Assembly processes of invertebrate communities in springs across different spatial scales

Il presente lavoro ha lo scopo di comprendere i processi sottesi ai pattern di coesistenza tra le specie di invertebrati sorgentizi, distinguendo tra dinamiche stocastiche e deterministiche. Le sorgenti sono ecosistemi complessi e alcune loro caratteristiche (ad esempio l’insularità, la stabilità termica, la struttura ecotonale “a mosaico”, la frequente presenza di specie rare ed endemiche, o l’elevata diversità in taxa) le rendono laboratori naturali utili allo studio dei processi ecologici, tra cui i processi di assembly. Al fine di studiare queste dinamiche è necessario un approccio multi-scala, per questo motivi sono state prese in considerazione tre scale spaziali. A scala locale è stato compiuto un campionamento stagionale su sette sorgenti (quattro temporanee e tre permanenti) del Monte Prinzera, un affioramento ofiolitico vicino alla città di Parma. In questa area sono stati valutati l’efficacia e l’impatto ambientale di diversi metodi di campionamento e sono stati analizzati i drivers ecologici che influenzano le comunità. A scala più ampia sono state campionate per due volte 15 sorgenti della regione Emilia Romagna, al fine di identificare il ruolo della dispersione e la possibile presenza di un effetto di niche-filtering. A scala continentale sono state raccolte informazioni di letteratura riguardanti sorgenti dell’area Paleartica occidentale, e sono stati studiati i pattern biogeografici e l’influenza dei fattori climatici sulle comunità. Sono stati presi in considerazione differenti taxa di invertebrati (macroinvertebrati, ostracodi, acari acquatici e copepodi), scegliendo tra quelli che si prestavano meglio allo studio dei diversi processi in base alle loro caratteristiche biologiche e all’approfondimento tassonomico raggiungibile. I campionamenti biologici in sorgente sono caratterizzati da diversi problemi metodologici e possono causare impatti sugli ambienti. In questo lavoro sono stati paragonati due diversi metodi: l’utilizzo del retino con un approccio multi-habitat proporzionale e l’uso combinato di trappole e lavaggio di campioni di vegetazione. Il retino fornisce dati più accurati e completi, ma anche significativi disturbi sulle componenti biotiche e abiotiche delle sorgenti. Questo metodo è quindi raccomandato solo se il campionamento ha come scopo un’approfondita analisi della biodiversità. D’altra parte l’uso delle trappole e il lavaggio della vegetazione sono metodi affidabili che presentano minori impatti sull’ecosistema, quindi sono adatti a studi ecologici finalizzati all’analisi della struttura delle comunità. Questo lavoro ha confermato che i processi niche-based sono determinanti nello strutturare le comunità di ambienti sorgentizi, e che i driver ambientali spiegano una rilevante percentuale della variabilità delle comunità. Infatti le comunità di invertebrati del Monte Prinzera sono influenzate da fattori legati al chimismo delle acque, alla composizione e all’eterogeneità dell’habitat, all’idroperiodo e alle fluttuazioni della portata. Le sorgenti permanenti mostrano variazioni stagionali per quanto riguarda le concentrazioni dei principali ioni, mentre la conduttività, il pH e la temperatura dell’acqua sono più stabili. È probabile che sia la stabilità termica di questi ambienti a spiegare l’assenza di variazioni stagionali nella struttura delle comunità di macroinvertebrati. L’azione di niche-filtering delle sorgenti è stata analizzata tramite lo studio della diversità funzionale delle comunità di ostracodi dell’Emilia-Romagna. Le sorgenti ospitano più del 50% del pool di specie regionale, e numerose specie sono state rinvenute esclusivamente in questi habitat. Questo è il primo studio che analizza la diversità funzionale degli ostracodi, è stato quindi necessario stilare una lista di tratti funzionali. Analizzando il pool di specie regionale, la diversità funzionale nelle sorgenti non è significativamente diversa da quella misurata in comunità assemblate in maniera casuale. Le sorgenti non limitano quindi la diversità funzionale tra specie coesistenti, ma si può concludere che, data la soddisfazione delle esigenze ecologiche delle diverse specie, i processi di assembly in sorgente potrebbero essere influenzati da fattori stocastici come la dispersione, la speciazione e le estinzioni locali. In aggiunta, tutte le comunità studiate presentano pattern spaziali riconoscibili, rivelando una limitazione della dispersione tra le sorgenti, almeno per alcuni taxa. Il caratteristico isolamento delle sorgenti potrebbe essere la causa di questa limitazione, influenzando maggiormente i taxa a dispersione passiva rispetto a quelli a dispersione attiva. In ogni caso nelle comunità emiliano-romagnole i fattori spaziali spiegano solo una ridotta percentuale della variabilità biologica totale, mentre tutte le comunità risultano influenzate maggiormente dalle variabili ambientali. Il controllo ambientale è quindi prevalente rispetto a quello attuato dai fattori spaziali. Questo risultato dimostra che, nonostante le dinamiche stocastiche siano importanti in tutte le comunità studiate, a questa scala spaziale i fattori deterministici ricoprono un ruolo prevalente. I processi stocastici diventano più influenti invece nei climi aridi, dove il disturbo collegato ai frequenti eventi di disseccamento delle sorgenti provoca una dinamica source-sink tra le diverse comunità. Si è infatti notato che la variabilità spiegata dai fattori ambientali diminuisce all’aumentare dell’aridità del clima. Disturbi frequenti potrebbero provocare estinzioni locali seguite da ricolonizzazioni di specie provenienti dai siti vicini, riducendo la corrispondenza tra gli organismi e le loro richieste ambientali e quindi diminuendo la quantità di variabilità spiegata dai fattori ambientali. Si può quindi concludere che processi deterministici e stocastici non si escludono mutualmente, ma contribuiscono contemporaneamente a strutturare le comunità di invertebrati sorgentizi. Infine, a scala continentale, le comunità di ostracodi sorgentizi mostrano chiari pattern biogeografici e sono organizzate lungo gradienti ambientali principalmente collegati altitudine, latitudine, temperatura dell’acqua e conducibilità. Anche la tipologia di sorgente (elocrena, reocrena o limnocrena) è influente sulla composizione delle comunità. La presenza di specie rare ed endemiche inoltre caratterizza specifiche regioni geografiche.

Effects of the build-up and resetting of auditory stream segregation on temporal discrimination

The tendency to hear a tone sequence as 2 or more streams (segregated) builds up, but a sudden change in properties can reset the percept to 1 stream (integrated). This effect has not hitherto been explored using an objective measure of streaming. Stimuli comprised a 2.0-s fixed-frequency inducer followed by a 0.6-s test sequence of alternating pure tones (3 low [L]-high [H] cycles). Listeners compared intervals for which the test sequence was either isochronous or the H tones were slightly delayed. Resetting of segregation should make identifying the anisochronous interval easier. The HL frequency separation was varied (0-12 semitones), and properties of the inducer and test sequence were set to the same or different values. Inducer properties manipulated were frequency, number of onsets (several short bursts vs. one continuous tone), tone:silence ratio (short vs. extended bursts), level, and lateralization. All differences between the inducer and the L tones reduced temporal discrimination thresholds toward those for the no-inducer case, including properties shown previously not to affect segregation greatly. Overall, it is concluded that abrupt changes in a sequence cause resetting and improve subsequent temporal discrimination. (PsycINFO Database Record © 2009 APA, all rights reserved)

Auditory stream segregation of tone sequences in cochlear implant listeners

Previous claims that auditory stream segregation occurs in cochlear implant listeners are based on limited evidence. In experiment 1, eight listeners heard tones presented in a 30-s repeating ABA-sequence, with frequencies matching the centre frequencies of the implant's 22 electrodes. Tone A always stimulated electrode 11 (centre of the array); tone B stimulated one of the others. Tone repetition times (TRTs) from 50 to 200 ms were used. Listeners reported when they heard one or two streams. The proportion of time that each sequence was reported as segregated was consistently greater with increased electrode separation. However, TRT had no significant effect, and the perceptual reversals typical of normal-hearing listeners rarely occurred. The results may reflect channel discrimination rather than stream segregation. In experiment 2, six listeners performed a pitch-ranking task using tone pairs (reference = electrode 11). Listeners reported which tone was higher in pitch (or brighter in timbre) and their confidence in the pitch judgement. Similarities were observed in the individual pattern of results for reported segregation and pitch discrimination. Many implant listeners may show little or no sign of automatic stream segregation owing to the reduced perceptual space within which sounds can differ from one another. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Actively modelocked dual-wavelength fibre laser with ultra-low inter-pulse-stream timing jitter

We demonstrate a novel dual-wavelength erbium-fiber laser that uses a single nonlinear-optical loop mirror modulator to simultaneously modelock two cavities with chirped fiber Bragg gratings as end mirrors. We show that this configuration produces synchronized soliton pulse trains with an ultra-low RMS inter-pulse-stream timing jitter of 620 fs enabling application to multiwavelength systems at data rates in excess of 130 Gb/s.

Auditory stream segregation in cochlear implant listeners:measures based on temporal discrimination and interleaved melody recognition

The evidence that cochlear implant listeners routinely experience stream segregation is limited and equivocal. Streaming in these listeners was explored using tone sequences matched to the center frequencies of the implant’s 22 electrodes. Experiment 1 measured temporal discrimination for short (ABA triplet) and longer (12 AB cycles) sequences (tone/silence durations = 60/40 ms). Tone A stimulated electrode 11; tone B stimulated one of 14 electrodes. On each trial, one sequence remained isochronous, and tone B was delayed in the other; listeners had to identify the anisochronous interval. The delay was introduced in the second half of the longer sequences. Prior build-up of streaming should cause thresholds to rise more steeply with increasing electrode separation, but no interaction with sequence length was found. Experiment 2 required listeners to identify which of two target sequences was present when interleaved with distractors (tone/silence durations = 120/80 ms). Accuracy was high for isolated targets, but most listeners performed near chance when loudness-matched distractors were added, even when remote from the target. Only a substantial reduction in distractor level improved performance, and this effect did not interact with target-distractor separation. These results indicate that implantees often do not achieve stream segregation, even in relatively unchallenging tasks.

Effects of inducer continuity on auditory stream segregation:comparison of physical and perceived continuity in different contexts

The factors influencing the stream segregation of discrete tones and the perceived continuity of discrete tones as continuing through an interrupting masker are well understood as separate phenomena. Two experiments tested whether perceived continuity can influence the build-up of stream segregation by manipulating the perception of continuity during an induction sequence and measuring streaming in a subsequent test sequence comprising three triplets of low and high frequency tones (LHL-…). For experiment 1, a 1.2-s standard induction sequence comprising six 100-ms L-tones strongly promoted segregation, whereas a single extended L-inducer (1.1 s plus 100-ms silence) did not. Segregation was similar to that following the single extended inducer when perceived continuity was evoked by inserting noise bursts between the individual tones. Reported segregation increased when the noise level was reduced such that perceived continuity no longer occurred. Experiment 2 presented a 1.3-s continuous inducer created by bridging the 100-ms silence between an extended L-inducer and the first test-sequence tone. This configuration strongly promoted segregation. Segregation was also increased by filling the silence after the extended inducer with noise, such that it was perceived like a bridging inducer. Like physical continuity, perceived continuity can promote or reduce test-sequence streaming, depending on stimulus context.

Mechanisms of heat and mass transfer to and from single drops freely-suspended in an air stream

A specially-designed vertical wind tunnel was used to freely suspend individual liquid drops of 5 mm initial diameter to investigate drop dynamics, terminal velocity and heat and mass transfer rates. Droplets of distilled, de-ionised water, n-propanol, iso-butanol, monoethanolamine and heptane were studied over a temperature range of 50oC to 82oC. The effects of substances that may provide drop surface rigidity (e.g. surface active agents, binders and polymers) on mass transfer rates were investigated by doping distilled de-ionised water drops with sodium di-octyl sulfo-succinate surfactant. Mass transfer rates decreased with reduced drop oscillation as a result of surfactant addition, confirming the importance of droplet surface instability. Rigid naphthalene spheres and drops which formed a skin were also studied; the results confirmed the reduced transfer rates in the absence of drop fluidity. Following consideration of fundamental drop dynamics in air and experimental results from this study, a novel dimensionless group, the Oteng-Attakora, (OT), number was included in the mass transfer equation to account for droplet surface behaviour and for prediction of heat and mass transfer rates from single drops which exhibit surface instability at Re>=500. The OT number and the modified mass transfer equation are respectively: OT=(ava2/d).de1.5(d/) Sh = 2 + 0.02OT0.15Re0.88Sc0.33 Under all conditions drop terminal velocity increased linearly with the square root of drop diameter and the drag coefficient was 1. The data were correlated with a modified equation by Finlay as follows: CD=0.237.((Re/P0.13)1.55(1/We.P0.13) The relevance of the new model to practical evaporative spray processes is discussed.