Transfer of toxin genes to alternate bacterial hosts for mosquito control

Mosquitoes are vector of serious human and animal diseases, such as malaria, dengue, yellow fever, among others. The use of biological control agents has provide an environmentally safe and highly specific alternative to the use of chemical insecticides in the control of vector borne diseases. Bacillus thuringiensis and B. sphaericus produce toxic proteins to mosquito larvae. Great progress has been made on the biochemical and molecular characterization of such proteins and the genes encoding them. Nevertheless, the low residuality of these biological insecticides is one of the major drawbacks. This article present some interesting aspects of the mosquito larvae feeding habits and review the attempts that have been made to genetically engineer microorganisms that while are used by mosquito larvae as a food source should express the Bacillus toxin genes in order to improve the residuality and stability in the mosquito breeding ponds.

Integrated control measures against Culex quinquefasciatus, the vector of filariasis in Recife

Integrated control measures against Culex quinquefasciastus have been implemented in a pilot urban area in Recife, Brazil. About 3,000 breeding sites found within the operational area were responsible for very high mosquito densities recorded during the pretrial period. Physical control measures have been applied to cess pits before starting a series of 37 treatments of the other sites with Bacillus sphaericus strain 2362, over 27 months. In spite of the difficulties due to environmental conditions, very significant reductions in preimaginal population of C. quinquefasciatus were achieved and, as a consequence, low adult mosquito densities were maintained for a relatively long period of time. Entomological and environmental data gathered in this pilot project can contribute to design an integrated mosquito control program in Recife city.

Tritordeum, wheat and triticale yield components under multi-local mediterranean drought conditions

The species x location interaction was of great importance in explaining the behaviour of genetic material. The study presented here shows, for the first time, the performance, under field conditions of the new tritordeum species, compared to wheat and triticale in a wide range of Mediterranean countries (Spain, Lebanon and Tunisia). The results obtained revealed that despite the diversity of environmental conditions, the main differences in yield were due to genotypes, especially to differences between species. The multi-local study with different growth conditions revealed important information about the water availability effect on yield. In the lowest yielding environments (Tunisia rainfed), Tritordeum and triticale yields were equivalent. However under better growth conditions (Spain), tritordeum yield was shown to be lower than wheat and triticale. Interestingly, when water limitation was extended during the pre-anthesis period, differences in tritordeum versus wheat-triticale yield rate were larger than when water stress occurred during anthesis. These variations were explained by the fact that kernel weight has been found as the limiting factor for yield determination in tritordeum, and a delay in the anthesis date may have been the cause for the low kernel weight and low yield under Mediterranean drought conditions. Such differences in yield between tritordeum and wheat or triticale could be explained by the fact that tritordeum is a relatively new species and far fewer resources have been devoted to its improvement when compared to wheat and triticale. Our results suggest that breeding efforts should be directed to an earlier anthesis date and a longer grain filling period. tritordeum proved to have possibilities to be grown under drought environments as a new crop, since its performance was quite close to wheat and triticale. Besides, it has qualitative added values that may improve farmers' income per unit land.

Estudi de l'organogènesi del sistema reproductor de la cabra de mar (Maja brachydactyla) i efecte dels factors ambientals sobre la reproducció en captivitat

Diferents aspectes de la reproducció de la cabra de mar Maja brachydactyla s’han estudiat amb l’objectiu d’obtenir coneixements bàsics i aplicats al cultiu en captivitat d’aquesta espècie de gran interès comercial i aqüícola. L’anatomia interna de l’aparell reproductor masculí, el procés d’espermatogènesi, amb especial èmfasi amb la formació de l’acrosoma, i l’estructura i organització l’espermatozoide s’han descrit amb tècniques microscòpiques avançades. El desenvolupament de les gònades durant els primeres fases del desenvolupament post- embrionari (fases larvàries i primer cranc juvenil) han estat descrites mitjançant la quantificació de l’expressió del gen vasa, el qual és expressat específicament per les cèl•lules de la línia germinal. Aquests coneixements són bàsics per a la comprensió del paper dels mascles en la la reproducció i la seva aplicació posterior en condicions de captivitat. La reproducció en captivitat s’ha estudiat amb una sèrie d’experiments amb l’objectiu de determinar la quantitat, pes sec i composició bioquímica proximal de les larves acabades d’eclosionar en condicions de captivitat i l’efecte de les condicions ambientals, com ara el fotoperíode i la salinitat, sobre aquests paràmetres. Aquests experiments demostren què es poden obtenir larves de la cabra de mar en condicions de captivitat què podrien ser utilitzades per a la producció i l’efecte sobre la reproducció del fotoperíode i salinitat.

Schistosomiasis in a low prevalence area: incomplete urbanization increasing risk of infection in Paracambi, RJ, Brazil

The risk of schistosomiais infection and heavy infection in the locality of Sabugo was evaluated in relation to housing in areas with different urbanization development and to residential supply with snail-infested water. Critical sanitary conditions were found in areas of incomplete urbanization, where healthy water supply sources were scarce, and draining of sewage, without previous treatment, was made directly to the water-bodies used for domestic and leisure activities, despite being Biomphalaria tenagophila snail breeding-places. Stool examinations (Kato-Katz and Lutz methods) showed prevalence of 2.9%, mean intensity of 79 eggs per gram of stool and 47% of positive cases presenting intense infection. The use of snail-contaminated water for domestic purposes was considered a risk factor for infection. It is concluded that incomplete urbanization would facilitate transmission, probably enhancing the intensity of infection and that a low prevalence could hide a highly focal transmission. The relevance of these facts upon the efficiency of epidemiologic study methods and disease control planning are then discussed.

A UV signal of offspring condition mediates context-dependent parental favouritism.

As fitness returns during a breeding attempt are context-dependent, parents are predicted to bias their food allocation within a brood from poor towards good condition nestlings when environmental conditions deteriorate. We tested this prediction in the Alpine swift and the European starling, two migratory bird species, by modifying an ultraviolet (UV) visual signal of condition in nestlings and exploring how parents allocate food to their young as the season progresses. We show in both species that: (i) UV light reflected by the body skin of offspring positively correlates with their stature (i.e. body mass and skeletal size) and (ii) parental favouritism towards young with more UV reflective skin gradually increases as the season progresses. Early-breeding parents supplied food preferentially to UV pale (i.e. small stature) nestlings, whereas late-breeding parents favoured UV bright offspring (i.e. large stature). These results emphasize that parents use UV signals of offspring condition to adjust their feeding strategies depending on the ecological context.

Species distribution models for conservation-oriented studies in Switzerland : filling data and tools gaps

SUMMARYSpecies distribution models (SDMs) represent nowadays an essential tool in the research fields of ecology and conservation biology. By combining observations of species occurrence or abundance with information on the environmental characteristic of the observation sites, they can provide information on the ecology of species, predict their distributions across the landscape or extrapolate them to other spatial or time frames. The advent of SDMs, supported by geographic information systems (GIS), new developments in statistical models and constantly increasing computational capacities, has revolutionized the way ecologists can comprehend species distributions in their environment. SDMs have brought the tool that allows describing species realized niches across a multivariate environmental space and predict their spatial distribution. Predictions, in the form of probabilistic maps showing the potential distribution of the species, are an irreplaceable mean to inform every single unit of a territory about its biodiversity potential. SDMs and the corresponding spatial predictions can be used to plan conservation actions for particular species, to design field surveys, to assess the risks related to the spread of invasive species, to select reserve locations and design reserve networks, and ultimately, to forecast distributional changes according to scenarios of climate and/or land use change.By assessing the effect of several factors on model performance and on the accuracy of spatial predictions, this thesis aims at improving techniques and data available for distribution modelling and at providing the best possible information to conservation managers to support their decisions and action plans for the conservation of biodiversity in Switzerland and beyond. Several monitoring programs have been put in place from the national to the global scale, and different sources of data now exist and start to be available to researchers who want to model species distribution. However, because of the lack of means, data are often not gathered at an appropriate resolution, are sampled only over limited areas, are not spatially explicit or do not provide a sound biological information. A typical example of this is data on 'habitat' (sensu biota). Even though this is essential information for an effective conservation planning, it often has to be approximated from land use, the closest available information. Moreover, data are often not sampled according to an established sampling design, which can lead to biased samples and consequently to spurious modelling results. Understanding the sources of variability linked to the different phases of the modelling process and their importance is crucial in order to evaluate the final distribution maps that are to be used for conservation purposes.The research presented in this thesis was essentially conducted within the framework of the Landspot Project, a project supported by the Swiss National Science Foundation. The main goal of the project was to assess the possible contribution of pre-modelled 'habitat' units to model the distribution of animal species, in particular butterfly species, across Switzerland. While pursuing this goal, different aspects of data quality, sampling design and modelling process were addressed and improved, and implications for conservation discussed. The main 'habitat' units considered in this thesis are grassland and forest communities of natural and anthropogenic origin as defined in the typology of habitats for Switzerland. These communities are mainly defined at the phytosociological level of the alliance. For the time being, no comprehensive map of such communities is available at the national scale and at fine resolution. As a first step, it was therefore necessary to create distribution models and maps for these communities across Switzerland and thus to gather and collect the necessary data. In order to reach this first objective, several new developments were necessary such as the definition of expert models, the classification of the Swiss territory in environmental domains, the design of an environmentally stratified sampling of the target vegetation units across Switzerland, the development of a database integrating a decision-support system assisting in the classification of the relevés, and the downscaling of the land use/cover data from 100 m to 25 m resolution.The main contributions of this thesis to the discipline of species distribution modelling (SDM) are assembled in four main scientific papers. In the first, published in Journal of Riogeography different issues related to the modelling process itself are investigated. First is assessed the effect of five different stepwise selection methods on model performance, stability and parsimony, using data of the forest inventory of State of Vaud. In the same paper are also assessed: the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5 prior to model calibration; the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences; four different methods for incorporating spatial autocorrelation; and finally, the effect of integrating predictor interactions. Results allowed to specifically enhance the GRASP tool (Generalized Regression Analysis and Spatial Predictions) that now incorporates new selection methods and the possibility of dealing with interactions among predictors as well as spatial autocorrelation. The contribution of different sources of remotely sensed information to species distribution models was also assessed. The second paper (to be submitted) explores the combined effects of sample size and data post-stratification on the accuracy of models using data on grassland distribution across Switzerland collected within the framework of the Landspot project and supplemented with other important vegetation databases. For the stratification of the data, different spatial frameworks were compared. In particular, environmental stratification by Swiss Environmental Domains was compared to geographical stratification either by biogeographic regions or political states (cantons). The third paper (to be submitted) assesses the contribution of pre- modelled vegetation communities to the modelling of fauna. It is a two-steps approach that combines the disciplines of community ecology and spatial ecology and integrates their corresponding concepts of habitat. First are modelled vegetation communities per se and then these 'habitat' units are used in order to model animal species habitat. A case study is presented with grassland communities and butterfly species. Different ways of integrating vegetation information in the models of butterfly distribution were also evaluated. Finally, a glimpse to climate change is given in the fourth paper, recently published in Ecological Modelling. This paper proposes a conceptual framework for analysing range shifts, namely a catalogue of the possible patterns of change in the distribution of a species along elevational or other environmental gradients and an improved quantitative methodology to identify and objectively describe these patterns. The methodology was developed using data from the Swiss national common breeding bird survey and the article presents results concerning the observed shifts in the elevational distribution of breeding birds in Switzerland.The overall objective of this thesis is to improve species distribution models as potential inputs for different conservation tools (e.g. red lists, ecological networks, risk assessment of the spread of invasive species, vulnerability assessment in the context of climate change). While no conservation issues or tools are directly tested in this thesis, the importance of the proposed improvements made in species distribution modelling is discussed in the context of the selection of reserve networks.RESUMELes modèles de distribution d'espèces (SDMs) représentent aujourd'hui un outil essentiel dans les domaines de recherche de l'écologie et de la biologie de la conservation. En combinant les observations de la présence des espèces ou de leur abondance avec des informations sur les caractéristiques environnementales des sites d'observation, ces modèles peuvent fournir des informations sur l'écologie des espèces, prédire leur distribution à travers le paysage ou l'extrapoler dans l'espace et le temps. Le déploiement des SDMs, soutenu par les systèmes d'information géographique (SIG), les nouveaux développements dans les modèles statistiques, ainsi que la constante augmentation des capacités de calcul, a révolutionné la façon dont les écologistes peuvent comprendre la distribution des espèces dans leur environnement. Les SDMs ont apporté l'outil qui permet de décrire la niche réalisée des espèces dans un espace environnemental multivarié et prédire leur distribution spatiale. Les prédictions, sous forme de carte probabilistes montrant la distribution potentielle de l'espèce, sont un moyen irremplaçable d'informer chaque unité du territoire de sa biodiversité potentielle. Les SDMs et les prédictions spatiales correspondantes peuvent être utilisés pour planifier des mesures de conservation pour des espèces particulières, pour concevoir des plans d'échantillonnage, pour évaluer les risques liés à la propagation d'espèces envahissantes, pour choisir l'emplacement de réserves et les mettre en réseau, et finalement, pour prévoir les changements de répartition en fonction de scénarios de changement climatique et/ou d'utilisation du sol. En évaluant l'effet de plusieurs facteurs sur la performance des modèles et sur la précision des prédictions spatiales, cette thèse vise à améliorer les techniques et les données disponibles pour la modélisation de la distribution des espèces et à fournir la meilleure information possible aux gestionnaires pour appuyer leurs décisions et leurs plans d'action pour la conservation de la biodiversité en Suisse et au-delà. Plusieurs programmes de surveillance ont été mis en place de l'échelle nationale à l'échelle globale, et différentes sources de données sont désormais disponibles pour les chercheurs qui veulent modéliser la distribution des espèces. Toutefois, en raison du manque de moyens, les données sont souvent collectées à une résolution inappropriée, sont échantillonnées sur des zones limitées, ne sont pas spatialement explicites ou ne fournissent pas une information écologique suffisante. Un exemple typique est fourni par les données sur 'l'habitat' (sensu biota). Même s'il s'agit d'une information essentielle pour des mesures de conservation efficaces, elle est souvent approximée par l'utilisation du sol, l'information qui s'en approche le plus. En outre, les données ne sont souvent pas échantillonnées selon un plan d'échantillonnage établi, ce qui biaise les échantillons et par conséquent les résultats de la modélisation. Comprendre les sources de variabilité liées aux différentes phases du processus de modélisation s'avère crucial afin d'évaluer l'utilisation des cartes de distribution prédites à des fins de conservation.La recherche présentée dans cette thèse a été essentiellement menée dans le cadre du projet Landspot, un projet soutenu par le Fond National Suisse pour la Recherche. L'objectif principal de ce projet était d'évaluer la contribution d'unités 'd'habitat' pré-modélisées pour modéliser la répartition des espèces animales, notamment de papillons, à travers la Suisse. Tout en poursuivant cet objectif, différents aspects touchant à la qualité des données, au plan d'échantillonnage et au processus de modélisation sont abordés et améliorés, et leurs implications pour la conservation des espèces discutées. Les principaux 'habitats' considérés dans cette thèse sont des communautés de prairie et de forêt d'origine naturelle et anthropique telles que définies dans la typologie des habitats de Suisse. Ces communautés sont principalement définies au niveau phytosociologique de l'alliance. Pour l'instant aucune carte de la distribution de ces communautés n'est disponible à l'échelle nationale et à résolution fine. Dans un premier temps, il a donc été nécessaire de créer des modèles de distribution de ces communautés à travers la Suisse et par conséquent de recueillir les données nécessaires. Afin d'atteindre ce premier objectif, plusieurs nouveaux développements ont été nécessaires, tels que la définition de modèles experts, la classification du territoire suisse en domaines environnementaux, la conception d'un échantillonnage environnementalement stratifié des unités de végétation cibles dans toute la Suisse, la création d'une base de données intégrant un système d'aide à la décision pour la classification des relevés, et le « downscaling » des données de couverture du sol de 100 m à 25 m de résolution. Les principales contributions de cette thèse à la discipline de la modélisation de la distribution d'espèces (SDM) sont rassemblées dans quatre articles scientifiques. Dans le premier article, publié dans le Journal of Biogeography, différentes questions liées au processus de modélisation sont étudiées en utilisant les données de l'inventaire forestier de l'Etat de Vaud. Tout d'abord sont évalués les effets de cinq méthodes de sélection pas-à-pas sur la performance, la stabilité et la parcimonie des modèles. Dans le même article sont également évalués: l'effet de la pondération des absences afin d'assurer une prévalence de 0.5 lors de la calibration du modèle; l'effet de limiter les absences au-delà de l'enveloppe définie par les présences; quatre méthodes différentes pour l'intégration de l'autocorrélation spatiale; et enfin, l'effet de l'intégration d'interactions entre facteurs. Les résultats présentés dans cet article ont permis d'améliorer l'outil GRASP qui intègre désonnais de nouvelles méthodes de sélection et la possibilité de traiter les interactions entre variables explicatives, ainsi que l'autocorrélation spatiale. La contribution de différentes sources de données issues de la télédétection a également été évaluée. Le deuxième article (en voie de soumission) explore les effets combinés de la taille de l'échantillon et de la post-stratification sur le la précision des modèles. Les données utilisées ici sont celles concernant la répartition des prairies de Suisse recueillies dans le cadre du projet Landspot et complétées par d'autres sources. Pour la stratification des données, différents cadres spatiaux ont été comparés. En particulier, la stratification environnementale par les domaines environnementaux de Suisse a été comparée à la stratification géographique par les régions biogéographiques ou par les cantons. Le troisième article (en voie de soumission) évalue la contribution de communautés végétales pré-modélisées à la modélisation de la faune. C'est une approche en deux étapes qui combine les disciplines de l'écologie des communautés et de l'écologie spatiale en intégrant leurs concepts de 'habitat' respectifs. Les communautés végétales sont modélisées d'abord, puis ces unités de 'habitat' sont utilisées pour modéliser les espèces animales. Une étude de cas est présentée avec des communautés prairiales et des espèces de papillons. Différentes façons d'intégrer l'information sur la végétation dans les modèles de répartition des papillons sont évaluées. Enfin, un clin d'oeil aux changements climatiques dans le dernier article, publié dans Ecological Modelling. Cet article propose un cadre conceptuel pour l'analyse des changements dans la distribution des espèces qui comprend notamment un catalogue des différentes formes possibles de changement le long d'un gradient d'élévation ou autre gradient environnemental, et une méthode quantitative améliorée pour identifier et décrire ces déplacements. Cette méthodologie a été développée en utilisant des données issues du monitoring des oiseaux nicheurs répandus et l'article présente les résultats concernant les déplacements observés dans la distribution altitudinale des oiseaux nicheurs en Suisse.L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les modèles de distribution des espèces en tant que source d'information possible pour les différents outils de conservation (par exemple, listes rouges, réseaux écologiques, évaluation des risques de propagation d'espèces envahissantes, évaluation de la vulnérabilité des espèces dans le contexte de changement climatique). Bien que ces questions de conservation ne soient pas directement testées dans cette thèse, l'importance des améliorations proposées pour la modélisation de la distribution des espèces est discutée à la fin de ce travail dans le contexte de la sélection de réseaux de réserves.

Comportamento de dípteros muscóides frente a substratos de oviposição, em laboratório, no Rio de Janeiro, RJ, Brasil

How adult females of calyptrate Diptera recognize the appropriate breeding substrate is a matter of controversy. Among holometabolic insects, the feeding opportunities of immature stages are generally determined by the adult female choice of an oviposition site. The ovipositional and larvipositional substrate preference for the synanthropic flies (Chrysomya megacephala, C. putoria, Phaenicia cuprina: Calliphoridae; Atherigona orientalis, Synthesiomyia nudiseta: Muscidae; Ravinia belforti, Parasarcophaga ruficornis, Peckia chrysostoma: Sarcophagidae) is presented in this work. The substrate used for testing were the following: bovine minced meat, fish (sardine), bovine liver, shrimp, squid, human faeces and banana. Bovine minced meat was the ovipositional and larvipositional substrate preferred by seven species. Human faeces were preferred by R. belforti.

Intra- and interindividual variation in flank gland secretions of free-ranging shrews Crocidura russula

Individual differences in Rank gland secretions were examined among males of the monogamous shrew Crocidura russula during the breeding and nonbreeding seasons. Gas chromatography was used to measure intra- and interindividual variation of flank gland secretions of free-ranging shrews from different populations. The number of compounds detected by gas chromatographic analyses was correlated with body mass, flank gland size, and the presence of blood parasites in individual shrews. Very few compounds were detected from the Bank gland area of juvenile males. After they reached sexual maturity, however, the number of compounds detected from the Rank gland secretions increased significantly. At the beginning of the reproductive season 48 different compounds were detected from male flank gland secretions. In the middle of the breeding season 70 compounds were detected, while only 11 compounds were detected during the nonbreeding season. Few compounds were common to all males. There were more volatile compounds in the Bank gland secretions of males in the beginning of the breeding season than later in the breeding season. Males from the same population had fewer differences in the elution profile of compounds than males from different populations indicating that individuals from a distinct population have similar elution profiles of compounds and that each population has its own type of elution profile. No correlations were found between the number of compounds detected by gas chromatography for each male and the male's body mass or flank gland size. Blood parasites (trypanosomes, Trypanosoma crocidurae) were found in only three of 30 males investigated.

Landscape genetics of the Alpine newt (Mesotriton alpestris) inferred from a strip-based approach

Habitat destruction and fragmentation are known to strongly affect dispersal by altering the quality of the environment between populations. As a consequence, lower landscape connectivity is expected to enhance extinction risks through a decrease in gene flow and the resulting negative effects of genetic drift, accumulation of deleterious mutations and inbreeding depression. Such phenomena are particularly harmful for amphibian species, characterized by disjunct breeding habitats. The dispersal behaviour of amphibians being poorly understood, it is crucial to develop new tools, allowing us to determine the influence of landscape connectivity on the persistence of populations. In this study, we developed a new landscape genetics approach that aims at identifying land-uses affecting genetic differentiation, without a priori assumptions about associated ecological costs. We surveyed genetic variation at seven microsatellite loci for 19 Alpine newt (Mesotriton alpestris) populations in western Switzerland. Using strips of varying widths that define a dispersal corridor between pairs of populations, we were able to identify land-uses that act as dispersal barriers (i.e. urban areas) and corridors (i.e. forests). Our results suggest that habitat destruction and landscape fragmentation might in the near future affect common species such as M. alpestris. In addition, by identifying relevant landscape variables influencing population structure without unrealistic assumptions about dispersal, our method offers a simple and flexible tool of investigation as an alternative to least-cost models and other approaches.

Caracterització i conservació d’una població de tortuga de rierol (Mauremys Leprosa) a l’ein del riu Llobregat al terme d’Abrera

S'ha estudiat una població de tortuga de rierol (Mauremys leprosa) present al curs principal del riu Llobregat, al seu pas pel municipi d'Abrera (Baix Llobregat). El tram té una longitud de 4.140 metres de recorregut sinuós, inclòs a l'EIN Riu Llobregat, amb predomini d'albaredes i pollancredes. S'ha caracteritzat el tram de riu segons el tipus de secció que presenta al llarg de l'àrea d'estudi. L'activitat de les tortugues comprèn de mitjans de febrer a mitjans de novembre, sense que s'hagi detectat una disminució a l'estiu. L'ús de l'espai no és uniforme amb una marcada preferència per trams del riu amb una certa fondària i velocitat de l'aigua alentida. S’han capturat 68 tortugues de rierol mitjançant nanses de pesca adaptades i, un cop marcades, s'han alliberat al mateix lloc. Per a cada animal es van obtenir les dades biomètriques i es va determinar el sexe. Mitjançant el mètode de captura-recaptura s'ha estimat la mida de la població en 100 ± 11 individus. La ràtio de sexes de la població és de 2:1 a favor dels mascles. La distribució de classes d'edats permet comprovar que la població està ben estructurada. No s'ha comprovat la reproducció, tot i que el nombre de femelles reproductores és elevat. La falta de captures de nounats i d’individus d'un hivern d’edat, i el baix nombre de juvenils capturats fa pensar que la taxa de reclutament és baixa. La mobilitat dels animals aigües amunt està limitada per la presència de dos assuts a l'àrea d'estudi, la qual cosa compromet la connectivitat de la població dins i fora de l'àrea d'estudi. També s'ha detectat la presència de tortuga de Florida (Trachemys scripta spp.) sense que s'hagi observat cap interacció entre ambdues espècies. Es proposen un seguit de mesures per afavorir la conservació de la tortuga de rierol.