Ant abundance and occurrence along the plant diversity gradient in the Jena Experiment (Main Experiment, year 2006)

This data set contains measurements of ant abundance (number of individuals observed at the baits) and ant occurrence (binary data) measured in the Main Experiment plots of a large grassland biodiversity experiment (the Jena Experiment; see further details below). Ants were sampled in 80 plots of the Main Experiment using baited traps in July 2006. In each plot two petri dishes were set on the ground, one received ~10g of Tuna the other ~10g of sugar (Sucrose). After 30min the occurrence (presence = 1 / absence = 0) and abundance (number) of ants at the two baits was recorded. Given is, per plot, the sum of ants attracted to the two different baits. In the Main Experiment, 82 grassland plots of 20 x 20 m were established from a pool of 60 species belonging to four functional groups (grasses, legumes, tall and small herbs). In May 2002, varying numbers of plant species from this species pool were sown in the plots to create a gradient of plant species richness (1, 2, 4, 8, 16 and 60 species) and functional richness (1, 2, 3, or 4 functional groups). Plots were maintained by bi-annual weeding and mowing.

Ant abundance and occurrence along the plant diversity gradient in the Jena Experiment (Main Experiment, year 2013)

This data set contains measurements of ant abundance (number of individuals attracted to baits) and ant occurrence (binary data) measured in the Main Experiment plots of a large grassland biodiversity experiment (the Jena Experiment; see further details below). In the Main Experiment, 82 grassland plots of 20 x 20 m were established from a pool of 60 species belonging to four functional groups (grasses, legumes, tall and small herbs). In May 2002, varying numbers of plant species from this species pool were sown in the plots to create a gradient of plant species richness (1, 2, 4, 8, 16 and 60 species) and functional richness (1, 2, 3, or 4 functional groups). Plots were maintained by bi-annual weeding and mowing. Ants where sampled in 80 plots of the Main Experiment using baited traps end of July/ beginning of August 2013. Sampling took place 36 days after the end of a major flooding of the field site that lasted for several weeks (see DOI flood descriptor). In each plot two petri dishes were set on the ground, one received ~10g of Tuna the other ~10g of Honey. After 30min the occurrence (presence = 1 / absence = 0) and abundance (number) of ants at the two baits was recorded. Given is, per plot, the sum of ants attracted to the two different baits.

Duration of a flood along a plant diversity gradient in the Jena Experiment (Main Experiment, June 2013)

The Jena Biodiversity Experiment is located on a Central European mesophilic floodplain on the banks of the Saale River (see further details below). In the main experiment, 82 grassland plots of 20 x 20 m were established from a pool of 60 species belonging to four functional groups (grasses, legumes, tall and small herbs). In May 2002, varying numbers of plant species from this species pool were sown in the plots to create a gradient of plant species richness (1, 2, 4, 8, 16 and 60 species) and functional richness (1, 2, 3, or 4 functional groups). Plots were maintained by bi-annual weeding and mowing. In June 2013, a natural 200-year flood event occurred at the field site. Rainfall in May 2013 in Jena was ~150mm, constituting >25% of annual precipitation at the site that year. Overall the flood affected the entire Elbe River Basin and much of Europe and was one of the largest natural flooding events in the past two centuries. The flood lasted for a total of 24 days at the site (30 May-24 June) and led to anaerobic soil conditions. Due to small topographical differences among the plots in the experiment (<1m), there was variation in the duration of flooding and the proportion of each plot that was flooded. This variation was well-distributed across the diversity gradient. To assess the importance of flood severity, the proportion of each plot that was flooded was estimated by eye (using five classes: 0 completely dry, 0.25 up to a quarter under water, 0.5 half, 0.75 up to three quarters under water, and 1 more than three quarters under water up to completely submerged). These values, for each of the 24 days that the flood lasted, were summed up to calculate a flooding index. The resulting flooding index is given for each plot of the Main Experiment.

Remote Sensing of Vegetation Change Across a Latitudinal Gradient in the Canadian Arctic

Global air surface temperatures and precipitation have increased over the last several decades resulting in a trend of greening across the Circumpolar Arctic. The spatial variability of warming and the inherent effects on plant communities has not proven to be uniform or homogeneous on global or local scales. We can apply remote sensing vegetation indices such as the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to map and monitor vegetation change (e.g., phenology, greening, percent cover, and biomass) over time. It is important to document how Arctic vegetation is changing, as it will have large implications related to global carbon and surface energy budgets. The research reported here examined vegetation greening across different spatial and temporal scales at two disparate Arctic sites: Apex River Watershed (ARW), Baffin Island, and Cape Bounty Arctic Watershed Observatory (CBAWO), Melville Island, NU. To characterize the vegetation in the ARW, high spatial resolution WorldView-2 data were processed to create a supervised land-cover classification and model percent vegetation cover (PVC) (a similar process had been completed in a previous study for the CBAWO). Meanwhile, NDVI data spanning the past 30 years were derived from intermediate resolution Landsat data at the two Arctic sites. The land-cover classifications at both sites were used to examine the Landsat NDVI time series by vegetation class. Climate variables (i.e., temperature, precipitation and growing season length (GSL) were examined to explore the potential relationships of NDVI to climate warming. PVC was successfully modeled using high resolution data in the ARW. PVC and plant communities appear to reside along a moisture and altitudinal gradient. The NDVI time series demonstrated an overall significant increase in greening at the CBAWO (High Arctic site), specifically in the dry and mesic vegetation type. However, similar overall greening was not observed for the ARW (Low Arctic site). The overall increase in NDVI at the CBAWO was attributed to a significant increase in July temperatures, precipitation and GSL.

Loadings of dissolved organic matter and nutrients from the Neva River into the Gulf of Finland – Biogeochemical composition and spatial distribution within the salinity gradient

We studied the loadings of dissolved organic matter (DOM) and nutrients from the Neva River into the Eastern Gulf of Finland, as well as their distribution within the salinity gradient. Concentrations of dissolved organic carbon (DOC) ranged from 390 to 840 μM, and were related to absorption of colored DOM (CDOM) at 350 nm, aCDOM(350), ranging from 2.70 to 17.8 m-1. With increasing salinity both DOC and aCDOM decreased, whereas the slope of aCDOM spectra, SCDOM(300-700), ranging from 14.3 to 21.2 μm-1, increased with salinity.

Loadings of dissolved organic matter and nutrients from the Neva River into the Gulf of Finland – Biogeochemical composition and spatial distribution within the salinity gradient

We studied the loadings of dissolved organic matter (DOM) and nutrients from the Neva River into the Eastern Gulf of Finland, as well as their distribution within the salinity gradient. Concentrations of dissolved organic carbon (DOC) ranged from 390 to 840 μM, and were related to absorption of colored DOM (CDOM) at 350 nm, aCDOM(350), ranging from 2.70 to 17.8 m-1. With increasing salinity both DOC and aCDOM decreased, whereas the slope of aCDOM spectra, SCDOM(300-700), ranging from 14.3 to 21.2 μm-1, increased with salinity.

Strain-Tunable Spin Moment in Ni-Doped Graphene

Graphene, due to its exceptional properties, is a promising material for nanotechnology applications. In this context, the ability to tune the properties of graphene-based materials and devices with the incorporation of defects and impurities can be of extraordinary importance. Here we investigate the effect of uniaxial tensile strain on the electronic and magnetic properties of graphene doped with substitutional Ni impurities (Ni_sub). We have found that, although Ni_sub defects are non-magnetic in the relaxed layer, uniaxial strain induces a spin moment in the system. The spin moment increases with the applied strain up to values of 0.3-0.4 \mu_B per Ni_sub, until a critical strain of ~6.5% is reached. At this point, a sharp transition to a high-spin state (~1.9 \mu_B) is observed. This magnetoelastic effect could be utilized to design strain-tunable spin devices based on Ni-doped graphene.

La perception du temps et sa modulation par la température chez les guêpes parasitoïdes

Les modèles d'optimalité postulent que les animaux en quête de ressources utilisent le taux de gain de valeur adaptative pour optimiser plusieurs comportements tels que la répartition du temps lors de l’exploitation d‘un agrégat et l'investissement en progénitures. Bien que la durée de plusieurs comportements doit être régulée, peu d’évidences de la perception du temps sont actuellement disponibles pour les insectes et aucune pour les guêpes parasitoïdes, et ce malgré leur importance en tant que modèles écologiques. De plus, puisque les guêpes parasitoïdes sont poïkilothermes, cette capacité pourrait être affectée par la température. Nous avons supposé que les guêpes parasitoïdes auraient la capacité de percevoir le temps, à la fois de façon prospective (mesure du temps écoulé) et rétrospective (durée d'un événement passé), afin d'optimiser les décisions liées à l'exploitation d’agrégats d’hôtes et à la reproduction. Nous avons également émis l'hypothèse que la température aurait une incidence sur la perception du temps des guêpes parasitoïdes. Pour la mesure prospective du temps, nous avons utilisé la capacité d’apprentissage associatif de Microplitis croceipes (Hymenoptera: Braconidae). Les guêpes ont été entraînées à associer une odeur à la durée d'un intervalle entre des hôtes. Après leur entraînement, elles ont été testées dans un tunnel de vol avec un choix d’odeurs. Les guêpes ont choisi majoritairement l'odeur associée à l'intervalle de temps auquel elles étaient testées. Nous avons également investigué le rôle de la dépense énergétique sur la mesure du temps. Suite à une restriction de mouvement des guêpes pendant l'intervalle de temps entre les hôtes, elles choisissaient aléatoirement dans le tunnel de vol. L'absence de dépense énergétique les aurait rendues incapables de mesurer le temps. La dépense d'énergie est donc un substitut essentiel pour mesurer le temps. Pour la mesure rétrospective du temps, nous avons utilisé le processus d'évaluation de l'hôte de Trichogramma euproctidis (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Certains trichogrammes utilisent la durée du transit initial sur l'œuf hôte afin d’en évaluer la taille et d’ajuster le nombre d’œufs à y pondre. Nous avons augmenté artificiellement la durée de transit initiale de T. euproctidis en suspendant l'œuf hôte pour le faire paraître plus gros qu'un œuf de taille similaire. Une augmentation de la durée de transit initiale a augmenté la taille de la ponte. Ceci démontre la capacité de T. euproctidis de mesurer la durée du transit initial, et donc d’une mesure du temps rétrospective. Pour déterminer si la température modifie la mesure du temps dans les espèces poïkilothermes, nous avons utilisé le comportement d’exploitation d’agrégats d’hôtes de T. euproctidis. Les modèles d’optimalités prédisent que les guêpes devraient rester plus longtemps et quitter à un faible taux de gain de valeur adaptative suite à un déplacement de longue durée plutôt que pour un déplacement de courte durée. Nous avons testé l'impact d'un déplacement de 24 h à différentes températures sur l'exploitation d’agrégats d’hôtes. Un déplacement à température chaude augmente le temps de résidence dans l’agrégat et diminue le taux de gain de valeur adaptative au moment de quitter ; ces comportements sont associés à un trajet de longue durée. L'inverse a été observé lors d’un déplacement à une température froide. Les températures chaude et froide ont modulé la mesure du temps en accélérant ou ralentissant l'horloge biologique, faisant paraître le déplacement respectivement plus long ou plus court qu’il ne l’était réellement. Ces résultats démontrent clairement que les guêpes parasitoïdes ont la capacité de mesurer le temps, autant rétrospectivement que prospectivement. Des preuves directes de leur capacité sont maintenant disponibles pour au moins deux espèces de guêpes parasitoïdes, une composante essentielle des modèles d'optimalité. Le rôle de la dépense énergétique dans la mesure du temps a aussi été démontré. Nos résultats fournissent également la preuve de l'impact de la température sur la perception du temps chez les insectes. L'utilisation de la dépense énergétique en tant que proxy pour mesurer le temps pourrait expliquer une partie de sa thermosensibilité, puisque les guêpes parasitoïdes sont poïkilothermes. Cette mesure du temps sensible à la température pourrait affecter des stratégies de lutte biologique. Sur le terrain, au début de la journée, la température de l'air sera similaire à la température de l'air autour des plantes infestées par des parasites, alors qu'elle sera plus chaude pendant la journée. En lutte biologique augmentative, les guêpes parasitoïdes libérées resteraient plus longtemps dans les agrégats d’hôtes que celles relâchées en début de journée.

Ce qui nous rassemble autour de la "dernière bière" : vivre le feeling du moment en Beauce (Québec)

Cette thèse propose une lecture anthropologique de la consommation d’alcool. Elle met de l’avant une approche novatrice qui repose sur le concept de « métaphysique du quasi- arrêt ». Cette approche a été développée à la suite d’une recherche ethnographique réalisée dans la région de la Beauce, au Québec. Au lieu de considérer la consommation d’alcool comme un problème social ou de santé publique, j’ai cherché à comprendre comment et pourquoi l’on boit, en Beauce, en me laissant guider par les buveurs et les buveuses côtoyés sur place. En prenant part à de nombreuses soirées où la bière est omniprésente, que ce soit dans les garages, les bars ou l’aréna local, je me suis laissé affecter par les sensations ressenties et par les paroles prononcées lorsque les buveurs éprouvent ce qu’ils appellent le « feeling du moment ». En prenant du recul, j’ai constaté que les Beaucerons qui boivent ont développé des stratégies défensives pour échapper à la tentative de contrôle de la société québécoise sur leurs conduites alcooliques et, plus largement, sur l’alcoolisme. En effet, dans la perspective de la « métaphysique du quasi-arrêt », la quantité de verres consommés n’a d’importance qu’eu égard au « feeling du moment »; les normes culturelles ou médicales liées à la consommation d’alcool ne tiennent pas, et c’est pourquoi cette approche permet d’expliquer des discours et des pratiques liés à la consommation d’alcool qui, à première vue, semblent paradoxaux, voire complètement absurdes. Pour bien montrer en quoi l’approche mise de l’avant se distingue, mais surtout pour expliquer comment la consommation excessive d’alcool en est venue à représenter, en anthropologie comme dans d’autres disciplines, une pratique problématique qu’il faut comprendre pour la combattre, une première partie de la thèse consiste en une mise en perspective historique de l’alcoolisme en tant que concept scientifique et enjeu de société. Y sont passées en revue les approches et concepts développés, depuis la fin du XVIIe siècle, par des médecins, des psychologues, des économistes, des sociologues et des anthropologues euro-américains pour aborder ce genre de consommation. Je suggère que ces scientifiques mènent, depuis plus de deux siècles, une véritable croisade contre les « buveurs excessifs ». Collaborant avec l’État, les mouvements de tempérance et les entreprises privées, ils ont contribué à contenir les abus d’alcool en Occident. Dans la seconde partie de la thèse, l’ethnographie sert de support au déploiement de la perspective théorique développée à l’issue du travail de terrain. Il s’agit d’analyser comment les buveurs d’alcool vivent et font durer le « feeling du moment » au cours du boire social. Sur le terrain, j’ai découvert que les buveurs d’alcool ont inventé onze stratégies pour vivre et faire durer le « feeling du moment » en consommant de l’alcool avec les autres. Ces stratégies constituent une forme de résistance face à une société qui cherche à contrôler les conduites alcooliques.

Communication latency hiding in a parallel conjugate gradient method

Abstract not available

Detection of mesoscale thermal fronts from 4km data using smoothing techniques: Gradient-based fronts classification and basin scale application

In order to optimize frontal detection in sea surface temperature fields at 4 km resolution, a combined statistical and expert-based approach is applied to test different spatial smoothing of the data prior to the detection process. Fronts are usually detected at 1 km resolution using the histogram-based, single image edge detection (SIED) algorithm developed by Cayula and Cornillon in 1992, with a standard preliminary smoothing using a median filter and a 3 × 3 pixel kernel. Here, detections are performed in three study regions (off Morocco, the Mozambique Channel, and north-western Australia) and across the Indian Ocean basin using the combination of multiple windows (CMW) method developed by Nieto, Demarcq and McClatchie in 2012 which improves on the original Cayula and Cornillon algorithm. Detections at 4 km and 1 km of resolution are compared. Fronts are divided in two intensity classes (“weak” and “strong”) according to their thermal gradient. A preliminary smoothing is applied prior to the detection using different convolutions: three type of filters (median, average and Gaussian) combined with four kernel sizes (3 × 3, 5 × 5, 7 × 7, and 9 × 9 pixels) and three detection window sizes (16 × 16, 24 × 24 and 32 × 32 pixels) to test the effect of these smoothing combinations on reducing the background noise of the data and therefore on improving the frontal detection. The performance of the combinations on 4 km data are evaluated using two criteria: detection efficiency and front length. We find that the optimal combination of preliminary smoothing parameters in enhancing detection efficiency and preserving front length includes a median filter, a 16 × 16 pixel window size, and a 5 × 5 pixel kernel for strong fronts and a 7 × 7 pixel kernel for weak fronts. Results show an improvement in detection performance (from largest to smallest window size) of 71% for strong fronts and 120% for weak fronts. Despite the small window used (16 × 16 pixels), the length of the fronts has been preserved relative to that found with 1 km data. This optimal preliminary smoothing and the CMW detection algorithm on 4 km sea surface temperature data are then used to describe the spatial distribution of the monthly frequencies of occurrence for both strong and weak fronts across the Indian Ocean basin. In general strong fronts are observed in coastal areas whereas weak fronts, with some seasonal exceptions, are mainly located in the open ocean. This study shows that adequate noise reduction done by a preliminary smoothing of the data considerably improves the frontal detection efficiency as well as the global quality of the results. Consequently, the use of 4 km data enables frontal detections similar to 1 km data (using a standard median 3 × 3 convolution) in terms of detectability, length and location. This method, using 4 km data is easily applicable to large regions or at the global scale with far less constraints of data manipulation and processing time relative to 1 km data.

Conditional moment closure for chemical reactions in laminar chaotic flows

We implement conditional moment closure (CMC) for simulation of chemical reactions in laminar chaotic flows. The CMC approach predicts the expected concentration of reactive species, conditional upon the concentration of a corresponding nonreactive scalar. Closure is obtained by neglecting the difference between the local concentration of the reactive scalar and its conditional average. We first use a Monte Carlo method to calculate the evolution of the moments of a conserved scalar; we then reconstruct the corresponding probability density function and dissipation rate. Finally, the concentrations of the reactive scalars are determined. The results are compared (and show excellent agreement) with full numerical simulations of the reaction processes in a chaotic laminar flow. This is a preprint of an article published in AlChE Journal copyright (2007) American Institute of Chemical Engineers: http://www3.interscience.wiley.com/