An Integrated Toolkit for the Conservation of Stone-Built Heritage

Rapid in situ diagnosis of damage is a key issue in the preservation of stone-built cultural heritage. This is evident in the increasing number of congresses, workshops and publications dealing with this issue. With this increased activity has come, however, the realisation that for many culturally significant artefacts it is not possible either to remove samples for analysis or to affix surface markers for measurement. It is for this reason that there has been a growth of interest in non-destructive and minimally invasive techniques for characterising internal and external stone condition. With this interest has come the realisation that no single technique can adequately encompass the wide variety of parameters to be assessed or provide the range of information required to identify appropriate conservation. In this paper we describe a strategy to address these problems through the development of an integrated `tool kit' of measurement and analytical techniques aimed specifically at linking object-specific research to appropriate intervention. The strategy is based initially upon the acquisition of accurate three-dimensional models of stone-built heritage at different scales using a combination of millimetre accurate LiDAR and sub-millimetre accurate Object Scanning that can be exported into a GIS or directly into CAD. These are currently used to overlay information on stone characteristics obtained through a combination of Ground Penetrating Radar, Surface Permeametry, Colorimetry and X-ray Fluorescence, but the possibility exists for adding to this array of techniques as appropriate. In addition to the integrated three-dimensional data array provided by superimposition upon Digital Terrain Models, there is the capability of accurate re-measurement to show patterns of surface loss and changes in material condition over time. Thus it is possible to both record and base-line condition and to identify areas that require either preventive maintenance or more significant pre-emptive intervention. In pursuit of these goals the authors are developing, through a UK Government supported collaboration between University Researchers and Conservation Architects, commercially viable protocols for damage diagnosis, condition monitoring and eventually mechanisms for prioritizing repairs to stone-built heritage. The understanding is, however, that such strategies are not age-constrained and can ultimately be applied to structures of any age.

The signature of fine scale local adaptation in Atlantic salmon revealed from common garden experiments in nature

Understanding the extent, scale and genetic basis of local adaptation is important for conservation and management. Its relevance in salmonids at microgeographic scales, where dispersal (and hence potential gene flow) can be substantial, has however been questioned. Here we compare the fitness of communally-reared offspring of local and foreign Atlantic salmon Salmo salar from adjacent Irish rivers and reciprocal F1 hybrid crosses between them, in the wild ‘home’ environment of the local population. Experimental groups did not differ in wild smolt output but a catastrophic flood event may have limited our ability to detect freshwater performance differences, which were evident in a previous study. Foreign parr exhibited higher, and hybrids intermediate, emigration rates from the natal stream relative to local parr, consistent with genetically-based behavioural differences. Adult return rates were lower for the foreign compared to the local group. Overall lifetime success of foreigners and hybrids relative to locals was estimated at 31% and 40% (mean of both hybrid groups), respectively. The results imply a genetic basis to fitness differences among populations separated by only 50km, driven largely by variation in smolt to adult return rates. Hence even if supplementary stocking programs obtain broodstock from neighbouring rivers, the risk of extrinsic outbreeding depression may be high.

Covering over the cracks in conservation assessments at EU interfaces: A cross-jurisdictional ecoregion scale approach using the Eurasian otter (Lutra lutra)

Throughout the European Union, the EC Habitats Directive requires that member states undertake national surveillance of designated species. Despite biological connections between-populations across-borders, national assessments need not be co-ordinated in any way. We conducted a trans-boundary assessment of the status of Eurasian otters (Lutra lutra) aimed at providing consistency across a single biogeographical unit, i.e. the island of Ireland, comprising two states, i.e. the Republic of Ireland and the United Kingdom (Northern Ireland). Our aim was to ensure consistency with previous assessments conducted separately in each state, and permit each Government to fulfil their separate statutory reporting commitments. The species range increased by 23% from 1996–2006 and 2007–11. The population estimate of 9400 [95%CI 8700–12,200] breeding females during 2010/11 was not significantly different from 8300 [95%CI 7600–9800] breeding females established as a baseline during 1981–82. Modelling of species-habitat associations suggested that available habitat was not limiting and no putative pressures recorded at sites surveyed negatively affected species occurrence. Thus, under the statutory parameters for assessing a species’ conservation status, i.e. range, population, habitat and future prospects, the otter was judged to be in ‘Favourable’ status throughout Ireland and in both discrete political jurisdictions. Thus, we provide a trans-boundary test case for EU member states that share habitats and species across ecoregions, ensuring conservation assessment data are standardised, synchronised, spatially consistent and, therefore, biologically relevant without compromising legal and administrative autonomy within separate jurisdictions.

Using particle dispersal models to assist in the conservation and recovery of the overexploited native oyster (Ostrea edulis) in an enclosed sea lough

Oyster populations around the world have seen catastrophic decline which has been largely attributed to overexploitation, disease and pollution. While considerable effort and resources have been implemented into restoring these important environmental engineers, the success of oyster populations is often limited by poor understanding of site-specific dispersal patterns of propagules. Water-borne transport is a key factor controlling or regulating the dispersal of the larval stage of benthic marine invertebrates which have limited mobility. The distribution of the native oyster Ostrea edulis in Strangford Lough, Northern Ireland, together with their densities and population structure at subtidal and intertidal sites has been documented at irregular intervals between 1997 and 2013. This paper revisits this historical data and considers whether different prevailing environmental conditions can be used to explain the distribution, densities and population structure of O. edulis in Strangford Lough. The approach adopted involved comparing predictive 2D hydrodynamic models coupled with particle tracking to simulate the dispersal of oyster larvae with historical and recent field records of the distribution of both subtidal and intertidal, populations since 1995. Results from the models support the hypothesis that commercial stocks of O. edulis introduced into Strangford Lough in the 1990s resulted in the re-establishment of wild populations of oysters in the Northern Basin which in turn provided a potential source of propagules for subtidal populations. These results highlight that strategic site selection (while inadvertent in the case of the introduced population in 1995) for the re-introduction of important shellfish species can significantly accelerate their recovery and restoration.

Carbon Sink Conservation and Global Justice: Benefiting, Free Riding and Non-Compliance

It is often assumed that in order to avoid the most severe consequences of global anthropogenic climate change we have to preserve our existing carbon sinks, such as for instance tropical forests. Global carbon sink conservation raises a host of normative issues, though, since it is debatable who should pay the costs of carbon sink conservation, who has the duty to protect which sinks, and how far the duty to conserve one’s carbon sinks actually extends, especially if it conflicts with other duties one might have. According to some, forested states like Ecuador have a duty to preserve their tropical forests while the rich states of the global North have a duty of fairness to compensate states like Ecuador for the costs they incur. My aim in this paper is to critically analyse this standard line of argument and to criticise its validity both internally (i.e. with regard to its normative conclusion based on its premises) and externally (i.e. with regard to the argument’s underlying assumptions and its lack of contextualisation). As I will argue, the duty to conserve one’s forests is only a particular instantiation of a wider, more general duty to contribute towards global climate justice for which the context in which one operates (e.g. whether other agents are complying with their duties of global climate justice or not) matters significantly.

Population genetics of C. Maenas : oceanography and larval dispersal

Decifrar a complexa interacção entre os ciclos de vida de espécies marinhas e a oceanografia revela-se fundamental para a compreensão do fluxo genético e da conectividade no meio marinho. Nas espécies marinhas com desenvolvimento indirecto o fluxo de genes entre populações depende da distância que separa as populações, bem como da interacção entre a duração do desenvolvimento larvar, do comportamento das larvas e dos padrões de circulação oceânica. A conectividade larvar influencia uma variedade de processos como a dinâmica de stocks e de populações, a distribuição e limites geográficos das espécies, a estrutura genética das populações e a dispersão de espécies invasivas e reveste-se consequentemente de uma importância fundamental na identificação das unidades populacionais evolucionariamente relevantes e para a gestão e conservação marinhas. Os marcadores genéticos e os Modelos Individuais Acoplados a Modelos Físico-Biológicos (“ICPBMs”) são actualmente ferramentas fundamentais para o estudo dos padrões de dispersão larvar e para avaliar o nível de conectividade populacional. A presente tese respeita à avaliação das escalas espaciais de conectividade de populações de uma espécie costeira, o caranguejo Carcinus maenas, e utiliza conjuntamente informação de marcadores genéticos, análise de séries temporais de fornecimento de larvas e um modelo numérico de circulação oceânica. O primeiro capítulo introduz a temática da conectividade em espécies marinhas e inclui algumas referências aos métodos moleculares, analíticos e de modelação seguidos ao longo da tese. Através da utilização de múltiplas ferramentas – avaliação da estrutura genética geográfica de C. maenas na sua distribuição nativa com recurso a marcadores de DNA (microssatélites) (Capítulo 2), avaliação da estrutura genética temporal das larvas que formam os eventos de fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 3), descrição da variabilidade inter-anual do fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 4) e validação de um modelo ICPBM que descreve os padrões observados de fornecimento (Capítulo 5) – esta tese espera poder contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos que regulam o fluxo de genes e a conectividade entre populações de organismos marinhos. No Capítulo 6 são apresentadas as principais conclusões da investigação. A análise genética com recurso a microssatélites indicou que as populações de C. maenas são geneticamente homogéneas ao longo de várias centenas de km, dentro da distribuição nativa da espécie. Paralelamente, não foram encontrados indícios da existência de reprodução por “sweepstakes” em C. maenas de populações da costa oeste da Península Ibérica, visto que não se obtiveram diferenças genéticas significativas entre os eventos larvares. Também não se encontrou qualquer estrutura familiar entre as larvas que formam cada episódio de fornecimento, e não houve nenhuma redução significativa da variabilidade genética das larvas quando comparada com a de caranguejos adultos. A análise de séries temporais de suprimento de larvas na Ria de Aveiro em cinco anos estudados indica que este é um fenómeno episódico e variável, sendo os maiores episódios de fornecimento coincidentes com as marés vivas e acentuados por fortes ventos de sul. O modelo ICPBM foi validado com sucesso e parece fornecer uma estimativa realística das escalas espaciais e temporais de dispersão larvar, de acordo com as observações da estrutura genética e da ausência de reprodução por “sweepstake” em C. maenas da costa oeste da Península Ibérica

Evolutionary diversification in Central Brazil: where Amazonia and Cerrado meet

Apesar da fauna de mamíferos Neotropicais ser uma das mais ricas do mundo, o nosso conhecimento sobre os limites de espécies, distribuições geográficas e relações filogenéticas está ainda agora no seu início. As áreas de transição entre os dois maiores biomas da América do Sul, o Cerrado e a Amazónia, são ainda menos conhecidas. Até ao momento, escassos estudos focaram os pequenos mamíferos destas áreas. Destes estudos, apenas dois apresentam dados taxonómicos e de distribuição geográfica de uma lista de espécies reduzida e, nenhum é focado nos processos evolutivos que conduziram à diversidade destas áreas. O presente trabalho tem como objectivo aumentar o conhecimento básico sobre a diversidade do médio Rio Araguaia, na região central do Brasil, através da amostragem e análise de espécies de pequenos mamíferos, integrando um intenso trabalho de campo, de laboratório e de museu. Desta forma, um total de 22 espécies é registado para o médio Araguaia. De entre estas espécies, descreve-se uma espécie nova de Rhipidomys, regista-se uma espécie não descrita de Thrichomys e uma potencial nova forma de Oligoryzomys, e também se apresenta uma diagnose emendada do obscuro Oecomys cleberi. Para cada espécie, são também descritas as suas características morfológicas e resumem-se os seus aspectos de distribuição geográfica e história natural. Para os quatro géneros acima referidos, são apresentadas as análises filogenéticas que permitem a identificação das espécies. Adicionalmente, os princípios da filogeografia são aplicados para estudar os padrões da distribuição geográfica da diversidade genética de três roedores sigmodontíneos e seis marsupiais didelphídeos. Os resultados obtidos demonstram que o Rio Araguaia forma uma barreira geográfica para espécies especialistas em florestas não-alagáveis; por outro lado, espécies generalistas apresentam partilha de haplótipos em ambas as margens do rio. Argumentamos também que os refúgios florestais e os gradientes poderão ter tido um papel importante para moldar a estrutura genética de populações de pequenos mamíferos no Brasil central. Em suma, os resultados apresentados corroboram a proposição de que a diversidade Neotropical não poderá ser explicada através de um único modelo de especiação e que estes não são mutuamente exclusivos. O entendimento integral dos processos ecológicos e históricos que deram origem à fauna Neotropical, assim como a continuidade de estudos sistemáticos, depende da realização de novas amostragens e consequente enriquecimento dos museus com colecções apropriadas.