987 resultados para Light availability
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Limited information is available on the interactions between environmental factors and algal growth in tropical and subtropical aquatic systems. We investigated the relationships between algal biomass (measured as chlorophyll, Chl-a) and light, total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) in longitudinal zones of subtropical reservoirs. We studied the seasonal variation of water variables in Itupararanga Reservoir (Brazil) and compared the results with 16 other subtropical lakes and reservoirs. The longitudinal zones in Itupararanga Reservoir were considered statistically different (p 0.05, MANOVA). From the riverine zone to the dam region of the reservoir, Spearman Correlation Test suggested that light limitation and TP limitation tended to decrease and increase, respectively. Although nitrate concentrations were high (400 g/L), the Spearman coefficients between Chl-a and TN and the TN:TP ratios (11:1 TN:TP 35:1) indicated that nitrogen may be co-limiting algal growth in the studied water body. Putting Itupararanga in a regional context allowed assessment of potential influences of land use on trophic state. Within the subtropical dataset, TP explained a greater percentage of variance in Chl-a (R2 = 0.70) than TN (R2 = 0.17). The main land use type within the reservoirs drainage area significantly influenced the concentrations of TP, TN, and Chl-a (p 0.05, MANOVA), with different relationships between nutrients and chlorophyll in forested (R2 = 0.12-0.33), agricultural (R2 = 0.50-0.68) and urban (R2 = 0.09-0.64) watersheds. Comparisons with literature values and those from reservoirs with less altered watersheds indicated that Itupararanga Reservoir is reaching the mesotrophic-eutrophic boundary, and further nutrient enrichment could cause water quality degradation.
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Under biotic/abiotic stresses, the red alga Kappaphycus alvarezii reportedly releases massive amounts of H2O2 into the surrounding seawater. As an essential redox signal, the role of chloroplast-originated H2O2 in the orchestration of overall antioxidant responses in algal species has thus been questioned. This work purported to study the kinetic decay profiles of the redox-sensitive plastoquinone pool correlated to H2O2 release in seawater, parameters of oxidative lesions and antioxidant enzyme activities in the red alga Kappaphycus alvarezii under the single or combined effects of high light, low temperature, and sub-lethal doses of 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea (DCMU) and 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone (DBMIB), which are inhibitors of the thylakoid electron transport system. Within 24 h, high light and chilling stresses distinctly affected the availability of the PQ pool for photosynthesis, following Gaussian and exponential kinetic profiles, respectively, whereas combined stimuli were mostly reflected in exponential decays. No significant correlation was found in a comparison of the PQ pool levels after 24 h with either catalase (CAT) or ascorbate peroxidase (APX) activities, although the H2O2 concentration in seawater (R = 0.673), total superoxide dismutase activity (R = 0.689), and particularly indexes of protein (R = 0.869) and lipid oxidation (R = 0.864), were moderately correlated. These data suggest that the release of H2O2 from plastids into seawater possibly impaired efficient and immediate responses of pivotal H2O2-scavenging activities of CAT and APX in the red alga K. alvarezii, culminating in short-term exacerbated levels of protein and lipid oxidation. These facts provided a molecular basis for the recognized limited resistance of the red alga K. alvarezii under unfavorable conditions, especially under chilling stress. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Increasing atmospheric pCO2 and its dissolution into oceans leads to ocean acidification and warming, which reduces the thickness of upper mixing layer (UML) and upward nutrient supply from deeper layers. These events may alter the nutritional conditions and the light regime to which primary producers are exposed in the UML. In order to better understand the physiology behind the responses to the concomitant climate changes factors, we examined the impact of light fluctuation on the dinoflagellate Prorocentrum micans grown at low (1 µmol/L) or high (800 µmol/L) [NO3(-)] and at high (1000 µatm) or low (390 µatm, ambient) pCO2. The light regimes to which the algal cells were subjected were (1) constant light at a photon flux density (PFD) of either 100 (C100) or 500 (C500) µmol/m**2/s or (2) fluctuating light between 100 or 500 µmol photons/m**2/s with a frequency of either 15 (F15) or 60 (F60) min. Under continuous light, the initial portion of the light phase required the concomitant presence of high CO2 and NO3(-) concentrations for maximum growth. After exposure to light for 3h, high CO2 exerted a negative effect on growth and effective quantum yield of photosystem II (F'(v)/F'(m)). Fluctuating light ameliorated growth in the first period of illumination. In the second 3h of treatment, higher frequency (F15) of fluctuations afforded high growth rates, whereas the F60 treatment had detrimental consequences, especially when NO3(-) concentration was lower. F'(v)/F'(m) respondent differently from growth to fluctuating light: the fluorescence yield was always lower than at continuous light at 100 µmol/m**2/s, and always higher at 500 µmol/m**2/s. Our data show that the impact of atmospheric pCO2 increase on primary production of dinoflagellate depends on the availability of nitrate and the irradiance (intensity and the frequency of irradiance fluctuations) to which the cells are exposed. The impact of global change on oceanic primary producers would therefore be different in waters with different chemical and physical (mixing) properties.
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The relative contribution of dissolved nitrogen (ammonium and dissolved free amino acids DFAAs) to the nitrogen budget of the reef-building coral Pocillopora damicornis was assessed for colonies growing on control and ammonium-enriched reefs at One Tree Island (southern Great Barrier Reef) during the ENCORE (Enrichment of Nutrient on Coral Reef; 1993 to 1996) project. P. damicornis acquired ammonium at rates of between 5.1 and 91.8 nmol N cm(-2) h(-1) which were not affected by nutrient treatment except in the case of one morph. In this case, uptake rates decreased from 80.5 to 42.8 nmol cm(-2) h(-1) (P < 0.05) on exposure to elevated ammonium over 12 mo. The presence or absence of light during measurement did not influence the uptake of ammonium ions. Nitrogen budgets revealed that the uptake of ammonium from concentrations of 0.11 to 0.13 mu M could completely satisfy the demand of growing P. damicornis for new nitrogen. P. damicornis also took up DFAAs at rates ranging from 4.9 to 9.8 nmol N cm(-2) h(-1). These rates were higher in the dark than in the light (9.0 vs 5.1 nmol m(-2) h(-1), P < 0.001). Uptake rates were highest for the amino acids serine, arginine and alanine, and lowest for tyrosine. DFAA concentrations within the ENCORE microatolls that received ammonium were undetectable, whereas they ranged up to 100 nM within the control microatolls. The contribution of DFAAs to the nitrogen budget of P. damicornis constituted only a small fraction of the nitrogen potentially contributed by ammonium under field conditions. Even at the highest field concentrations measured during this study, DFAAs could contribute only similar or equal to 11.3% of the nitrogen demand of P. damicornis. This contribution, however, may be an important source of nitrogen when other sources such as ammonium are scarce or during periods when high concentrations of DFAAs become sporadically available (e.g. cell breakage during fish-grazing).
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"Published online: 15 Sep 2015."
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Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.
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This article analyses and discusses issues that pertain to the choice of relevant databases for assigning values to the components of evaluative likelihood ratio procedures at source level. Although several formal likelihood ratio developments currently exist, both case practitioners and recipients of expert information (such as judiciary) may be reluctant to consider them as a framework for evaluating scientific evidence in context. The recent ruling R v T and ensuing discussions in many forums provide illustrative examples for this. In particular, it is often felt that likelihood ratio-based reasoning amounts to an application that requires extensive quantitative information along with means for dealing with technicalities related to the algebraic formulation of these approaches. With regard to this objection, this article proposes two distinct discussions. In a first part, it is argued that, from a methodological point of view, there are additional levels of qualitative evaluation that are worth considering prior to focusing on particular numerical probability assignments. Analyses will be proposed that intend to show that, under certain assumptions, relative numerical values, as opposed to absolute values, may be sufficient to characterize a likelihood ratio for practical and pragmatic purposes. The feasibility of such qualitative considerations points out that the availability of hard numerical data is not a necessary requirement for implementing a likelihood ratio approach in practice. It is further argued that, even if numerical evaluations can be made, qualitative considerations may be valuable because they can further the understanding of the logical underpinnings of an assessment. In a second part, the article will draw a parallel to R v T by concentrating on a practical footwear mark case received at the authors' institute. This case will serve the purpose of exemplifying the possible usage of data from various sources in casework and help to discuss the difficulty associated with reconciling the depth of theoretical likelihood ratio developments and limitations in the degree to which these developments can actually be applied in practice.
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In disuse atrophied skeletal muscle, the staircase response is virtually absent and light chain phosphorylation does not occur. The purpose of the present study was to determine if staircase could be restored in atrophied muscle with continued absence of myosin light chain phosphorylation, by reducing what appears to be an otherwise enhanced calcium release. Control (untreated) and sham-operated female Sprague-Dawley rats were compared with animals after 2 weeks of complete inactivity induced by tetrodotoxin (TTX) application to the left sciatic nerve. In situ isometric contractile responses of rat gastrocnemius muscle were analyzed before and after administration of dantrolene sodium (DS), a drug which is known to inhibit Ca2+ release in skeletal muscle. Twitch active force (AF) was attenuated by DS from 2.2 ± 0.2 N, 2.7 ± 0.1 N and 2.4 ± 0.2 N to 0.77 ± 0.2 N, 1.05 ± 0.1 N and 1.01 ± 0.2 N in TTX (N = 5), sham (N = 11) and control (N = 7) muscles, respectively. Following dantrolene treatment, 10 s of 10-Hz stimulation increased AF to 1.32 ± 0.2 N, 1.52 ± 0.1 N and 1.45 ± 0.2 N for the TTX, sham and control groups, respectively, demonstrating a positive staircase response. Regulatory light chain (R-LC) phosphorylation was lower for TTX-treated (5.5 ± 5.5%) than for control (26.1 ± 5.3%) and sham (20.0 ± 5%) groups. There was no significant change from resting levels for any of the groups after DS treatment (P = 0.88). This study shows that treatment with dantrolene permits staircase in atrophied muscle as well as control muscle, by a mechanism which appears to be independent of R-LC phosphorylation.
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Hematological status in rainbow trout, Salmo gairdneri, was examined in relation to eight combinations of three environmental fa ctors; temperature (5°, 20°C), oxygen availability «35%, >70% saturation) and photoperiod (16L:8D, 8L:16D) and evaluated by 3-factor analysis of variance. Hemog l obin and hematocrit , indicators of oxygenc arrying capacity increased significantly at the higher temperature, following exposure to hypoxia and in relation to reduced light period. Significant variations in mean corpuscular hemoglobin concentration were not detected. The effects of temperature and oxygen availability were more pronounced than that of photoperiod which was generally masked. Although oxygen availability and photoperiod did not interact with temperature, the interaction of the former fac tors was significant. Elec trophoresis revealed twelve hemoglobin isomorphs. Relative concentration changes were found in re lation to the factors c onsidered with temperature>hypoxia>photoperiod. Howeve r , in terms of absolute concentration, effects were hypoxia>temperature>photoperiod. Photoperiod effects were again masked by temperature and (or) hypoxia. Red cell +2 l eve ls of [CI ] and [Mg ], critical elements in the hemoglobin-oxygen affinity regulating system, were also significantly altered. Red cell CI +2 was influenced only by temperature ; Mg by temper ature and oxygen. No photoperiod influence on either ions was observed. Under nominal 'summer' conditions, these changes point to the likelihood of increases in oxygen-c arrying c apac ity coupled with low Hb-02 affinity adjustments which would be expected to increase oxygen delivery rates to their more rapidly metabolising tissues.
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Grain legumes, such as peas (Pisum sativum L.), are known to be weak competitors against weeds when grown as the sole crop. In this study, the weed-suppression effect of pea–barley (Hordeum vulgare L.)intercropping compared to the respective sole crops was examined in organic field experiments across Western Europe (i.e., Denmark, the United Kingdom, France, Germany and Italy). Spring pea (P) and barley(B) were sown either as the sole crop, at the recommended plant density (P100 and B100, respectively), or in replacement (P50B50) or additive (P100B50)intercropping designs for three seasons (2003–2005). The weed biomass was three times higher under the pea sole crops than under both the intercrops and barley sole crops at maturity. The inclusion of joint experiments in several countries and various growing conditions showed that intercrops maintain a highly asymmetric competition over weeds, regardless of the particular weed infestation (species and productivity), the crop biomass or the soil nitrogen availability. The intercropping weed suppression was highly resilient, whereas the weed suppression in pea sole crops was lower and more variable. The pea–barley intercrops exhibited high levels of weed suppression, even with a low percentage of barley in the total biomass. Despite a reduced leaf area in the case of a low soil N availability, the barley sole crops and intercrops displayed high weed suppression, probably because of their strong competitive capability to absorb soil N. Higher soil N availabilities entailed increased leaf areas and competitive ability for light, which contributed to the overall competitive ability against weeds for all of the treatments. The contribution of the weeds in the total dry matter and soil N acquisition was higher in the pea sole crop than in the other treatments, in spite of the higher leaf areas in the pea crops.
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Lowland heath is an internationally important habitat type that has greatly declined in abundance throughout Western Europe. In recent years this has led to a growing interest in the restoration of heathland on agricultural land. This generally requires the use of chemical treatments to return soil chemical conditions to those appropriate for the support of heathland ecosystems. However, the potential for negative impacts on the environment due to the potential of these treatments to increase the availability of trace metals via raised soil acidity requires investigation. A large-scale field study investigated the effect of two chemical treatments used in heathland restoration, elemental sulphur and ferrous sulphate, on soil acidity and whether it is possible to predict the effect of the treatments on availability of two potentially toxic cations (Al and Cd) in the soil along with their subsequent accumulation in the shoots of the grass Agrostis capillaris. Results showed that both treatments decreased soil pH, but that only elemental sulphur produced a pH similar to heathland soil. The availability of Al, measured by extraction with 1 M ammonium nitrate, could not be predicted by soil pH, depth in the soil and total Al concentration in the soil. By contrast, availability of Cd could be predicted from these three variables. Concentrations of both Al and Cd in the shoots of A. capillaris showed no significant relationship with the extractable concentration in the soil. Results are discussed in light of the possible environmental impacts of the chemical restoration techniques.
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Buildings structures and surfaces are explicitly being used to grow plants, and these "urban plantings" are generally designed for aesthetic value. Urban plantings also have the potential to contribute significant "ecological values" by increasing urban habitat for animals such as arthropods and by increasing plant productivity. In this study, we evaluated how the provision of these additional ecological values is affected by plant species richness; the availability of essential resources for plants, such as water, light, space; and soil characteristics. We sampled 33 plantings located on the exterior of three buildings in the urban center of Brisbane, Australia (subtropical climatic region) over 2, 6 week sampling periods characterized by different temperature and rainfall conditions. Plant cover was estimated as a surrogate for productivity as destructive sampling of biomass was not possible. We measured weekly light levels (photosynthetically active radiation), plant CO2 assimilation, soil CO2 efflux, and arthropod diversity. Differences in plant cover were best explained by a three-way interaction of plant species richness, management water regime and sampling period. As the richness of plant species increased in a planter, productivity and total arthropod richness also increased significantly likely due to greater habitat heterogeneity and quality. Overall we found urban plantings can provide additional ecological values if essential resources are maintained within a planter such as water, light and soil temperature. Diverse urban plantings that are managed with these principles in mind can contribute to the attraction of diverse arthropod communities, and lead to increased plant productivity within a dense urban context.
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Resumo:
Intensification of land use in semi-natural hay meadows has resulted in a decrease in species diversity. This is often thought to be caused by the reduced establishment of plant species due to high competition for light under conditions of increased productivity. Sowing experiments in grasslands have found reliable evidence that diversity can also be constrained by seed availability, implying that processes influencing the production and persistence of seeds may be important for the functioning of ecosystems. So far, the effects of land-use intensification on the seed rain and the persistence of seeds in the soil have been unclear. We selected six pairs of extensively managed (Festuco-Brometea) and intensively managed (Arrhenatheretalia) grassland with traditional late cutting regimes across Switzerland and covering an annual productivity gradient in the range 176–1211 gm−2. In each grassland community, we estimated seed rain and seed bank using eight pooled seed-trap or topsoil samples of 89 cm2 in each of six plots representing an area of c. 150 m2. The seed traps were established in spring 2010 and collected simultaneously with soil cores after an exposure of c. three months. We applied the emergence method in a cold frame over eight months to estimate density of viable seeds. With community productivity reflecting land-use intensification, the density and species richness in the seed rain increased, while mean seed size diminished and the proportions of persistent seeds and of species with persistent seeds in the topsoil declined. Stronger limitation of seeds in extensively managed semi-natural grasslands can explain the fact that such grasslands are not always richer in species than more intensively managed ones.