Linking landscape- and population ecology for large population management modelling: the case of Ibex (capra ibex) in Switzerland

La biologie de la conservation est communément associée à la protection de petites populations menacées d?extinction. Pourtant, il peut également être nécessaire de soumettre à gestion des populations surabondantes ou susceptibles d?une trop grande expansion, dans le but de prévenir les effets néfastes de la surpopulation. Du fait des différences tant quantitatives que qualitatives entre protection des petites populations et contrôle des grandes, il est nécessaire de disposer de modèles et de méthodes distinctes. L?objectif de ce travail a été de développer des modèles prédictifs de la dynamique des grandes populations, ainsi que des logiciels permettant de calculer les paramètres de ces modèles et de tester des scénarios de gestion. Le cas du Bouquetin des Alpes (Capra ibex ibex) - en forte expansion en Suisse depuis sa réintroduction au début du XXème siècle - servit d?exemple. Cette tâche fut accomplie en trois étapes : En premier lieu, un modèle de dynamique locale, spécifique au Bouquetin, fut développé : le modèle sous-jacent - structuré en classes d?âge et de sexe - est basé sur une matrice de Leslie à laquelle ont été ajoutées la densité-dépendance, la stochasticité environnementale et la chasse de régulation. Ce modèle fut implémenté dans un logiciel d?aide à la gestion - nommé SIM-Ibex - permettant la maintenance de données de recensements, l?estimation automatisée des paramètres, ainsi que l?ajustement et la simulation de stratégies de régulation. Mais la dynamique d?une population est influencée non seulement par des facteurs démographiques, mais aussi par la dispersion et la colonisation de nouveaux espaces. Il est donc nécessaire de pouvoir modéliser tant la qualité de l?habitat que les obstacles à la dispersion. Une collection de logiciels - nommée Biomapper - fut donc développée. Son module central est basé sur l?Analyse Factorielle de la Niche Ecologique (ENFA) dont le principe est de calculer des facteurs de marginalité et de spécialisation de la niche écologique à partir de prédicteurs environnementaux et de données d?observation de l?espèce. Tous les modules de Biomapper sont liés aux Systèmes d?Information Géographiques (SIG) ; ils couvrent toutes les opérations d?importation des données, préparation des prédicteurs, ENFA et calcul de la carte de qualité d?habitat, validation et traitement des résultats ; un module permet également de cartographier les barrières et les corridors de dispersion. Le domaine d?application de l?ENFA fut exploré par le biais d?une distribution d?espèce virtuelle. La comparaison à une méthode couramment utilisée pour construire des cartes de qualité d?habitat, le Modèle Linéaire Généralisé (GLM), montra qu?elle était particulièrement adaptée pour les espèces cryptiques ou en cours d?expansion. Les informations sur la démographie et le paysage furent finalement fusionnées en un modèle global. Une approche basée sur un automate cellulaire fut choisie, tant pour satisfaire aux contraintes du réalisme de la modélisation du paysage qu?à celles imposées par les grandes populations : la zone d?étude est modélisée par un pavage de cellules hexagonales, chacune caractérisée par des propriétés - une capacité de soutien et six taux d?imperméabilité quantifiant les échanges entre cellules adjacentes - et une variable, la densité de la population. Cette dernière varie en fonction de la reproduction et de la survie locale, ainsi que de la dispersion, sous l?influence de la densité-dépendance et de la stochasticité. Un logiciel - nommé HexaSpace - fut développé pour accomplir deux fonctions : 1° Calibrer l?automate sur la base de modèles de dynamique (par ex. calculés par SIM-Ibex) et d?une carte de qualité d?habitat (par ex. calculée par Biomapper). 2° Faire tourner des simulations. Il permet d?étudier l?expansion d?une espèce envahisseuse dans un paysage complexe composé de zones de qualité diverses et comportant des obstacles à la dispersion. Ce modèle fut appliqué à l?histoire de la réintroduction du Bouquetin dans les Alpes bernoises (Suisse). SIM-Ibex est actuellement utilisé par les gestionnaires de la faune et par les inspecteurs du gouvernement pour préparer et contrôler les plans de tir. Biomapper a été appliqué à plusieurs espèces (tant végétales qu?animales) à travers le Monde. De même, même si HexaSpace fut initialement conçu pour des espèces animales terrestres, il pourrait aisément être étndu à la propagation de plantes ou à la dispersion d?animaux volants. Ces logiciels étant conçus pour, à partir de données brutes, construire un modèle réaliste complexe, et du fait qu?ils sont dotés d?une interface d?utilisation intuitive, ils sont susceptibles de nombreuses applications en biologie de la conservation. En outre, ces approches peuvent également s?appliquer à des questions théoriques dans les domaines de l?écologie des populations et du paysage.<br/><br/>Conservation biology is commonly associated to small and endangered population protection. Nevertheless, large or potentially large populations may also need human management to prevent negative effects of overpopulation. As there are both qualitative and quantitative differences between small population protection and large population controlling, distinct methods and models are needed. The aim of this work was to develop theoretical models to predict large population dynamics, as well as computer tools to assess the parameters of these models and to test management scenarios. The alpine Ibex (Capra ibex ibex) - which experienced a spectacular increase since its reintroduction in Switzerland at the beginning of the 20th century - was used as paradigm species. This task was achieved in three steps: A local population dynamics model was first developed specifically for Ibex: the underlying age- and sex-structured model is based on a Leslie matrix approach with addition of density-dependence, environmental stochasticity and culling. This model was implemented into a management-support software - named SIM-Ibex - allowing census data maintenance, parameter automated assessment and culling strategies tuning and simulating. However population dynamics is driven not only by demographic factors, but also by dispersal and colonisation of new areas. Habitat suitability and obstacles modelling had therefore to be addressed. Thus, a software package - named Biomapper - was developed. Its central module is based on the Ecological Niche Factor Analysis (ENFA) whose principle is to compute niche marginality and specialisation factors from a set of environmental predictors and species presence data. All Biomapper modules are linked to Geographic Information Systems (GIS); they cover all operations of data importation, predictor preparation, ENFA and habitat suitability map computation, results validation and further processing; a module also allows mapping of dispersal barriers and corridors. ENFA application domain was then explored by means of a simulated species distribution. It was compared to a common habitat suitability assessing method, the Generalised Linear Model (GLM), and was proven better suited for spreading or cryptic species. Demography and landscape informations were finally merged into a global model. To cope with landscape realism and technical constraints of large population modelling, a cellular automaton approach was chosen: the study area is modelled by a lattice of hexagonal cells, each one characterised by a few fixed properties - a carrying capacity and six impermeability rates quantifying exchanges between adjacent cells - and one variable, population density. The later varies according to local reproduction/survival and dispersal dynamics, modified by density-dependence and stochasticity. A software - named HexaSpace - was developed, which achieves two functions: 1° Calibrating the automaton on the base of local population dynamics models (e.g., computed by SIM-Ibex) and a habitat suitability map (e.g. computed by Biomapper). 2° Running simulations. It allows studying the spreading of an invading species across a complex landscape made of variously suitable areas and dispersal barriers. This model was applied to the history of Ibex reintroduction in Bernese Alps (Switzerland). SIM-Ibex is now used by governmental wildlife managers to prepare and verify culling plans. Biomapper has been applied to several species (both plants and animals) all around the World. In the same way, whilst HexaSpace was originally designed for terrestrial animal species, it could be easily extended to model plant propagation or flying animals dispersal. As these softwares were designed to proceed from low-level data to build a complex realistic model and as they benefit from an intuitive user-interface, they may have many conservation applications. Moreover, theoretical questions in the fields of population and landscape ecology might also be addressed by these approaches.

DnaSP Version 5. DNA Sequence Polymorphism

DnaSP, DNA Sequence Polymorphism, is a software package for the analysis of nucleotide polymorphism from aligned DNA sequence data. DnaSP can estimate several measures of DNA sequence variation within and between populations (in noncoding, synonymous or nonsynonymous sites, or in various sorts of codon positions), as well as linkage disequilibrium, recombination, gene flow and gene conversion parameters. DnaSP can also carry out several tests of neutrality: Hudson, Kreitman and Aguadé (1987), Tajima (1989), McDonald and Kreitman (1991), Fu and Li (1993), and Fu (1997) tests. Additionally, DnaSP can estimate the confidence intervals of some test-statistics by the coalescent. The results of the analyses are displayed on tabular and graphic form.

Data Collection Agent Framework

Ohjelmistoteollisuudessa pitkiä ja vaikeita kehityssyklejä voidaan helpottaa käyttämällä hyväksi ohjelmistokehyksiä (frameworks). Ohjelmistokehykset edustavat kokoelmaa luokkia, jotka tarjoavat yleisiä ratkaisuja tietyn ongelmakentän tarpeisiin vapauttaen ohjelmistokehittäjät keskittymään sovelluskohtaisiin vaatimuksiin. Hyvin suunniteltujen ohjelmistokehyksien käyttö lisää suunnitteluratkaisujen sekä lähdekoodin uudelleenkäytettävyyttä enemmän kuin mikään muu suunnittelulähestymistapa. Tietyn kohdealueen tietämys voidaan tallentaa ohjelmistokehyksiin, joista puolestaan voidaan erikoistaa viimeisteltyjä ohjelmistotuotteita. Tässä diplomityössä kuvataan ohjelmistoagentteihin (software agents) perustuvaa ohjelmistokehyksen suunnittelua toteutusta. Pääpaino työssä on vaatimusmäärittelyä vastaavan suunnitelman sekä toteutuksen kuvaaminen ohjelmistokehykselle, josta voidaan erikoistaa erilaiseen tiedonkeruuseen kykeneviä ohjelmistoja Internet ympäristöön. Työn kokeellisessa osuudessa esitellään myös esimerkkisovellus, joka perustuu työssä kehitettyyn ohjelmistokehykseen.

Evolutionary computing in search-based software engineering

This master’s thesis aims to study and represent from literature how evolutionary algorithms are used to solve different search and optimisation problems in the area of software engineering. Evolutionary algorithms are methods, which imitate the natural evolution process. An artificial evolution process evaluates fitness of each individual, which are solution candidates. The next population of candidate solutions is formed by using the good properties of the current population by applying different mutation and crossover operations. Different kinds of evolutionary algorithm applications related to software engineering were searched in the literature. Applications were classified and represented. Also the necessary basics about evolutionary algorithms were presented. It was concluded, that majority of evolutionary algorithm applications related to software engineering were about software design or testing. For example, there were applications about classifying software production data, project scheduling, static task scheduling related to parallel computing, allocating modules to subsystems, N-version programming, test data generation and generating an integration test order. Many applications were experimental testing rather than ready for real production use. There were also some Computer Aided Software Engineering tools based on evolutionary algorithms.

False normal Lung Clearance Index in infants with cystic fibrosis due to software algorithms.

BACKGROUND: Lung clearance index (LCI), a marker of ventilation inhomogeneity, is elevated early in children with cystic fibrosis (CF). However, in infants with CF, LCI values are found to be normal, although structural lung abnormalities are often detectable. We hypothesized that this discrepancy is due to inadequate algorithms of the available software package. AIM: Our aim was to challenge the validity of these software algorithms. METHODS: We compared multiple breath washout (MBW) results of current software algorithms (automatic modus) to refined algorithms (manual modus) in 17 asymptomatic infants with CF, and 24 matched healthy term-born infants. The main difference between these two analysis methods lies in the calculation of the molar mass differences that the system uses to define the completion of the measurement. RESULTS: In infants with CF the refined manual modus revealed clearly elevated LCI above 9 in 8 out of 35 measurements (23%), all showing LCI values below 8.3 using the automatic modus (paired t-test comparing the means, P < 0.001). Healthy infants showed normal LCI values using both analysis methods (n = 47, paired t-test, P = 0.79). The most relevant reason for false normal LCI values in infants with CF using the automatic modus was the incorrect recognition of the end-of-test too early during the washout. CONCLUSION: We recommend the use of the manual modus for the analysis of MBW outcomes in infants in order to obtain more accurate results. This will allow appropriate use of infant lung function results for clinical and scientific purposes. Pediatr Pulmonol. 2015; 50:970-977. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

IFC-tietomallin mukaisen tiedon jäsentäminen, käsittely ja siirto

Työssä tutkittiin IFC (Industrial Foundation Classes)-tietomallin mukaisen tiedoston jäsentämistä, tiedon jatkoprosessointia ja tiedonsiirtoa sovellusten välillä. Tutkittiin, mitä vaihtoehtoja tiedon siirron toteuttamiseksi ohjelmallisesti on ja mihin suuntaan tiedon siirtäminen on menossa tulevaisuudessa. Soveltavassa osassa toteutettiin IFC-standardin mukaisen ISO10303-tiedoston (Osa 21) jäsentäminen ja tulkitseminen XML-muotoon. Sovelluksessa jäsennetään ja tulkitaan CAD-ohjelmistolla tehty IFC-tiedosto C# -ohjelmointikielellä ja tallennetaan tieto XML-tietokantaan kustannuslaskentaohjelmiston luettavaksi.

Tarkkuuselektroniikkatuotteen elinkaariarviointi tuotesuunnittelun tueksi

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia tarkkuuselektroniikkatuotteen ympäristönäkökohtia elinkaariarvioinnin avulla. Työn osana tehtiin elinkaariarviointi (LCA) kahdelle tarkkuuselektroniikkatuotteelle. LCA:ssa keskityttiin elinkaaren kehdosta-asiakkaalle-vaiheisiin. Työn tavoitteena oli tuottaa määrällistä ja laadullista tietoa valittujen tuotteiden ympäristövaikutuksista. Selvitys tehtiin yrityksen tuotesuunnittelun tueksi. LCA:n inventaarioanalyysiin kerättiin prosessikohtaista tietoa selvityksen aikana. Myös kaupallista LCA-ohjelmaa ja sen tarjoamia tietopankkeja hyödynnettiin elinkaariarvioinnin toteuttamisessa. Teoriaosassa esitellään LCA-menetelmä. Lisäksi tarkastellaan elinkaariarviointiin liittyviä tuotekohtaisia ympäristökysymyksiä. Työssä eritellään myös yleisesti tarkkuuselektroniikkatuotteen eri osien elinkaareen vaiheita ja niihin liittyviä ympäristönäkökohtia. Kokeellisessa osassa kuvataan kahdelle tuotteelle tehtyä LCA-tapaustutkimusta. Elinkaariarvioinnin inventaariotiedon lähteet kuvataan. Inventaarioanalyysin ja vaikutusarvioinnin avulla tuodaan esille tuotteiden ympäristökuormaan merkittävimmin vaikuttavat prosessit ja elinkaaren vaiheet. Lisäksi tarkastellaan miten tapaustuotteiden ympäristökuormaa voitaisiin pienentää kahden esimerkin avulla. Lopuksi annetaan suosituksia jatkotoimenpiteistä tuotesuunnitteluun ja tiedonkeruuseen.

Das persönliche Glück auf dem unpersönlichen Markt. Deutsche und finnische Kontaktanzeigen im 20. Jahrhundert - eine kontrastive und diachrone Textsortenuntersuchung

Min avhandling är en diakronisk och kontrastiv undersökning av texttyper. Forskningsmaterialet består av kontaktannonser i tidningarna Süddeutsche Zeitung och Helsingin Sanomat under tiden 1900 – 1999. Materialet består av 652 tyska och 538 finska annonser. De undersökta annonserna har publicerats i maj och har samlats från ovannämnda tidningar vart tionde år. Materialet har analyserats med ett statistiskt SPSS-program. I avhandlingen analyseras utvecklingen av ovannämnda texttyp under hundra år i två olika kulturer, den tyska och den finska. Syftet med avhandlingen är att med hjälp av detta material finna språkliga och kulturella likheter och skillnader i kontaktannonser. Utgångspunkten är att språkliga uttryck avspeglar sin tids samhälleliga värderingar, vilka således också påverkar sökandet efter en livskamrat. Analysresultaten granskas sålunda i ett större samhälleligt sammanhang under olika decennier. Annonstexterna undersöks dock inte utgående från enskilda samhälleliga skeenden. Avhandlingen analyserar 13 olika informationsenheter i kontaktannonserna, huruvida dessa enheter förekommer under hela den aktuella perioden och om samma informationsenheter förekommer i annonser i de båda kulturerna. Avhandlingen är sålunda intra- och interlingual samt interkulturell. Genom denna metod får man fram de kännetecken som är betecknande för denna texttyp under en viss tid i de bägge kulturerna. Avhandlingen är indelad i tre delar. Den första delen ger bakgrundsinformation om äktenskapets och familjebegreppets historia samt om uppkomsten av den tyska och finska pressen. Den andra teoretiska delen behandlar text- och texttyplingvistik samt nuvarande forskning inom dessa områden. Den tredje och mest omfattade delen består av en kvalitativ och kvantitativ analys, som omfattar 11 olika forskningsdelar. Undersökningen visar att man i texttypen kontaktannonser kan upptäcka skillnader t ex redan däri att en tysk annons skiljer sig från en finsk vad längd och informationsmängd beträffar. En finsk annons förlitar sig i sin språkliga knapphet på att läsaren förstår kontexten i texttypen. Av avhandlingen framgår också att vid analys av texttyper bör deras historiska och kulturella kontext beaktas, eftersom analysen påvisar att texttyperna är historie- och kulturbundna.

Invenio customization for CERN Document Server

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Integration of JINR Information Resources

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Korkeapainevesisumusuuttimen virtaustekninen laadunhallinta

Tämä työ vastaa tarpeeseen hallita korkeapainevesisumusuuttimen laatua virtausmekaniikan työkalujen avulla. Työssä tutkitaan suutinten testidatan lisäksi virtauksen käyttäytymistä suuttimen sisällä CFD-laskennan avulla. Virtausmallinnus tehdään Navier-Stokes –pohjaisella laskentamenetelmällä. Työn teoriaosassa käsitellään virtaustekniikkaa ja sen kehitystä yleisesti. Lisäksi esitetään suuttimen laskennassa käytettävää perusteoriaa sekä teknisiä ratkaisuja. Teoriaosassa käydään myös läpi laskennalliseen virtausmekaniikkaan (CFD-laskenta) liittyvää perusteoriaa. Tutkimusosiossa esitetään käsitellyt suutintestitulokset sekä mallinnetaan suutinvirtausta ajasta riippumattomaan virtauslaskentaan perustuvalla laskentamenetelmällä. Virtauslaskennassa käytetään OpenFOAM-laskentaohjelmiston SIMPLE-virtausratkaisijaa sekä k-omega SST –turbulenssimallia. Tehtiin virtausmallinnus kaikilla paineilla, joita suuttimen testauksessa myös todellisuudessa käytetään. Lisäksi selvitettiin mahdolliset kavitaatiokohdat suuttimessa ja suunniteltiin kavitaatiota ehkäisevä suutingeometria. Todettiin myös lämpötilan ja epäpuhtauksien vaikuttavan kavitaatioon sekä mallinnettiin lämpötilan vaikutusta. Luotiin malli, jolla suuttimen suunnitteluun liittyviin haasteisiin voidaan vastata numeerisella laskennalla.

Partial characterization and inactivation of peroxidases and polyphenol-oxidases of umbu-cajá (Spondias spp.)

A crude extract of Spondias spp. was evaluated for the influence of pH and temperature on the activity and stability of its peroxidases and polyphenol-oxidases. In order to evaluate the conditions for the inactivation of the enzymes by heat treatment and by addition of a reducing agent, a factorial experimental design (n = 3) was employed using the Statistica (6.0) software package for data analysis. The optimal conditions found for peroxidases were: pH = 5.0 and temperature = 40 ºC, and for polyphenol-oxidases they were pH = 7.0 and temperature = 40 ºC. The peroxidases and polyphenol-oxidases were stable at all pH values tested (3.0 - 10.0) and maintained more than 60% of their activity at temperatures above 30 and 40 ºC, respectively. To achieve the total inactivation of these enzymes, two alternatives can be suggested: incubation at 92 ºC for 3.15 minutes with 200 mg.L-1 of ascorbic acid or incubation at 96 ºC for 2.80 minutes with 100 mg.L-1 of ascorbic acid.

Phylogenetic Analysis of Avidins and Expression of Novel Avidins from Lactrodectus hesperus and Hoeflea phototrophica

Avidins (Avds) are homotetrameric or homodimeric glycoproteins with typically less than 130 amino acid residues per monomer. They form a highly stable, non-covalent complex with biotin (vitamin H) with Kd = 10-15 M (for chicken Avd). The best-studied Avds are the chicken Avd from Gallus gallus and streptavidin from Streptomyces avidinii, although other Avd studies have also included Avds from various origins, e.g., from frogs, fishes, mushrooms and from many different bacteria. Several engineered Avds have been reported as well, e.g., dual-chain Avds (dcAvds) and single-chain Avds (scAvds), circular permutants with up to four simultaneously modifiable ligand-binding sites. These engineered Avds along with the many native Avds have potential to be used in various nanobiotechnological applications. In this study, we made a structure-based alignment representing all currently available sequences of Avds and studied the evolutionary relationship of Avds using phylogenetic analysis. First, we created an initial multiple sequence alignment of Avds using 42 closely related sequences, guided by the known Avd crystal structures. Next, we searched for non-redundant Avd sequences from various online databases, including National Centre for Biotechnology Information and the Universal Protein Resource; the identified sequences were added to the initial alignment to expand it to a final alignment of 242 Avd sequences. The MEGA software package was used to create distance matrices and a phylogenetic tree. Bootstrap reproducibility of the tree was poor at multiple nodes and may reflect on several possible issues with the data: the sequence length compared is relatively short and, whereas some positions are highly conserved and functional, others can vary without impinging on the structure or the function, so there are few informative sites; it may be that periods of rapid duplication have led to paralogs and that the differences among them are within the error limit of the data; and there may be other yet unknown reasons. Principle component analysis applied to alternative distance data did segregate the major groups, and success is likely due to the multivariate consideration of all the information. Furthermore, based on our extensive alignment and phylogenetic analysis, we expressed two novel Avds, lacavidin from Lactrodectus Hesperus, a western black widow spider, and hoefavidin from Hoeflea phototrophica, an aerobic marine bacterium, the ultimate aim being to determine their X-ray structures. These Avds were selected because of their unique sequences: lacavidin has an N-terminal Avd-like domain but a long C-terminal overhang, whereas hoefavidin was thought to be a dimeric Avd. Both these Avds could be used as novel scaffolds in biotechnological applications.

Macroeconomic News and Exchange Rates: Evidence of Unstable Effect

Although the link between macroeconomic news announcements and exchange rates is well documented in recent literature, this connection may be unstable. By using a broad set of macroeconomic news announcements and high frequency forex data for the Euro/Dollar, Pound/Dollar and Yen/Dollar from Nov 1, 2004 to Mar 31, 2014, we obtain two major findings with regards to this instability. First, many macroeconomic news announcements exhibit unstable effects with certain patterns in foreign exchange rates. These news effects may change in magnitude and even in their sign over time, over business cycles and crises within distinctive contexts. This finding is robust because the results are obtained by applying a Two-Regime Smooth Transition Regression Model, a Breakpoints Regression Model, and an Efficient Test of Parameter Instability which are all consistent with each other. Second, when we explore the source of this instability, we find that global risks and the reaction by central bank monetary policy to these risks to be possible factors causing this instability.

LiDAR data filtering with GRASS GIS for the determination of digital terrain models

In the last years, the use of every type of Digital Elevation Models has iimproved. The LiDAR (Light Detection and Ranging) technology, based on the scansion of the territory b airborne laser telemeters, allows the construction of digital Surface Models (DSM), in an easy way by a simple data interpolation