The structure of biogenic habitat and epibiotic assemblages associated with the global invasive kelp Undaria pinnatifida in comparison to native macroalgae

Kelp forests dominate temperate and polar rocky coastlines and represent critical marine habitats because they support elevated rates of primary and secondary production and high biodiversity. A major threat to the stability of these ecosystems is the proliferation of non-native species, such as the Japanese kelp Undariapinnatifida (‘Wakame’), which has recently colonised natural habitats in the UK. We quantified the abundance and biomass of U. pinnatifida on a natural rocky reef habitat over 10 months to make comparisons with three native canopy-forming brown algae (Laminaria ochroleuca, Saccharina latissima, and Saccorhiza polyschides). We also examined the biogenic habitat structure provided by, and epibiotic assemblages associated with, U. pinnatifida in comparison to native macroalgae. Surveys conducted within the Plymouth Sound Special Area of Conservation indicated that U. pinnatifida is now a dominant and conspicuous member of kelp-dominated communities on natural substrata. Crucially, U. pinnatifida supported a structurally dissimilar and less diverse epibiotic assemblage than the native perennial kelp species. However, U. pinnatifida-associated assemblages were similar to those associated with Saccorhiza polyschides, which has a similar life history and growth strategy. Our results suggest that a shift towards U. pinnatifida dominated reefs could result in impoverished epibiotic assemblages and lower local biodiversity, although this could be offset, to some extent, by the climate-driven proliferation of L. ochroleuca at the poleward range edge, which provides complex biogenic habitat and harbours relatively high biodiversity. Clearly, greater understanding of the long-term dynamics and competitive interactions between these habitat-forming species is needed to accurately predict future biodiversity patterns.

The structure of biogenic habitat and epibiotic assemblages associated with the global invasive kelp Undaria pinnatifida in comparison to native macroalgae

Kelp forests dominate temperate and polar rocky coastlines and represent critical marine habitats because they support elevated rates of primary and secondary production and high biodiversity. A major threat to the stability of these ecosystems is the proliferation of non-native species, such as the Japanese kelp Undariapinnatifida (‘Wakame’), which has recently colonised natural habitats in the UK. We quantified the abundance and biomass of U. pinnatifida on a natural rocky reef habitat over 10 months to make comparisons with three native canopy-forming brown algae (Laminaria ochroleuca, Saccharina latissima, and Saccorhiza polyschides). We also examined the biogenic habitat structure provided by, and epibiotic assemblages associated with, U. pinnatifida in comparison to native macroalgae. Surveys conducted within the Plymouth Sound Special Area of Conservation indicated that U. pinnatifida is now a dominant and conspicuous member of kelp-dominated communities on natural substrata. Crucially, U. pinnatifida supported a structurally dissimilar and less diverse epibiotic assemblage than the native perennial kelp species. However, U. pinnatifida-associated assemblages were similar to those associated with Saccorhiza polyschides, which has a similar life history and growth strategy. Our results suggest that a shift towards U. pinnatifida dominated reefs could result in impoverished epibiotic assemblages and lower local biodiversity, although this could be offset, to some extent, by the climate-driven proliferation of L. ochroleuca at the poleward range edge, which provides complex biogenic habitat and harbours relatively high biodiversity. Clearly, greater understanding of the long-term dynamics and competitive interactions between these habitat-forming species is needed to accurately predict future biodiversity patterns.

A role for diatom-like silicon transporters in calcifying coccolithophores.

Biomineralization by marine phytoplankton, such as the silicifying diatoms and calcifying coccolithophores, plays an important role in carbon and nutrient cycling in the oceans. Silicification and calcification are distinct cellular processes with no known common mechanisms. It is thought that coccolithophores are able to outcompete diatoms in Si-depleted waters, which can contribute to the formation of coccolithophore blooms. Here we show that an expanded family of diatom-like silicon transporters (SITs) are present in both silicifying and calcifying haptophyte phytoplankton, including some globally important coccolithophores. Si is required for calcification in these coccolithophores, indicating that Si uptake contributes to the very different forms of biomineralization in diatoms and coccolithophores. Significantly, SITs and the requirement for Si are absent from highly abundant bloom-forming coccolithophores, such as Emiliania huxleyi. These very different requirements for Si in coccolithophores are likely to have major influence on their competitive interactions with diatoms and other siliceous phytoplankton.

A role for diatom-like silicon transporters in calcifying coccolithophores.

Biomineralization by marine phytoplankton, such as the silicifying diatoms and calcifying coccolithophores, plays an important role in carbon and nutrient cycling in the oceans. Silicification and calcification are distinct cellular processes with no known common mechanisms. It is thought that coccolithophores are able to outcompete diatoms in Si-depleted waters, which can contribute to the formation of coccolithophore blooms. Here we show that an expanded family of diatom-like silicon transporters (SITs) are present in both silicifying and calcifying haptophyte phytoplankton, including some globally important coccolithophores. Si is required for calcification in these coccolithophores, indicating that Si uptake contributes to the very different forms of biomineralization in diatoms and coccolithophores. Significantly, SITs and the requirement for Si are absent from highly abundant bloom-forming coccolithophores, such as Emiliania huxleyi. These very different requirements for Si in coccolithophores are likely to have major influence on their competitive interactions with diatoms and other siliceous phytoplankton.

Implications de l’hétérogénéité comportementale et biologique pour la vaccination contre les virus du papillome humain au niveau de la population : modélisation mathématique, revue systématique et méta-analyse

Objectifs : Dans plusieurs pays la couverture vaccinale contre les virus du papillome humain (VPH) est associée aux déterminants sociaux des comportements sexuels et la participation au dépistage du cancer du col utérin. Ces vaccins protègent uniquement contre certains types de VPH, donc leur impact futur sur les VPH nonvaccinaux demeure incertain. L’hétérogénéité comportementale entre individus et biologique entre types de VPH affectera l’efficacité populationnelle de la vaccination contre les VPH. Les objectifs spécifiques de cette thèse étaient 1) de modéliser comment une couverture vaccinale inégale entre filles préadolescentes qui différeront selon leur activité sexuelle et leur participation au dépistage du cancer du col affectera l’efficacité populationnelle de la vaccination, 2) faire une synthèse et comparer les estimés d’efficacité croisée des vaccins contre les VPH dans des populations ADN-négatives aux VPH et 3) d’identifier, avec la modélisation, les devis d’étude épidémiologique qui réduisent les biais dans l’estimation des interactions biologiques entre types de VPH. Méthode : Nous avons utilisé des modèles de transmission dynamique et une revue systématique de la littérature pour répondre aux objectifs. 1) Nous avons modélisé une couverture vaccinale inégale entre filles qui différeront selon leur activité sexuelle et leur participation au dépistage, et examiné les changements postvaccination dans l’inégalité dans la prévalence des VPH et l’incidence des carcinomes malpighien (SCC) du col de l’utérus entre femmes ayant différents comportements. 2) Nous avons effectué une revue systématique et méta-analyse des efficacités croisées des vaccins contre les VPH estimées dans des populations ADNnégatives aux VPH. 3) Nous avons développé des modèles de transmission dynamique et d’interaction de deux types de VPH pour simuler les études épidémiologiques d’interactions entre les VPH. Résultats : Pour l’objectif 1), notre modèle de transmission prédit que l’efficacité populationnelle du vaccin dépendra de la distribution du vaccin dans la population. Après la vaccination, les inégalités absolues dans l’incidence de l’infection et des SCC entre groupes de femmes qui diffèrent selon leur activité sexuelle et leur participation au dépistage devraient diminuer. Inversement, les inégalités relatives pourraient augmenter si les femmes plus sexuellement actives et celles qui ne se font jamais dépister ont une couverture vaccinale moins élevée que les autres. Le taux d’incidence des SCC demeurera élevé chez les femmes qui ne sont jamais dépistées après la vaccination. L’efficacité croisée vaccinale et les interactions biologiques entre VPH ne sont pas encore assez bien caractérisées pour pouvoir prédire l’impact du vaccin sur les types de VPH nonvaccinaux. Pour l’objectif 2), notre méta-analyse des essais cliniques des vaccins suggère que le vaccin bivalent a une efficacité croisée significativement plus élevée que le quadrivalent contre les infections persistantes et lésions précancéreuses avec les VPH-31, 33 et 45. Les essais cliniques plus longs estiment une efficacité croisée plus faible. La modélisation des études épidémiologiques d’interactions pour l’objectif 3) montre que l’estimation des interactions biologiques entre types de VPH dans les études épidémiologiques est systématiquement biaisée par la corrélation entre le temps à risque d’infection avec un type de VPH et le temps à risque d’infection avec d’autres types de VPH. L’ajustement pour des marqueurs d’activité sexuelle ne réussit pas à contrôler ce biais. Une mesure valide des interactions biologiques entre types de VPH peut être obtenue uniquement avec des études épidémiologiques prospectives qui restreignent les analyses à des individus susceptibles ayant des partenaires sexuels infectés. Conclusion : L’hétérogénéité comportementale entre individus et l’hétérogénéité biologique entre VPH affecteront l’efficacité populationnelle du vaccin contre les VPH. Dans les contextes où les déterminants sociaux des comportements sexuels et la participation au dépistage sont aussi associés à la couverture vaccinale chez les préadolescentes, l’inégalité relative dans l’incidence des SCC risque d’augmenter. Ces comportements demeureront des facteurs de risque importants du cancer du col à l’avenir. L’effet à long terme du vaccin sur les types de VPH non-vaccinaux demeure incertain. Quoique nos résultats suggèrent que les vaccins offrent une efficacité croisée contre certains types de VPH, celle-ci pourrait diminuer après quelques années. Des interactions compétitives entre VPH pourraient exister malgré les associations observées entre les incidences des infections VPH, donc une augmentation post-vaccination de la prévalence des VPH non-vaccinaux demeure possible. Des devis d’analyse plus complexes sont nécessaires pour mesurer de façon valide les interactions biologiques entre les VPH dans les études épidémiologiques.

L'influence des oscillations en delta sur la sélection d'une action

Résumé : La capacité de décider parmi plusieurs possibilités d'actions, grâce à l'information sensorielle disponible, est essentielle à un organisme interagissant avec un environnement complexe. Les modèles actuels de sélection d'une action soutiennent que le cerveau traite continuellement l'information sensorielle afin de planifier plusieurs possibilités d'action en parallèle. Dans cette perspective, ces représentations motrices, associées à chaque possibilité d'action, sont en constante compétition entre elles. Afin qu'une alternative puisse être sélectionnée pour le mouvement, une valeur de pondération, intégrant une multitude de facteurs, doit être associée à chacun des plans moteurs afin de venir moduler la compétition. Plusieurs études se sont intéressées aux différents facteurs modulant la sélection de l'action, tels que la disposition de l'environnement, le coût des actions, le niveau de récompense, etc. Par contre, il semble qu'aucune étude n'ait rapporté ce qu'il advient lorsque la valeur de pondération de chacune des actions possibles est identique. Dans ce contexte, quel est l'élément permettant de venir moduler la sélection de l'action? De ce fait, l'objectif principal de mon projet de maitrise est d'investiguer le facteur permettant au cerveau de sélectionner une action lorsque tous les facteurs rapportés dans la littérature sont contrôlés. De récentes données ont montré que les oscillations corticales lentes dans la bande delta peuvent servir d'instrument de sélection attentionnelle en modulant l'amplitude de la réponse neuronale. Ainsi, les stimuli arrivant dans le cortex pendant une phase en delta de forte excitabilité sont amplifiés, tandis que ceux arrivant lors d'une phase en delta de faible excitabilité sont atténués. Ceci dit, il est possible que la phase en delta dans laquelle se trouve le cerveau au moment d'effectuer la sélection d'une action puisse influencer la décision. Utilisant une tâche de sélection de main, cette étude teste l'hypothèse que la sélection de la main est associée à la phase en delta des ensembles neuronaux codant le mouvement de chacune des mains, lorsque tous les facteurs connus influençant la décision sont contrôlés. L'électroencéphalographie (EEG) fut utilisée afin d'enregistrer les signaux corticaux pendant que les participants effectuaient une tâche de sélection de main dans laquelle ils devaient, à chaque essai, atteindre une cible visuelle aussi rapidement que possible en utilisant la main de leur choix. La tâche fut conçue de façon à ce que les facteurs spatiaux et biomécaniques soient contrôlés. Ceci fut réalisé enidentifiant premièrement, sur une base individuelle, l'emplacement de la cible pour laquelle les mains droite et gauche avaient une probabilité équivalente d'être choisies (point d'égalité subjective, PSE). Ensuite, dans l'expérience principale, les participants effectuaient plusieurs mouvements d'atteinte vers des cibles positionnées près et loin du PSE, toujours avec la main de leur choix. L'utilisation de cinq cibles très près du PSE a permis de collecter de nombreux essais dans lesquels la main droite et la main gauche furent sélectionnées en réponse à un même stimulus visuel. Ceci a ainsi permis d'analyser les signaux des deux cortex dans des conditions d'utilisation de la main droite et gauche, tout en contrôlant pour les autres facteurs pouvant moduler la sélection de la main. Les résultats de cette recherche révèlent que l'hémisphère cortical se trouvant dans la phase la plus excitable en delta (près du pic négatif), lors de l'apparition du stimulus, est associé à la fois à la main qui sera sélectionnée ainsi qu'au temps de réaction. Ces résultats montrent que l'excitabilité corticale momentanée (phase du signal) pourrait agir comme un facteur modulant la sélection d'une action. Dans cette optique, ces données élargissent considérablement les modèles actuels en montrant que la sélection d'une action est en partie déterminée par l'état du cerveau au moment d'effectuer un choix, d'une manière qui est indépendante de toutes les variables de décision connues.

Effets directs et indirects de la prédation sur les lemmings dans l’Arctique canadien.

Les populations caractérisées par des fluctuations cycliques ont fasciné et continuent de générer un grand intérêt chez la communauté scientifique en raison de la complexité des facteurs de régulation qui en sont responsables. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer ces fluctuations cycliques mais aucun consensus n’a encore été atteint malgré près de 100 ans de recherche. La disponibilité de la nourriture et les effets sociaux (e.g. interactions compétitives) ont été proposés comme facteurs responsables de cycles de certaines espèces. Toutefois, la prédation est probablement le facteur le plus susceptible de causer des fluctuations cycliques chez les populations fauniques en raison de son effet dépendant de la densité avec délai. Un tandem circulaire de raréfaction et densification des prédateurs et des proies par des effets directs (i.e. mortalités) seraient à l’origine des cycles d’abondance. De plus, de récentes études montrent que les effets indirects (comme le stress) de la prédation pourraient être aussi importants que les effets directs pour générer les fluctuations cycliques. Cette thèse vise à identifier les effets directs et indirects de la prédation qui affectent la population de lemmings bruns de l’Île Bylot, Nunavut, caractérisée par des cycles d’abondance de 3-4 ans. Pour ce faire, nous avons d’abord comparé la plausibilité de l’hypothèse de la limitation par nourriture vis-à-vis l’hypothèse de la prédation en déterminant la chronologie saisonnière des cycles des lemmings. Ensuite, nous avons construit en 2012-2013 une clôture de 9 ha coiffée d’un filet anti-prédateur aviaire dans lequel nous avons piégé les lemmings de 2013 à 2015. Une deuxième grille de trappage sans clôture a été utilisée à des fins de comparaisons. Ces deux grilles étaient actives dès 2008, ce qui nous a permis d’avoir un contrôle pré-expérimental pour les données démographiques (effets directs). En 2014 et 2015, nous avons récolté les fèces des lemmings dans les deux grilles de trappage afin de quantifier les métabolites d’hormones de stress. Une validation de la mesure des métabolites fécales des glucocorticoïdes (i.e. hormones de stress) a été menée afin de mesurer le stress des lemmings de façon non-invasive. Les résultats sont clairs : (1) le déclin des lemmings se produit à la fin de l’été alors que les prédateurs sont au plus fort de leur abondance et pas à la fin de l’hiver, supportant ainsi l’hypothèse de la limitation par la prédation. Nos résultats suggèrent aussi (2) que les lemmings à l’intérieur de la clôture avaient une survie plus élevée qu’à l’extérieur, favorisant ainsi une croissance plus forte de la population. Ensuite, (3) les lemmings ont montré des niveaux de stress plus faibles sans prédation sans toutefois que cela ait un impact sur leur reproduction. À la lumière des résultats de cette thèse et en les comparant avec deux autres études ayant aussi réduit expérimentalement l’abondance des prédateurs dans la toundra arctique, nous pouvons conclure que la prédation est la force trophique dominante de régulation de l’abondance des lemmings. Cette étude montre également que le stress induit par la prédation est insuffisant pour avoir un impact sur la dynamique des lemmings en été, soit pendant la saison où la prédation est maximale. Il est possible que cette absence d’effet soit une réponse adaptative des lemmings pour maintenir une reproduction élevée face à une prédation élevée, et ainsi maximiser leur aptitude phénotypique.

Food-Web Complexity in Guaymas Basin Hydrothermal Vents and Cold Seeps

In the Guaymas Basin, the presence of cold seeps and hydrothermal vents in close proximity, similar sedimentary settings and comparable depths offers a unique opportunity to assess and compare the functioning of these deep-sea chemosynthetic ecosystems. The food webs of five seep and four vent assemblages were studied using stable carbon and nitrogen isotope analyses. Although the two ecosystems shared similar potential basal sources, their food webs differed: seeps relied predominantly on methanotrophy and thiotrophy via the Calvin-Benson-Bassham (CBB) cycle and vents on petroleum-derived organic matter and thiotrophy via the CBB and reductive tricarboxylic acid (rTCA) cycles. In contrast to symbiotic species, the heterotrophic fauna exhibited high trophic flexibility among assemblages, suggesting weak trophic links to the metabolic diversity of chemosynthetic primary producers. At both ecosystems, food webs did not appear to be organised through predator-prey links but rather through weak trophic relationships among co-occurring species. Examples of trophic or spatial niche differentiation highlighted the importance of species-sorting processes within chemosynthetic ecosystems. Variability in food web structure, addressed through Bayesian metrics, revealed consistent trends across ecosystems. Food-web complexity significantly decreased with increasing methane concentrations, a common proxy for the intensity of seep and vent fluid fluxes. Although high fluid-fluxes have the potential to enhance primary productivity, they generate environmental constraints that may limit microbial diversity, colonisation of consumers and the structuring role of competitive interactions, leading to an overall reduction of food-web complexity and an increase in trophic redundancy. Heterogeneity provided by foundation species was identified as an additional structuring factor. According to their biological activities, foundation species may have the potential to partly release the competitive pressure within communities of low fluid-flux habitats. Finally, ecosystem functioning in vents and seeps was highly similar despite environmental differences (e.g. physico-chemistry, dominant basal sources) suggesting that ecological niches are not specifically linked to the nature of fluids. This comparison of seep and vent functioning in the Guaymas basin thus provides further supports to the hypothesis of continuity among deep-sea chemosynthetic ecosystems.

Changing dominance of key plant species across a Mediterranean climate region: implications for fuel types and future fire regimes

Herbaceous and woody plants represent different fuel types in flammable ecosystems, due to contrasting patterns of growth and flammability in response to productivity (moisture availability). However, other factors, such as soil type, fire regimes and competitive interactions may also influence the relative composition of herbaceous and woody plants within a community. The Mediterranean climate region of south eastern Australia is transitional between two contrasting fuel systems; herbaceous dominated in the dry north, versus woody plant dominated shrublands in the relatively moist south. Across the rainfall gradient of the region, there are confounded changes in dominant soil types and fire frequency. We used model-subset selection using Akaike's Information Criterion to examine potential driving mechanisms of community compositional change from herbaceous (e.g. Triodia scariosa, Austrostipa sp.) to woody plants (e.g. Beyeria opaca, Leptospermum coriaceum, Acacia ligulata) by measuring relative cover across combinations of rainfall, time since the last fire (TSF) and soil type. We examined the relative influence of environmental versus competitive interactions on determining the cover of perennial hummock grass, T. scariosa, and co-occurring woody shrubs. Rainfall and soil types, rather than competition, were the over-arching determinants of the relative cover of grasses and shrubs. Given the sensitivity to rainfall, our results indicate there is strong potential for the nature of fuel, flammability and fire regimes to be altered in the future via climate change in this region.

Variation in the impact of non-native seaweeds along gradients of habitat degradation: a meta-analysis and an experimental test

Biological invasions are acknowledged among the main drivers of global changes in biodiversity. Despite compelling evidence of species interactions being strongly regulated by environmental conditions, there is a dearth of studies investi-gating how the effects of non-native species vary among areas exposed to different anthropogenic pressures. Focusing on marine macroalgae, we performed a meta-analysis to test whether and how the direction and magnitude of their effects on resident communities and species varies in relation to cumulative anthropogenic impact levels. The relationship between human impact levels and non-native species impact intensity emerged only for a reduced subset of the response variables examined. Yet, there was a trend for the effects of non-native species on community biomass and abundance and on species abundance to become less negative at heavily impacted sites. By contrast, the magnitude of negative effects of seaweed on community evenness tended to increase with human impact levels. The hypothesis of decreasing severity of invader’ impacts along a gradient of habitat degradation was also tested experimentally at a regional scale by comparing the effects of the removal of non-native alga,
Caulerpa cylindracea, on resident assemblages among rocky reefs exposed to different anthropogenic pressures. Assemblages at urban and pristine site did not differ when invaded, but did so when C. cylindracea was removed. Our results suggest that, despite the generally weak relationship between human impacts levels and non-native species impacts, more negative impacts can be expected in less stressful environments (i.e. less degraded or pristine sites), where competitive interactions are presumably the driving force structuring resident communities. Implementing strategies for controlling the establishment of non-native seaweeds should be, thus, considered a priority for preserving biodiversity in relatively pristine areas. On the other hand, control of invaders at degraded sites could be warranted to lessen their role as propagule sources

Determinants of growth of the flammable grass, Triodia scariosa: consequences for fuel dynamics under climate change in the Mediterranean region of South Eastern Australia

Environmental conditions may influence the presence and strength of competitive interactions between different life forms, thereby shaping community composition and structure, and corresponding fuel dynamics. Woodland and shrubland communities of the Mediterranean climate region of South Eastern Australia contain a varied mixture of herbaceous and woody plants. The ratio of herbaceous to woody plants changes along gradients of temperature, moisture and soil fertility. This study aimed to experimentally examine the relative importance of, and interactions between environmental controls (moisture and soil fertility) on the balance of dominant herbaceous (Triodia scariosa) and woody plants (e.g. Acacia ligulata and Leptospermum coriaceum) and their ultimate effects on fuel and fire regimes. The results suggest that environmental determinants of the growth of T. scariosa are likely to be more important than interactions with shrubs in controlling the distribution of T. scariosa. The growth of T. scariosa was consistently higher under hot temperatures and on the less fertile yellow sands, which dominate the south of the region. The results suggest that there is strong potential for the distribution and abundance of T. scariosa to be altered in the future with changes in temperature associated with climate change. The distribution of soil types across the Mediterranean climate region of South Eastern Australia may be predisposed to favour the southerly expansion of T. scariosa-dominated communities in the future under a warmer climate.

DEVELOPMENT OF A 2-DIMENSIONAL FINITE VOLUME MODEL TO ASSESS HYDRODYNAMIC AND MICROBIAL CONTROLS ON DNAPL DISSOLUTION AND DETOXIFICATION

Tetrachloroethene (PCE) and trichloroethene (TCE) form dense non-aqueous phase liquids (DNAPLs), which are persistent groundwater contaminants. DNAPL dissolution can be "bioenhanced" via dissolved contaminant biodegradation at the DNAPL-water interface. This research hypothesized that: (1) competitive interactions between different dehalorespiring strains can significantly impact the bioenhancement effect, and extent of PCE dechlorination; and (2) hydrodynamics will affect the outcome of competition and the potential for bioenhancement and detoxification. A two-dimensional coupled flowtransport model was developed, with a DNAPL pool source and multiple microbial species. In the scenario presented, Dehalococcoides mccartyi 195 competes with Desulfuromonas michiganensis for the electron acceptors PCE and TCE. Simulations under biostimulation and low velocity (vx) conditions suggest that the bioenhancement with Dsm. michiganensis alone was modestly increased by Dhc. mccartyi 195. However, the presence of Dhc. mccartyi 195 enhanced the extent of PCE transformation. Hydrodynamic conditions impacted the results by changing the dominant population under low and high vx conditions.

The competitive ability of pea-barley intercrops against weeds and the interactions with crop productivity and soil N availability

Grain legumes, such as peas (Pisum sativum L.), are known to be weak competitors against weeds when grown as the sole crop. In this study, the weed-suppression effect of pea–barley (Hordeum vulgare L.)intercropping compared to the respective sole crops was examined in organic field experiments across Western Europe (i.e., Denmark, the United Kingdom, France, Germany and Italy). Spring pea (P) and barley(B) were sown either as the sole crop, at the recommended plant density (P100 and B100, respectively), or in replacement (P50B50) or additive (P100B50)intercropping designs for three seasons (2003–2005). The weed biomass was three times higher under the pea sole crops than under both the intercrops and barley sole crops at maturity. The inclusion of joint experiments in several countries and various growing conditions showed that intercrops maintain a highly asymmetric competition over weeds, regardless of the particular weed infestation (species and productivity), the crop biomass or the soil nitrogen availability. The intercropping weed suppression was highly resilient, whereas the weed suppression in pea sole crops was lower and more variable. The pea–barley intercrops exhibited high levels of weed suppression, even with a low percentage of barley in the total biomass. Despite a reduced leaf area in the case of a low soil N availability, the barley sole crops and intercrops displayed high weed suppression, probably because of their strong competitive capability to absorb soil N. Higher soil N availabilities entailed increased leaf areas and competitive ability for light, which contributed to the overall competitive ability against weeds for all of the treatments. The contribution of the weeds in the total dry matter and soil N acquisition was higher in the pea sole crop than in the other treatments, in spite of the higher leaf areas in the pea crops.

Self-assembly and competitive hydrogen bonding interactions of double crystalline diblock copolymer/homopolymer blends

In the present work, nanostructured blends were prepared from double crystalline diblock copolymer poly(ɛ-caprolactone)-block-poly(ethylene oxide) and homopolymer poly(4-vinyl phenol) (PVPh). The diblock copolymer PEO-b-PCL consists of two immiscible crystallizable blocks wherein both PEO and PCL blocks can form hydrogen bonds with PVPh. In these A-b-B/C diblock copolymer/homopolymer blends, microphase separation takes place due to the disparity in intermolecular interactions; specifically, PVPh and PEO block interact strongly whereas PVPh and PCL block interact weakly. The TEM and SAXS results show that the cubic PEO-b-PCL diblock copolymer changes into ordered hexagonal cylindrical morphology upon addition of 20 wt % PVPh followed by disordered bicontinuous phase in the blend with 40 wt % PVPh and then to homogeneous phase at 60 wt % PVPh and above blends. Up to 40 wt % PVPh there is only weak interaction between PVPh and PCL due to the selective hydrogen bonding between PVPh and PEO. However, with higher PVPh concentration, the blends become homogeneous since a sufficient amount of PVPh is available to form hydrogen bonds with both PEO and PCL. A structural model was proposed to explain the self-assembly and microphase morphology of these blends based on the experimental results obtained. The formation of nanostructures and changes in morphologies depend on the relative strength of hydrogen bonding interaction between each block of the block copolymer and the homopolymer.