Effect of environmental ageing on the numerical response of FRP-strengthened masonry walls

Recent durability studies have shown the susceptibility of bond in fiber-reinforced polymer (FRP) strengthened masonry components to hygrothermal exposures. However, it is not clear how this local material degradation affects the global behavior of FRP-strengthened masonry structures. This study addresses this issue by numerically investigating the nonlinear behavior of FRP-masonry walls after aging in two different environmental conditions. A numerical modeling strategy is adopted and validated with existing experimental tests on FRP-strengthened masonry panels. The model, once validated, is used for modeling of four hypothetical FRP-strengthened masonry walls with different boundary conditions, strengthening schemes, and reinforcement ratios. The nonlinear behavior of the walls is then simulated before and after aging in two different environmental conditions. The degradation data are taken from previous accelerated aging tests. The changes in the failure mode and nonlinear response of the walls after aging are presented and discussed.

Disposición plasmática y residuos tisulares de marbofloxacina en truchas arco iris (oncorhynchus mykiss) en condiciones estivales e invernales. Plasmatic disposition and tissue residues of marbofloxacin in rainbow trouts (oncorhynchus mykiss) in summer and winter conditions

Los sistemas intensivos de producción, predisponen en los peces a la presentación de diversas enfermedades, lo que demanda el empleo de antimicrobianos para mantener la salud de los lotes de cultivo. En tal sentido es importante contar con información local en cuanto al comportamiento cinético a los efectos de determinar una adecuada dosificación de los antimicrobianos empleados y con esta información, establecer los periodos de resguardo necesarios para evitar la presencia violativa de estos fármacos en el animal destinado a consumo humano. En el presente proyecto se propone efectuar un estudio farmacocinético de concentraciones plasmáticas y tisulares alcanzadas y establecer los periodos de resguardo para marbofloxacina, antimicrobiano del cual no se tienen antecedentes regionales en cuanto a su disposición a diferentes temperaturas como las que condicionan las estaciones de verano e invierno, de marcada variación en la provincia, modificando la actividad metabólica de los peces. La concreción de este proyecto permitirá entregar conocimientos concretos y de aplicación directa en la cría intensiva de la trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) en diferentes condiciones ambientales, al contarse con la información necesaria para una adecuada dosificación y periodos de resguardo necesarios para evitar el residuo de este fármaco. Además, permitirá consolidar una línea de investigación dentro de la acuicultura muy poco desarrollada actualmente en el país. Intensive production systems predispose fishes to diverse diseases, which demands antimicrobial use for health maintenance in the lots of culture. In such sense it is important to have local information of the kinetic behavior to determine a suitable dosing of the antimicrobials employed, and on this information, to establish withdrawal periods to avoid the violative presence of these drugs in animals for human consumption. The present project will carry out a pharmacokinetic study of plasmatic and tissue concentrations to establish the withdrawal period for marbofloxacin, being known that temperature, modify the metabolic activity of the fish, and there are no local antecedents of disposition at different temperatures in summer and winter for this antimicrobial. The concretion of this project will allow to give concrete knowledge of direct application in intensive production of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), in different environmental conditions, counting with the necessary information for a suitable dosification and withdrawal periods to avoid residues of this drug. In addition, it will allow to consolidate an investigation line in acuiculture, not much developed in our country.

Effects of atmospheric carbon dioxide fertilization on biomass and secondary metabolites of some plant species with pharmacological interes under greenhouse conditions

RESUMEN El aumento del CO2 atmosférico debido al cambio global y/o a las prácticas hortícolas promueve efectos directos sobre crecimiento vegetal y el desarrollo. Estas respuestas pueden ocurrir en ecosistemas naturales, pero también se pueden utilizar para aumentar la producción de algunas plantas y de algunos compuestos secundarios. El actual trabajo intenta estudiar los efectos del enriquecimiento atmosférico del CO2 bajo condiciones de invernadero en el crecimiento y la concentración y la composición de metabolitos secundarios de Taxus bacatta, Hypericum perforatum y Echinacea purpurea en condiciones ambientales mediterráneas. La fertilización del CO2 muestra perspectivas interesantes para la mejorara y aplicabilidad de técnicas hortícolas para aumentar productividad de plantas medicinales, a pesar de diferencias claras entre la especie. En general esta técnica promueve aumentos importantes y significativos en producción primaria y, en algunos casos, también en compuestos secundarios. Esto tiene una gran importancia hortícola porque la productividad a nivel de cosecha total aumenta, directamente porque se aumenta la concentración e indirectamente porque se aumenta la biomasa. SUMMARY The increase of atmospheric CO2 due to global change and/or horticultural practices promotes direct effects on plant growth and development. These responses may occur in natural ecosystems, but also can be used to increase the production of some plants and some secondary compounds. Present work tries to study the effects of atmospheric CO2 enrichment under greenhouse conditions on growth and in the concentration and composition of secondary metabolites of Taxus bacatta, Hypericum perforatum and Echinacea purpurea under Mediterranean environmental conditions. CO2 fertilization shows interesting perspectives to increase and improve horticultural techniques in order to increase plant medicinal productivity, in spite of clear differences among the species. In general this technique promotes important and significant increases in primary productivity and, in some cases, also in secondary compounds. This has a great horticultural relevance because the total productivity of this kind of products increase at crop level, directly because concentration is increased and /or indirectly because biomass is increased. RESUM L'augment del CO2 atmosfèric a causa del canvi global i/o a les pràctiques hortícoles promou efectes directes sobre creixement vegetal i el desenvolupament. Aquestes respostes poden ocórrer en ecosistemes naturals, però també es poden utilitzar per a augmentar la producció d'algunes plantes i d'alguns compostos secundaris. L'actual treball intenta estudiar els efectes de l'enriquiment atmosfèric del CO2 sota condicions d'hivernacle en el creixement i la concentració i la composició de metabòlits secundaris de Taxus bacatta, Hypericum perforatum i Echinacea purpurea en condicions ambientals mediterrànies. La fertilització del CO2 mostra perspectives interessants per a la millora i aplicabilitat de tècniques hortícoles per a augmentar productivitat de plantes medicinals, a pesar de diferències clares entre l'espècie. En general aquesta tècnica promou augments importants i significatius en producció primària i, en alguns casos, també en compostos secundaris. Això té una gran importància hortícola perquè la productivitat a nivell de collita total augmenta, directament perquè s'augmenta la concentració i indirectament perquè s'augmenta la biomassa.

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.

Environmental effects of Deccan volcanism across the Cretaceous-Tertiary transition in Meghalaya, India

The Urn Sohryngkew section of Meghalaya, NE India, located 800-1000 km from the Deccan volcanic province, is one of the most complete Cretaceous-Tertiary boundary (KTB) transitions worldwide with all defining and supporting criteria present: mass extinction of planktic foraminifera, first appearance of Danian species, delta(13)C shift, Ir anomaly (12 ppb) and KTB red layer. The geochemical signature of the KTB layer indicates not only an extraterrestrial signal (Ni and all Platinum Group Elements (PGEs)) of a second impact that postdates Chicxulub, but also a significant component resulting from condensed sedimentation (P), redox fluctuations (As, Co, Fe, Pb, Zn, and to a lesser extent Ni and Cu) and volcanism. From the late Maastrichtian C29r into the early Danian, a humid climate prevailed (kaolinite: 40-60%, detrital minerals: 50-80%). During the latest Maastrichtian, periodic acid rains (carbonate dissolution; CIA index: 70-80) associated with pulsed Deccan eruptions and strong continental weathering resulted in mesotrophic waters. The resulting super-stressed environmental conditions led to the demise of nearly all planktic foraminiferal species and blooms (>95%) of the disaster opportunist Guembelitria cretacea. These data reveal that detrimental marine conditions prevailed surrounding the Deccan volcanic province during the main phase of eruptions in C29r below the KTB. Ultimately these environmental conditions led to regionally early extinctions followed by global extinctions at the KTB. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Environmental and biological controls on the geochemistry (δ18O, δ13C, Mg/Ca, and Sr/Ca) of living ostracods from Lake Geneva

ABSTRACT : Ostracods are benthic microcrustaceans enclosed in low-Mg calcite bivalves. Stable isotope compositions, Mg/Ca, and Sr/Ca ratios of ostracod fossil valves have proven useful to reconstruct past environmental conditions. Yet, several discrepancies persist and the influence of many factors remains unclear. It is the aim of this study to improve the use of ostracod valve geochemistry as palaeoenvironmental proxies by examining the extent of isotope fractionation and trace element partitioning during valve calcification. To achieve this, the environmental parameters (pH, temperature) and chemical composition of water (C-and O-isotope composition and calcium, magnesium, and strontium content) were measured at sites where living ostracods were sampled. The sampling was on a monthly basis over the course of one year at five different water depths (2, 5, 13, 33, and 70 m) in Lake Geneva, Switzerland. The one-year sampling enabled collection of environmental data for bottom and interstitial pore water. In littoral to sublittoral zones, C-isotope composition of DIC and the Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water are found to vary concomitantly with water temperature. This is due to the precipitation of calcite, which is induced by higher photosynthetic activity as temperature and/or solar radiation intensify in summer. In deeper zones, environmental parameters remain largely constant throughout the year. Variations of pH, DIC concentrations and C-isotope compositions in interstitial water result from aerobic as well as anaerobic respiration, calcite dissolution and methanogenesis. Bathymetric distribution, life cycles, and habitats were derived for 15 ostracod species and are predominantly related to water temperature and sediment texture. O-isotope compositions of ostracod valves in Lake Geneva reflect that of water and temperature. However, offsets of up to 3 permil are observed in comparison with proposed inorganic calcite precipitation equilibrium composition. Deprotonation of HCO3- and/or salt effect at crystallisation sites may explain the disequilibrium observed for O-isotopic compositions. C-isotope compositions of ostracod valves are not as well constrained and appear to be controlled by a complex interaction between habitat preferences and seasonal as well as spatial variations of the DIC isotope composition. For infaunal forms, C-isotope compositions reflect mainly the variation of DIC isotope composition in interstitial pore waters. For epifaunal forms, C-isotope compositions reflect the seasonal variation of DIC isotope compositions. C-isotope compositions of ostracod valves is at equilibrium with DIC except for a small number of species (L. inopinata, L. sanctipatricii and possibly C. ophtalmica, and I. beauchampi). Trace element uptake differs considerably from species to species. For most epifaunal forms, trace element content follows the seasonal cycle, recording temperature increases and/or variations of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, infaunal forms are predominantly related to sediment pore water chemistry. RÉSUMÉ EN FRANÇAIS : Les ostracodes sont de petits crustacés benthiques qui possèdent une coquille faite de calcite à faible teneur en magnésium. La composition isotopique et les rapports Mg/Ca et Sr/Ca d'ostracodes fossiles ont été utilisés maintes fois avec succès pour effectuer des reconstructions paléoenvironnementales. Néanmoins, certains désaccords persistent sur l'interprétation de ces données. De plus, l'influence de certains facteurs pouvant biaiser le signal reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette étude est de rendre plus performant l'emploi de la composition géochimique des ostracodes comme indicateur paléoenvironnemental. Pour réaliser cela, cinq sites situés dans le Léman à 2, 5, 13, 33 et 70 m de profondeur ont été choisis pour effectuer les échantillonnages. Chaque site a été visité une fois par mois durant une année. Les différents paramètres environnementaux (pH, température) ainsi que la composition géochimique de l'eau (composition isotopique de l'oxygène et du carbone ainsi que teneur en calcium, magnésium et strontium) ont été déterminés pour chaque campagne. Des ostracodes vivants ont été récoltés au cinq sites en même temps que les échantillons d'eau. Ce travail de terrain a permis de caractériser la géochimie de l'eau se trouvant juste au-dessus des sédiments ainsi que celle de l'eau se trouvant dans les interstices du sédiment. Dans les zones littorales à sublittorales, la composition isotopique du carbone inorganique dissout (CID) ainsi que les rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau varient linéairement avec la température. Ceci peut être expliqué par la précipitation de calcite qui est contrôlée par l'activité photosynthétique, variant elle même linéairement avec la température. Dans les zones plus profondes, les paramètres environnementaux restent relativement constants tout au long de l'année. Les variations du pH, de la concentration et de la composition isotopique du CID dans les sédiments résultent de la libération de carbone engendrée par la dégradation de la matière organique avec présence d'oxygène ou via réduction de nitrates et de sulfates, par la dissolution de carbonates, ainsi que par la méthanogenèse. La distribution bathymétrique, le cycle de vie ainsi que l'habitat de 15 espèces ont été déterminés. Ceux-ci sont principalement reliés à la température de l'eau et à la texture des sédiments. La composition isotopique de l'oxygène des valves d'ostracodes reflète celle de l'eau et la température qui régnait lors de la calcification. Néanmoins, des écarts pouvant aller jusqu'à 3 0/00 par rapport à l'équilibre théorique ont été obtenus. La déprotonation de HCO3 ou un 'effet de sel' pourrait être à l'origine du déséquilibre observé. La composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes n'est pas aussi bien cernée. Celle-ci semble être principalement contrôlée par une interaction complexe entre l'habitat des ostracodes et les variations saisonnières et spatiales de la composition isotopique du CID. Pour les espèces endofaunes, la composition isotopique du carbone reflète principalement la variation de la composition isotopique du CID à l'intérieur des sédiments. Pour les formes épifaunes, c'est la variation saisonnière de la composition du CID qui contrôle celle de la coquille des ostracodes. En général, la composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes est en équilibre avec celle de CID, hormis pour quelques rares espèces (L. inopinata, L. sanctipatricii et peut-être C. ophtalmica et I. beauchampi). L'incorporation des éléments traces diffère passablement d'une espèce à l'autre. Pour la plupart des espèces épifaunes, la teneur en éléments traces des coquilles reflète les variations saisonnières. Ces espèces semblent enregistrer les variations soit de la température soit des rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau. La teneur en élément traces des formes infaunales, au contraire, est principalement reliée à la chimie de l'eau interstitielle. RÉSUMÉ GRAND-PUBLIC : La connaissance de l'évolution du climat dans le futur est primordiale pour notre société, car elle permet de développer différentes stratégies pour faire face aux problèmes engendrés pas le changement climatique : stratégies environnementale, humanitaire, ou encore économique. Cette problématique est actuellement, à juste titre, sujet d'une vive préoccupation. La géologie peut-elle contribuer à l'effort communautaire entrepris? Naturellement, ce sont les climatologues qui sont sur le devant de la scène. Il n'empêche que ces derniers, pour pouvoir prédire l'avenir, doivent s'appuyer sur le passé. La géologie est alors d'un grand intérêt car c'est effectivement la seule science qui permette d'estimer les variations climatiques à grande échelle sur de longues périodes. Ainsi, voulant moi-même contribuer aux recherches menées dans ce domaine, je me suis tourné à la fin de mes études vers la paléoclimatologie, science qui a pour but de reconstruire le climat des temps anciens. Nous nous sommes rendu compte que l'évolution climatique de la région où nous habitons n'avait pas encore fait le sujet d'études approfondies. Il est pourtant important de connaître la variation locale des changements climatiques pour obtenir des modèles climatiques fiables. En conséquence, un vaste projet a vu le jour : reconstruire, à l'aide des sédiments du lac Léman, les variations paléoclimatiques et paléo-environnementales depuis le retrait du Glacier de Rhône, il y a environ 15'000 ans, jusqu'à nos jours. Pour ce genre de travail, la géochimie, qui est une forme de chimie, utilisée en science de la terre regroupant la chimie classique et la chimie isotopique, est une alliée particulièrement efficace. Elle permet en effet, via différentes mesures faites sur des archives géologiques (par exemple des fossiles ou des sédiments) d'obtenir des informations, souvent quantitatives, sur les conditions (le climat, la flore ou encore la bio productivité, etc...) qui régnaient il y a fort longtemps. Les coquilles d'ostracodes, qui sont de petits animaux vivant au fond des lacs, sont une des archives les plus prometteuses. Ces animaux sont des petits crustacés s'entourant d'une coquille calcaire qu'ils sécrètent eux-mêmes. A la mort de l'animal, la coquille est intégrée dans les sédiments et reste intacte à travers les âges. Des études ont montré qu'en analysant la géochimie de ces coquilles fossiles, il est possible de reconstruire les conditions environnementales qui régnaient à l'époque de vie de ces fossiles. Cette démarche nécessite qu'une condition bien précise soit remplie: la composition géochimique de la coquille doit enregistrer de manière fidèle la chimie de l'eau et/ou la température de l'eau présentes au moment de la sécrétion de la coquille. Le but spécifique de notre recherche a précisément été d'étudier la façon dont la chimie de l'eau ainsi que sa température sont enregistrées dans la coquillé des ostracodes. Une fois les relations entre ces divers paramètres dans l'étant actuel du système établies, il sera alors possible de les utiliser pour interpréter des données issues de coquilles fossiles. Pour ce faire, nous avons mesuré la température de l'eau de manière continue et récolté mensuellement des échantillons d'eau et des ostracodes vivants pendant une année. Cinq sites situés à 2, 5, 13, 33 et 70 mètres de profondeur ont été choisis pour effectuer ces échantillonnages dans le Léman. Le travail de terrain nous a amené à étudier la biologie de 15 espèces. Nous avons pu établir la profondeur à laquelle vivent ces animaux, leur période de développement ainsi que leur habitat respectifs. Ces résultats ont permis de mieux cerner la relation qu'il existe entre la chimie de l'eau, sa température et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes. Nous avons ainsi pu confirmer que les coquilles d'ostracodes enregistrent de manière fidèle la composition chimique et isotopique de l'eau. De même, nous avons pu établir de manière plus précise l'effet de la température sur la géochimie des coquilles. Néanmoins, les relations trouvées entre ces trois éléments sont plus complexes pour certaines espèces, cette complexité étant souvent liée à un caractère spécifique de leur écologie. Nous avons mis en lumière certains effets qui biaisent les résultats et défini précisément les conditions dans lesquelles on peut s'attendre à avoir des difficultés dans leur interprétation. Maintenant que nous avons établi les relations entre le climat actuel et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes actuels, nous pouvons, sur la base de ce modèle, reconstruire le climat depuis le retrait du Glacier du Rhône jusqu'à nos jours à l'aide d'ostracodes fossiles. Mais cela est une autre histoire et fera, je l'espère, le sujet de nos futures recherches.

Controls on ostracod valve geochemistry, Part 1: Variations of environmental parameters in ostracod (micro-)habitats

The variations of environmental conditions (T°, pH, δ13CDIC, [DIC], δ18O, Mg/Ca, and Sr/Ca) of ostracod habitats were examined to determine the controls of environmental parameters on the chemical and isotopic composition of ostracod valves. Results of a one-year monitoring of environmental parameters at five sites, with depths of between 2 and 70 m, in Lake Geneva indicate that in littoral to sub-littoral zones (2, 5, and 13 m), the chemical composition of bottom water varies seasonally in concert with changes in temperature and photosynthetic activity. An increase of temperature and photosynthetic activity leads to an increase in δ13C values of DIC and to precipitation of authigenic calcite, which results in a concomitant increase of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In deeper sites (33 and 70 m), the composition of bottom water remains constant throughout the year and isotopic values and trace element contents are similar to those of deep water within the lake. The chemical composition of interstitial pore water also does not reflect seasonal variations but is controlled by calcite dissolution, aerobic respiration, anaerobic respiration with reduction of sulphate and/or nitrate, and methanogenesis that may occur in the sediment pores. Relative influence of each of these factors on the pore water geochemistry depends on sediment thickness and texture, oxygen content in bottom as well as pore water. Variations of chemical compositions of the ostracod valves of this study vary according to the specific ecology of the ostracod species analysed, that is its life-cycle and its (micro-)habitat. Littoral species have compositions that are related to the seasonal variations of temperature, δ13C values of DIC, and of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, the compositions of profundal species are largely controlled by variations of pore fluids along sediment depth profiles according to the specific depth preference of the species. The control on the geochemistry of sub-littoral species is a combination of controls for the littoral and profundal species as well as the specific ecology of the species.

Genetic and environmental effects on early life-history traits in salmonids

Les changements environnementaux, tels la température ou les maladies infectieuses, peuvent influencer l'évolution en induisant de la sélection, mais ceci à la seule condition qu'il y ait assez de diversité génétique pour les traits en question ou pour l'expression plastique de ces traits. Au cours cette thèse, nous avons étudié l'effet de potentielles pressions environnementales sur différents phénotypes de trois représentants des sous familles des salmonidés: l'ombre commun (Thymallus thymallus; Thymallinae), la truite de rivière {Salmo trutta; Salmoninae) et le corégone Coregonus palaea (Coregoninae). Les salmonidés se prêtent particulièrement bien à ce type d'expériences car étant hautement sensibles aux conditions environnementales, ils montrent une large variabilité dans leurs traits morphologiques, comportementaux ainsi que d'histoire de vie, tout en bénéficiant d'un large intérêt général. Nous avons testé si le sexe de l'ombre commun pouvait être modifié par la température, ce qui pourrait ainsi expliquer un changement abrupte de sex ratio observé dans l'une des plus grandes populations de Suisse. Nous n'avons trouvé aucun indice permettant de conclure que la température puisse induire ce changement chez l'ombre commun ou chez la truite de rivière. De plus nous avons étudié la plasticité de développement ainsi que d'éclosion, et avons observé des différences entre familles ainsi qu'entre populations. Alors que ces différences comportementales entre populations suggéraient une adaptation aux conditions environnementales locales, cette prédiction n'a pas été confirmée par une expérience de transplantation réciproque d'embryons entre cinq rivières de la même région. Cette étude a montré que les embryons ne survivaient pas mieux dans leur rivière d'origine, indiquant donc une absence d'adaptation locale. Nous avons aussi montré que la mortalité embryonnaire était influencée autant par des "bons gènes" que par des "gènes compatibles", que la qualité des mâles pouvait être signalée par leur coloration, et que le fait d'élever des poissons dans une pisciculture pouvait aboutir a des relations contre-intuitives entre la coloration des mâles et la qualité de leur jeunes. Nos résultats contribuent ainsi à une meilleure compréhension de l'effet de diverses pressions environnementales sur la morphologie, le comportement ou les traits d'histoire de vie chez les salmonidés. - Environmental changes, such as changes in temperatures or infection levels, can induce selection and drive evolution if there is sufficient genetic variation for the traits or the plasticity in trait expression. In this thesis, we investigated the influence of potential environmental stressors on various phenotypes in representatives of the three salmonid subfamilies: the European grayling (Thymallus thymallus; Thymallinae), the brown trout (,Salmo trutta; Salmoninae), and the whitefish Coregonus palaea (Coregoninae). Salmonids are ideal study species, as they seem sensitive to changing environmental conditions, show considerable variability in morphological, behavioral, and life history traits, and are of broad public interest. We investigated whether temperature-induced sex reversal could explain the sex-ratio distortion found in one of Switzerland's largest grayling populations. We found no evidence of temperature-induced sex reversal in either graylings or brown trout. We also examined plasticity in embryo development and the timing of hatching. We found variation at the level of family and population. Although behavioral differences between populations suggested adaptation to local environmental conditions, no indications of local adaptation could be found in reciprocal transplant experiments carried out over five rivers in the same region. We also demonstrate that embryo development and viability is influenced by 'good genes' and 'compatible genes', that the genetic quality of sires can be signaled by their grey coloration, and that raising larvae in a hatchery environment can produce counter-intuitive relationships between male phenotypes and offspring viability. Our results contribute to the understanding of how changing environmental conditions affect the phenotypes and the heritability of early life-history traits in salmonids.

Monitoring procedures in environmental geochemistry and compositional data analysis theory

First discussion on compositional data analysis is attributable to Karl Pearson, in 1897. However, notwithstanding the recent developments on algebraic structure of the simplex, more than twenty years after Aitchison’s idea of log-transformations of closed data, scientific literature is again full of statistical treatments of this type of data by using traditional methodologies. This is particularly true in environmental geochemistry where besides the problem of the closure, the spatial structure (dependence) of the data have to be considered. In this work we propose the use of log-contrast values, obtained by asimplicial principal component analysis, as LQGLFDWRUV of given environmental conditions. The investigation of the log-constrast frequency distributions allows pointing out the statistical laws able togenerate the values and to govern their variability. The changes, if compared, for example, with the mean values of the random variables assumed as models, or other reference parameters, allow definingmonitors to be used to assess the extent of possible environmental contamination. Case study on running and ground waters from Chiavenna Valley (Northern Italy) by using Na+, K+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, SO4 2- and Cl- concentrations will be illustrated

Using environmental niche modeling to understand biological invasions in a changing world

L'activité humaine affecte particulièrement la biodiversité, qui décline à une vitesse préoccupante. Parmi les facteurs réduisant la biodiversité, on trouve les espèces envahissantes. Symptomatiques d'un monde globalisé où l'échange se fait à l'échelle de la planète, certaines espèces, animales ou végétales, sont introduites, volontairement ou accidentellement par l'activité humaine (par exemple lors des échanges commerciaux ou par les voyageurs). Ainsi, ces espèces atteignent des régions qu'elles n'auraient jamais pu coloniser naturellement. Une fois introduites, l'absence de compétiteur peut les rendre particulièrement nuisibles. Ces nuisances sont plus ou moins directes, allant de problèmes sanitaires (p. ex. les piqûres très aigües des fourmis de feu, originaires d'Amérique du Sud et colonisant à une vitesse fulgurante les USA, l'Australie ou la Chine) à des nuisances sur la biodiversité (p. ex. les ravages de la perche du Nil sur la diversité unique des poissons Cichlidés du Lac Victoria). Il est donc important de pouvoir prévenir de telles introductions. De plus, pour le biologiste, ces espèces représentent une rare occasion de pouvoir comprendre les mécanismes évolutifs et écologiques qui expliquent le succès des envahissantes dans un monde où les équilibres sont bouleversés. Les modèles de niche environnementale sont un outil particulièrement utile dans le cadre de cette problématique. En reliant des observations d'espèces aux conditions environnementales où elles se trouvent, ils peuvent prédire la distribution potentielle des envahissantes, permettant d'anticiper et de mieux limiter leur impact. Toutefois, ils reposent sur des hypothèses pas évidentes à démontrer. L'une d'entre elle étant que la niche d'une espèce reste constante dans le temps, et dans l'espace. Le premier objectif de mon travail est de comparer si la niche d'une espèce envahissante diffère entre sa distribution d'origine native et celle d'origine introduite. En étudiant 50 espèces de plantes et 168 espèces de Mammifères, je démontre que c'est le cas et que par corolaire, il est possible de prédire leurs distributions. La deuxième partie de mon travail consiste à comprendre quelles seront les interactions entre le changement climatiques et les envahissantes, afin d'estimer leur impact sous un climat réchauffé. En étudiant la distribution de 49 espèces de plantes envahissantes, je démontre que les montagnes, régions relativement préservée par ce problème, deviendront bien plus exposées aux risques d'invasions biologiques. J'expose aussi comment les interactions entre l'activité humaine, le réchauffement climatique et les espèces envahissantes menacent la vigne sauvage en Europe et propose des zones géographiques particulièrement adaptée pour sa conservation. Enfin, à une échelle beaucoup plus locale, je montre qu'il est possible d'utiliser ces modèles de niches le long d'une rivière à une échelle extrêmement fine (1 mètre), potentiellement utile pour rationnaliser des mesures de conservations sur le terrain. - Biodiversity is significantly negatively affected by human activity. Invasive species are one of the most important factors causing biodiversity's decline. Intimately linked to the era of global trade, some plant or animal species can be accidentally or casually introduced with human activity (e.g. trade or travel). In this way, these species reach areas they could never reach through natural dispersal. Once naturalized, the lack of competitors can make these species highly noxious. Their effect is more or less direct, from sanitary problems (e.g. the harmful sting of Fire Ants, originating from South America and now spreading throughout USA, China and Australia) or can affect biodiversity (e.g. the Nile perch, devastating the one of the richest hotspot of Cichlid fishes diversity in Lake Victoria). It is thus important to prevent such harmful introductions. Moreover, invasive species represent for biologists one of the rare occasions to understand the evolutionary and ecological mechanisms behind the success of invaders in a world where natural equilibrium is already disturbed. Environmental niche models are particularly useful to tackle this problematic. By relating species observation to the environmental conditions where they occur, they can predict the potential distribution of invasive species, allowing a better anticipation and thus limiting their impact. However, they rely on strong assumption, one of the most important being that the modeled niche remains constant through space and time. The first aim of my thesis is to quantify the difference between the native and the invaded niche. By investigating 50 plant and 168 mammal species, I show that the niche is at least partially conserved, supporting for reliable predictions of invasive' s potential distributions. The second aim of my thesis is to understand the possible interactions between climate change and invasive species, such as to assess their impact under a warmer climate. By studying 49 invasive plant species, I show that mountain areas, which were relatively preserved, will become more suitable for biological invasions. Additionally, I show how interactions between human activity, global warming and invasive species are threatening the wild grapevine in Europe and propose geographical areas particularly adapted for conservation measures. Finally, at a much finer scale where conservation plannings ultimately take place, I show that it is possible to model the niche at very high resolution (1 meter) in an alluvial area allowing better prioritizations for conservation.

Late Pliensbachian-Early Toarcian (Early Jurassic) environmental changes in an epicontinental basin of NW Europe (Causses area, central France): A micropaleontological and geochemical approach

We present an integrated work based on calcareous nannofossil and benthic foraminiferal assemblages, and geochemical analyses of two Upper Pliensbachian-Lower Toarcian sections located in the central-South France. The studied sections, Tournadous and Saint-Paul-des-Fonts, represent the proximal and the distal part, respectively, of the Jurassic Causses Basin, one of the small, partly enclosed basins belonging to the epicontinental shelf of the NW Tethys. At the transition from Late Pliensbachian to Early Toarcian, the Causses Basin recorded an emersion in response to the global sea-level fall. Our data indicate severe environmental conditions of marine waters, including salinity decrease and anoxia development, occurring in the Early Toarcian. The acme of this deterioration coincides with the Early Toarcian Anoxic Event (T-OAE) but, due to the restricted nature of the basin. anoxia persisted until the end of the Early Toarcian. mainly in the deeper parts of the basin. The micronutrients and organic organic-matter fluxes were probably high during the entire studied time interval, as shown by nannofossil and foraminiferal assemblages. However, nannoplankton production drastically decreased during the T-OAE, as demonstrated by very low nannofossil fluxes, and only taxa tolerant to low-saline surface waters could thrive. At the same time, benthic foraminifers temporarily disappeared in response to sea-bottom anoxia. Our study demonstrates that environmental changes related to the T-OAE are well-recorded even in small, partly enclosed basins of NW Europe, like the Causses Basin. Within this area, the effects of global changes. like sea sea-level and temperature fluctuations, are modulated by local conditions mainly controlled by the morphology of the basin. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Measuring ecological niche overlap from occurrence and spatial environmental data

1. Aim - Concerns over how global change will influence species distributions, in conjunction with increased emphasis on understanding niche dynamics in evolutionary and community contexts, highlight the growing need for robust methods to quantify niche differences between or within taxa. We propose a statistical framework to describe and compare environmental niches from occurrence and spatial environmental data.¦2. Location - Europe, North America, South America¦3. Methods - The framework applies kernel smoothers to densities of species occurrence in gridded environmental space to calculate metrics of niche overlap and test hypotheses regarding niche conservatism. We use this framework and simulated species with predefined distributions and amounts of niche overlap to evaluate several ordination and species distribution modeling techniques for quantifying niche overlap. We illustrate the approach with data on two well-studied invasive species.¦4. Results - We show that niche overlap can be accurately detected with the framework when variables driving the distributions are known. The method is robust to known and previously undocumented biases related to the dependence of species occurrences on the frequency of environmental conditions that occur across geographic space. The use of a kernel smoother makes the process of moving from geographical space to multivariate environmental space independent of both sampling effort and arbitrary choice of resolution in environmental space. However, the use of ordination and species distribution model techniques for selecting, combining and weighting variables on which niche overlap is calculated provide contrasting results.¦5. Main conclusions - The framework meets the increasing need for robust methods to quantify niche differences. It is appropriate to study niche differences between species, subspecies or intraspecific lineages that differ in their geographical distributions. Alternatively, it can be used to measure the degree to which the environmental niche of a species or intraspecific lineage has changed over time.

Plant species richness and environmental heterogeneity in a mountain landscape: effects of variability and spatial configuration

The loss of biodiversity has become a matter of urgent concern and a better understanding of local drivers is crucial for conservation. Although environmental heterogeneity is recognized as an important determinant of biodiversity, this has rarely been tested using field data at management scale. We propose and provide evidence for the simple hypothesis that local species diversity is related to spatial environmental heterogeneity. Species partition the environment into habitats. Biodiversity is therefore expected to be influenced by two aspects of spatial heterogeneity: 1) the variability of environmental conditions, which will affect the number of types of habitat, and 2) the spatial configuration of habitats, which will affect the rates of ecological processes, such as dispersal or competition. Earlier, simulation experiments predicted that both aspects of heterogeneity will influence plant species richness at a particular site. For the first time, these predictions were tested for plant communities using field data, which we collected in a wooded pasture in the Swiss Jura mountains using a four-level hierarchical sampling design. Richness generally increased with increasing environmental variability and "roughness" (i.e. decreasing spatial aggregation). Effects occurred at all scales, but the nature of the effect changed with scale, suggesting a change in the underlying mechanisms, which will need to be taken into account if scaling up to larger landscapes. Although we found significant effects of environmental heterogeneity, other factors such as history could also be important determinants. If a relationship between environmental heterogeneity and species richness can be shown to be general, recently available high-resolution environmental data can be used to complement the assessment of patterns of local richness and improve the prediction of the effects of land use change based on mean site conditions or land use history.

Genetical and environmental analyses of yield in six biparental soybean crosses

The yearly genetic progress obtained by breeding for increased soybean yield has been considered acceptable worldwide. It is common sense, however, that this progress can be improved further if refined breeding techniques, developed from the knowledge of the genetic mechanisms controlling soybean yield, are used. In this paper, data from four cultivars and/or lines and their derived sets of F2, F3, F7, F8, F9 and F10 generations assayed in 17 environments were analyzed to allow an insight of the genetic control of soybean yield under different environmental conditions. The general picture was of a complex polygene system controlling yield in soybeans. Additive genetic effects predominated although dominance was often found to be significant. Complications such as epistasis, linkage and macro and micro genotype x environment (G x E) interactions were also commonly detected. The overall heritability was 0.29. The relative magnitude of the additive effects and the complicating factors allowed the inference that the latter are not a serious problem to the breeder. The low heritability values and the considerable magnitude of G x E interactions for yield, however, indicated that careful evaluation through experiments designed to allow for the presence of these effects is necessary for successful selection.

A new method to simulate the hydrological state of soil under natural conditions

Micro, macro and mesofauna in the soil often respond to fluctuating environmental conditions, resulting in changes of abundance and community structure. Effects of changing soil parameters are normally determined with samples taken in the field and brought to the laboratory, i.e. where natural environmental conditions may not apply. We devised a method (STAFD - soil tubes for artificial flood and drought), which simulates the hydrological state of soil in situ using implanted cores. Control tubes were compared with treatment tubes in which floods of 15, 30, 60 and 90 days, and droughts of 60, 90 and 120 days were simulated in the field. Flooding and drought were found to reduce number of individuals in all soil faunal groups, but the response to drought was slower and not in proportion to the expected decrease of the water content. The results of the simulated floods in particular show the value of the STAFD method for the investigation of such extreme events in natural habitats.