Namibia (Cape Cross, Okenyenya, Messum, Etaneno, Kalkfeld, and Okorusu). The hydrogen isotope compositions of amphiboles from the localities studied differ greatly, which is atypical for amphiboles from mantle, range between - 227 and - 700/00 (latter compatible with a simple mantle origin). As this wide range in compositions and the extreme depletion in the heavy hydrogen isotope (D) content relative to other igneous rocks appear to be unique to alkaline to peralkaline rocks of this type, a common process is indicated. The different alkaline complexes chosen cover a wide range of amphibole chemical compositions. Detailed chemical characterization of amphiboles by electron microprobe and Mössbauer spectroscopy analyses helped to constrain the control of Fe on the H-isotope fractionations. Complete characterization of the chemical compositions of the amphiboles support Fe-control on fractionations and at least for the peralkaline Ilímaussaq complex a relationship between Fe3+/FeT ratios and variations in D/H. The studied complexes differ in their agpaitic index (Na+K/Al) and also in their Fe-content. The most iron (27-35 wt. %) and alkaline element rich amphiboles, with the lowermost D/H ratio, as well with very wide range, are the ones from Ilímaussaq complex. Similar, but less D depleted amphiboles are from the Kola Peninsula and the Canadian localities. The complexes described from NW Namibia have amphiboles with normal magmatic hydrogen isotope composition (-730/00 to -1000/00), and have less Fe-content (15-17 wt. %), and are more Ca-and less Na-rich. In this case alkalinity is not that important in comparison to the other studied complexes. Beside the alkaline element contents in the amphiboles, the alkalinity of the fluids has been found to be an important factor, in conjunction with earlier suggestions from experimental systems. To further constrain this factor, hydrothermal exchange experiments between amphiboles and fluids of different salinity simulating natural conditions were performed. The approach of examining natural amphiboles from alkaline igneous complexes in parallel to performing exchange experiments - helped to further constrain the factors controlling the H-isotope fractionations in alkaline rocks. The observed changes between the hydrogen and oxygen isotope compositions of amphiboles and fluids before and after the experiments suggest that another phase was produced during the experiments, which influenced the final hydrogen isotope composition of the system. This presumably hydrous phase has also influenced the Fe3 +/Fe2+ ratio of the amphiboles, which became more oxidized. The extremely low SD values of amphiboles in these alkaline complexes may be due to a combination of different factors such as high alkalinity, high Fe-content, and shallow intrusion depths. This wide range and the low SD values of the amphiboles studied might be a result of internal, magmatic processes and it is unlikely that meteoric water was involved and/or magmatic degassing played an important role. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (pour le grand public) Fractionnement isotopique de l'hydrogène entre amphiboles, micas et fluides dans des intrusions alcalines Zsófia Wáczek Directeur de thèse, Prof. Torsten W. Vennemann Institut de Minéralogie et Géochimie, Université de Lausanne Les roches alcalines et celles qui leurs sont associées sont des sources importantes de nombreux minéraux et minerais, tels l'apatite, le niobium, le diamant et autres pierres précieuses. Cette étude se concentre sur des complexes alcalins localisés dans le sud du Groenland, au Canada, dans la péninsule de Kola en Russie et au nord-ouest de la Namibie. Ces complexes sont composés de roches ayant cristallisé à partir de magmas et de fluides très enrichis en alcalins. Cet enrichissement permet la précipitation de minéraux inhabituels riches en potassium et/ou sodium, telles les amphiboles sodiques, également enrichies en fer. Les amphiboles étudiées ont des compositions calciques, sodi-calciques et sodiques, qui reflètent leurs différents environnements de formation. Des études précédentes ont révélé une large gamme de rapports isotopiques de l'hydrogène dans les amphiboles de roches hyperalcalines, dont certains extrêmement bas. Cette variation importante est très intrigante, sachant que des valeurs entre -40 et -800/00 correspondent à des silicates ignés hydratés et non altérés, alors que des valeurs descendant jusqu'a -1500/00 nécessiteraient une altération par de l'eau météorique et/ou une contamination par les roches environnantes ou des sédiments riches en matière organique. Dans lé cas précis du complexe d'Ilímaussaq (sud du Groenland), aucune de ces explications n'a pu être démontrée et des valeurs encore plus faibles ont été trouvées. Le complexe d'Ilímaussaq présente des valeurs de rapport isotopique de l'hydrogène entre -227 et -500/00 dans les amphiboles. Une origine mantellique permet d'expliquer les valeurs élevées, mais d'autres processus doivent entrer en jeu pour engendrer les valeurs les plus négatives. C'est à l'identification de ces processus que nous nous sommes attachés dans ce travail. Les grandes variations observées dans les teneurs en fer et dans le rapport Fe3+/FeT des roches et des minéraux de ces complexes sont corrélées avec d'autres paramètres chimiques, tels que la composition isotopique de l'hydrogène dans les amphiboles. Nous avons dès lors abordé les questions suivantes: quelle est la relation entre la teneur en fer des amphiboles et leur composition isotopique? Que nous apprennent les changements de la teneur en fer et les changements dans le rapport Fe3+/FeT sur les processus pétrologiques dans ces roches? Pour répondre à ces questions, nous avons analysé les compositions isotopiques de l'oxygène et de l'hydrogène dans les amphiboles et d'autres silicates hydratés. La composition chimique et le rapport Fe3+/FeT des amphiboles ont également été déterminés. Des expériences hydrothermales simulant des conditions naturelles ont été entreprises afin de mieux comprendre les processus de fractionnement isotopiques dans ces systèmes très alcalins. Nos conclusions sont les suivantes: (1) Les valeurs extrêmement faibles ainsi que les larges variations des rapports isotopiques de l'hydrogène des amphiboles de ces complexes alcalins sont dues à une combinaison de facteurs tels que la forte alcalinité, la haute teneur en fer et la profondeur très faible de l'intrusion. (2) Ces valeurs sont probablement le résultat de processus magmatiques internes. (3) Il est peu probable que les eaux météoriques et/ou le dégazage magmatique aient joué un rôle lors de la formation de ces amphiboles. (4) Certaines corrélations, en accord avec les études précédentes, ont pu être trouvées au niveau des concentrations en fer. (5) Dans le cas du complexe d'Ilímaussaq exclusivement, une relation a été trouvée entre le rapport Fe3+/FeT et la composition isotopique de l'hydrogène des amphiboles.

Water-Stable Aggregates and Associated Carbon in a Subtropical Rice Soil Under Variable Tillage

ABSTRACT Tillage systems can influence C sequestration by changing aggregate formation and C distribution within the aggregate. This study was undertaken to explore the impact of no-tillage without straw (NT-S) and with straw (NT+S), and moldboard plow without straw (MP-S) and with straw (MP+S), on soil aggregation and aggregate-associated C after six years of double rice planting in a Hydragric Anthrosol in Guangxi, southwest of China. Soil samples of 0.00-0.05, 0.05-0.20 and 0.20-0.30 m layers were wet-sieved and divided into four aggregate-size classes, >2 mm, 2.00-0.25 mm, 0.25-0.053 and <0.053 mm, respectively, for measuring aggregate associated C and humic and fulvic acids. Results showed that the soil organic carbon (SOC) stock in bulk soil was 40.2-51.1 % higher in the 0.00-0.05 m layer and 11.3-17.0 % lower in the 0.05-0.20 m layer in NT system (NT+S and NT-S) compared to the MP system (MP+S and MP-S), respectively. However, no statistical difference was found across the whole 0.00-0.30 m layer. The NT system increased the proportion of >2 mm aggregate fraction and reduced the proportion of <0.053 mm aggregates in both 0.00-0.05 and 0.05-0.20 m layers. The SOC concentration, SOC stock and humic and fulvic acids within the >0.25 mm macroaggregate fraction also significantly increased in the 0.00-0.5 m layer in NT system. However, those within the 2.00-0.25 mm aggregate fraction were significantly reduced in the 0.05-0.200 m layer under NT system. Straw incorporation increased not only the SOC stock in bulk soil, but also the proportion of macroaggregate, aggregate associated with SOC and humic and fulvic acids concentration within the aggregate. The effect of straw on C sequestration might be dependent on the location of straw incorporation. In conclusion, the NT system increased the total SOC accumulation and humic and fulvic acids within macroaggregates, thus contributing to C sequestration in the 0.00-0.05 m layer.

Potential influence of the chemical composition of water on the stable oxygen isotope composition of continental ostracods

Many studies in continental areas have successfully used the oxygen isotope composition of fossil ostracod valves to reconstruct past hydrological conditions associated with large changes in climate. Yet, ostracods are known to crystallise their valves out of isotopic equilibrium for oxygen and they generally have higher 18O contents compared to inorganic calcite grown at equilibrium under the same condi- tions. A review of vital offsets determined for continental ostracods indicates that vital offsets might change from site to site, questioning a potential influence of environmental conditions on oxygen isotope fractionation in ostracods. Results from the literature suggest that pH has no influence on ostracod vital offset. A re-evaluation of results from Li and Liu (J Paleolimnol 43:111-120, 2010) suggests that salin- ity may influence oxygen isotope fractionation in ostracods, with lower vital offsets for higher salinities. Such a relationship was also observed for the vital offsets determined by Chivas et al. (The ostracoda- applications in quaternary research. American Geo- physical Union, Washington, DC, 2002). Yet, when results of all studies are compiled, the correlation between vital offsets and salinity is low while the correlation between vital offsets and host water Mg/Ca is higher, suggesting that ionic composition of water and/or relative abundance of major ions may also control oxygen isotope fractionation in ostracods. Lack of data on host water ionic composition for the different studies precludes more detailed examination at this stage. Further studies such as natural or laboratory cultures done under strictly controlled conditions are needed to better understand the potential influence of varying environmental condi- tions on oxygen isotope compositions of ostracod valves.

A comparison of the processes of institutionalisation of political economy in Spain and Italy (1860-1900)

[spa] El estudio de los procesos a través de los cuales la economía política se ha transformado en una disciplina académica es un área de creciente interés en la historia del pensamiento económico. Dicho estudio se ha abordado a través del análisis de la importancia de la economía política en un conjunto de instituciones, consideradas clave en la expansión de la economía en las sociedades occidentales en la segunda mitad del siglo XIX y primeras décadas del XX: universidades, sociedades económicas, publicaciones periódicas de contenido económico y los parlamentos nacionales. Este papel presenta una comparación entre los desarrollos del proceso de institutionalización de la economía política en España e Italia, a través del estudio de la presencia de esta disciplina en las instituciones mencionadas para el periodo 1860-1900. El objetivo es medir la posible existencia de una vía común en la institucionalización de la economía política en ambos países, como un primer paso hacia la elaboración de un modelo supranacional de institucionalización de la economía en este periodo.

Why Italy and not Spain?: comparing two industrialization processes from a dissagregate time-series perspective

This study presents new evidence concerning the uneven processes of industrialization innineteenth century Spain and Italy based on a disaggregate analysis of the productivesectors from which the behaviour of the aggregate indices is comprised. The use of multivariate time-series analysis techniques can aid our understanding and characterization of these two processes of industrialization. The identification of those sectors with key rolesin leading industrial growth provides new evidence concerning the factors that governed thebehaviour of the aggregates in the two economies. In addition, the analysis of the existenceof interindustry linkages reveals the scale of the industrialization process, and wheresignificant differences exist, accounts for many of the divergences recorded in the historiography for the period 1850-1913.

The role of oxidative stress during inflammatory processes.

Abstract The production of various reactive oxidant species in excess of endogenous antioxidant defense mechanisms promotes the development of a state of oxidative stress, with significant biological consequences. In recent years, evidence has emerged that oxidative stress plays a crucial role in the development and perpetuation of inflammation, and thus contributes to the pathophysiology of a number of debilitating illnesses, such as cardiovascular diseases, diabetes, cancer, or neurodegenerative processes. Oxidants affect all stages of the inflammatory response, including the release by damaged tissues of molecules acting as endogenous danger signals, their sensing by innate immune receptors from the Toll-like (TLRs) and the NOD-like (NLRs) families, and the activation of signaling pathways initiating the adaptive cellular response to such signals. In this article, after summarizing the basic aspects of redox biology and inflammation, we review in detail the current knowledge on the fundamental connections between oxidative stress and inflammatory processes, with a special emphasis on the danger molecule high-mobility group box-1, the TLRs, the NLRP-3 receptor, and the inflammasome, as well as the transcription factor nuclear factor-κB.