Optimization of p-cycle protection schemes in optical networks

La survie des réseaux est un domaine d'étude technique très intéressant ainsi qu'une préoccupation critique dans la conception des réseaux. Compte tenu du fait que de plus en plus de données sont transportées à travers des réseaux de communication, une simple panne peut interrompre des millions d'utilisateurs et engendrer des millions de dollars de pertes de revenu. Les techniques de protection des réseaux consistent à fournir une capacité supplémentaire dans un réseau et à réacheminer les flux automatiquement autour de la panne en utilisant cette disponibilité de capacité. Cette thèse porte sur la conception de réseaux optiques intégrant des techniques de survie qui utilisent des schémas de protection basés sur les p-cycles. Plus précisément, les p-cycles de protection par chemin sont exploités dans le contexte de pannes sur les liens. Notre étude se concentre sur la mise en place de structures de protection par p-cycles, et ce, en supposant que les chemins d'opération pour l'ensemble des requêtes sont définis a priori. La majorité des travaux existants utilisent des heuristiques ou des méthodes de résolution ayant de la difficulté à résoudre des instances de grande taille. L'objectif de cette thèse est double. D'une part, nous proposons des modèles et des méthodes de résolution capables d'aborder des problèmes de plus grande taille que ceux déjà présentés dans la littérature. D'autre part, grâce aux nouveaux algorithmes, nous sommes en mesure de produire des solutions optimales ou quasi-optimales. Pour ce faire, nous nous appuyons sur la technique de génération de colonnes, celle-ci étant adéquate pour résoudre des problèmes de programmation linéaire de grande taille. Dans ce projet, la génération de colonnes est utilisée comme une façon intelligente d'énumérer implicitement des cycles prometteurs. Nous proposons d'abord des formulations pour le problème maître et le problème auxiliaire ainsi qu'un premier algorithme de génération de colonnes pour la conception de réseaux protegées par des p-cycles de la protection par chemin. L'algorithme obtient de meilleures solutions, dans un temps raisonnable, que celles obtenues par les méthodes existantes. Par la suite, une formulation plus compacte est proposée pour le problème auxiliaire. De plus, nous présentons une nouvelle méthode de décomposition hiérarchique qui apporte une grande amélioration de l'efficacité globale de l'algorithme. En ce qui concerne les solutions en nombres entiers, nous proposons deux méthodes heurisiques qui arrivent à trouver des bonnes solutions. Nous nous attardons aussi à une comparaison systématique entre les p-cycles et les schémas classiques de protection partagée. Nous effectuons donc une comparaison précise en utilisant des formulations unifiées et basées sur la génération de colonnes pour obtenir des résultats de bonne qualité. Par la suite, nous évaluons empiriquement les versions orientée et non-orientée des p-cycles pour la protection par lien ainsi que pour la protection par chemin, dans des scénarios de trafic asymétrique. Nous montrons quel est le coût de protection additionnel engendré lorsque des systèmes bidirectionnels sont employés dans de tels scénarios. Finalement, nous étudions une formulation de génération de colonnes pour la conception de réseaux avec des p-cycles en présence d'exigences de disponibilité et nous obtenons des premières bornes inférieures pour ce problème.

Decoupling of soil nutrient cycles as a function of aridity in global drylands

The biogeochemical cycles of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) are interlinked by primary production, respiration and decomposition in terrestrial ecosystems. It has been suggested that the C, N and P cycles could become uncoupled under rapid climate change because of the different degrees of control exerted on the supply of these elements by biological and geochemical processes. Climatic controls on biogeochemical cycles are particularly relevant in arid, semi-arid and dry sub-humid ecosystems (drylands) because their biological activity is mainly driven by water availability. The increase in aridity predicted for the twenty-first century in many drylands worldwide may therefore threaten the balance between these cycles, differentially affecting the availability of essential nutrients. Here we evaluate how aridity affects the balance between C, N and P in soils collected from 224 dryland sites from all continents except Antarctica. We find a negative effect of aridity on the concentration of soil organic C and total N, but a positive effect on the concentration of inorganic P. Aridity is negatively related to plant cover, which may favour the dominance of physical processes such as rock weathering, a major source of P to ecosystems, over biological processes that provide more C and N, such as litter decomposition. Our findings suggest that any predicted increase in aridity with climate change will probably reduce the concentrations of N and C in global drylands, but increase that of P. These changes would uncouple the C, N and P cycles in drylands and could negatively affect the provision of key services provided by these ecosystems.

Phytoplankton versus macrophyte contribution to primary production and biogeochemical cycles of a coastal mesotidal system. A modelling approach

This study presents an assessment of the contributions of various primary producers to the global annual production and N/P cycles of a coastal system, namely the Arcachon Bay, by means of a numerical model. This 3D model fully couples hydrodynamic with ecological processes and simulates nitrogen, silicon and phosphorus cycles as well as phytoplankton, macroalgae and seagrasses. Total annual production rates for the different components were calculated for different years (2005, 2007 and 2009) during a time period of drastic reduction in seagrass beds since 2005. The total demand of nitrogen and phosphorus was also calculated and discussed with regards to the riverine inputs. Moreover, this study presents the first estimation of particulate organic carbon export to the adjacent open ocean. The calculated annual net production for the Arcachon Bay (except microphytobenthos, not included in the model) ranges between 22,850 and 35,300 tons of carbon. The main producers are seagrasses in all the years considered with a contribution ranging from 56% to 81% of global production. According to our model, the -30% reduction in seagrass bed surface between 2005 and 2007, led to an approximate 55% reduction in seagrass production, while during the same period of time, macroalgae and phytoplankton enhanced their productions by about +83% and +46% respectively. Nonetheless, the phytoplankton production remains about eightfold higher than the macroalgae production. Our results also highlight the importance of remineralisation inside the Bay, since riverine inputs only fulfill at maximum 73% nitrogen and 13% phosphorus demands during the years 2005, 2007 and 2009. Calculated advection allowed a rough estimate of the organic matter export: about 10% of the total production in the bay was exported, originating mainly from the seagrass compartment, since most of the labile organic matter was remineralised inside the bay.

Groupage et protection du trafic dynamique dans les réseaux WDM

Avec les nouvelles technologies des réseaux optiques, une quantité de données de plus en plus grande peut être transportée par une seule longueur d'onde. Cette quantité peut atteindre jusqu’à 40 gigabits par seconde (Gbps). Les flots de données individuels quant à eux demandent beaucoup moins de bande passante. Le groupage de trafic est une technique qui permet l'utilisation efficace de la bande passante offerte par une longueur d'onde. Elle consiste à assembler plusieurs flots de données de bas débit en une seule entité de données qui peut être transporté sur une longueur d'onde. La technique demultiplexage en longueurs d'onde (Wavelength Division Multiplexing WDM) permet de transporter plusieurs longueurs d'onde sur une même fibre. L'utilisation des deux techniques : WDM et groupage de trafic, permet de transporter une quantité de données de l'ordre de terabits par seconde (Tbps) sur une même fibre optique. La protection du trafic dans les réseaux optiques devient alors une opération très vitale pour ces réseaux, puisqu'une seule panne peut perturber des milliers d'utilisateurs et engendre des pertes importantes jusqu'à plusieurs millions de dollars à l'opérateur et aux utilisateurs du réseau. La technique de protection consiste à réserver une capacité supplémentaire pour acheminer le trafic en cas de panne dans le réseau. Cette thèse porte sur l'étude des techniques de groupage et de protection du trafic en utilisant les p-cycles dans les réseaux optiques dans un contexte de trafic dynamique. La majorité des travaux existants considère un trafic statique où l'état du réseau ainsi que le trafic sont donnés au début et ne changent pas. En plus, la majorité de ces travaux utilise des heuristiques ou des méthodes ayant de la difficulté à résoudre des instances de grande taille. Dans le contexte de trafic dynamique, deux difficultés majeures s'ajoutent aux problèmes étudiés, à cause du changement continuel du trafic dans le réseau. La première est due au fait que la solution proposée à la période précédente, même si elle est optimisée, n'est plus nécessairement optimisée ou optimale pour la période courante, une nouvelle optimisation de la solution au problème est alors nécessaire. La deuxième difficulté est due au fait que la résolution du problème pour une période donnée est différente de sa résolution pour la période initiale à cause des connexions en cours dans le réseau qui ne doivent pas être trop dérangées à chaque période de temps. L'étude faite sur la technique de groupage de trafic dans un contexte de trafic dynamique consiste à proposer différents scénarios pour composer avec ce type de trafic, avec comme objectif la maximisation de la bande passante des connexions acceptées à chaque période de temps. Des formulations mathématiques des différents scénarios considérés pour le problème de groupage sont proposées. Les travaux que nous avons réalisés sur le problème de la protection considèrent deux types de p-cycles, ceux protégeant les liens (p-cycles de base) et les FIPP p-cycles (p-cycles protégeant les chemins). Ces travaux ont consisté d’abord en la proposition de différents scénarios pour gérer les p-cycles de protection dans un contexte de trafic dynamique. Ensuite, une étude sur la stabilité des p-cycles dans un contexte de trafic dynamique a été faite. Des formulations de différents scénarios ont été proposées et les méthodes de résolution utilisées permettent d’aborder des problèmes de plus grande taille que ceux présentés dans la littérature. Nous nous appuyons sur la méthode de génération de colonnes pour énumérer implicitement les cycles les plus prometteurs. Dans l'étude des p-cycles protégeant les chemins ou FIPP p-cycles, nous avons proposé des formulations pour le problème maître et le problème auxiliaire. Nous avons utilisé une méthode de décomposition hiérarchique du problème qui nous permet d'obtenir de meilleurs résultats dans un temps raisonnable. Comme pour les p-cycles de base, nous avons étudié la stabilité des FIPP p-cycles dans un contexte de trafic dynamique. Les travaux montrent que dépendamment du critère d'optimisation, les p-cycles de base (protégeant les liens) et les FIPP p-cycles (protégeant les chemins) peuvent être très stables.

Domain/Multi-Domain Protection and Provisioning in Optical Networks

L’évolution récente des commutateurs de sélection de longueurs d’onde (WSS -Wavelength Selective Switch) favorise le développement du multiplexeur optique d’insertionextraction reconfigurable (ROADM - Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers) à plusieurs degrés sans orientation ni coloration, considéré comme un équipement fort prometteur pour les réseaux maillés du futur relativement au multiplexage en longueur d’onde (WDM -Wavelength Division Multiplexing ). Cependant, leur propriété de commutation asymétrique complique la question de l’acheminement et de l’attribution des longueur d’ondes (RWA - Routing andWavelength Assignment). Or la plupart des algorithmes de RWA existants ne tiennent pas compte de cette propriété d’asymétrie. L’interruption des services causée par des défauts d’équipements sur les chemins optiques (résultat provenant de la résolution du problème RWA) a pour conséquence la perte d’une grande quantité de données. Les recherches deviennent ainsi incontournables afin d’assurer la survie fonctionnelle des réseaux optiques, à savoir, le maintien des services, en particulier en cas de pannes d’équipement. La plupart des publications antérieures portaient particulièrement sur l’utilisation d’un système de protection permettant de garantir le reroutage du trafic en cas d’un défaut d’un lien. Cependant, la conception de la protection contre le défaut d’un lien ne s’avère pas toujours suffisante en termes de survie des réseaux WDM à partir de nombreux cas des autres types de pannes devenant courant de nos jours, tels que les bris d’équipements, les pannes de deux ou trois liens, etc. En outre, il y a des défis considérables pour protéger les grands réseaux optiques multidomaines composés de réseaux associés à un domaine simple, interconnectés par des liens interdomaines, où les détails topologiques internes d’un domaine ne sont généralement pas partagés à l’extérieur. La présente thèse a pour objectif de proposer des modèles d’optimisation de grande taille et des solutions aux problèmes mentionnés ci-dessus. Ces modèles-ci permettent de générer des solutions optimales ou quasi-optimales avec des écarts d’optimalité mathématiquement prouvée. Pour ce faire, nous avons recours à la technique de génération de colonnes afin de résoudre les problèmes inhérents à la programmation linéaire de grande envergure. Concernant la question de l’approvisionnement dans les réseaux optiques, nous proposons un nouveau modèle de programmation linéaire en nombres entiers (ILP - Integer Linear Programming) au problème RWA afin de maximiser le nombre de requêtes acceptées (GoS - Grade of Service). Le modèle résultant constitue celui de l’optimisation d’un ILP de grande taille, ce qui permet d’obtenir la solution exacte des instances RWA assez grandes, en supposant que tous les noeuds soient asymétriques et accompagnés d’une matrice de connectivité de commutation donnée. Ensuite, nous modifions le modèle et proposons une solution au problème RWA afin de trouver la meilleure matrice de commutation pour un nombre donné de ports et de connexions de commutation, tout en satisfaisant/maximisant la qualité d’écoulement du trafic GoS. Relativement à la protection des réseaux d’un domaine simple, nous proposons des solutions favorisant la protection contre les pannes multiples. En effet, nous développons la protection d’un réseau d’un domaine simple contre des pannes multiples, en utilisant les p-cycles de protection avec un chemin indépendant des pannes (FIPP - Failure Independent Path Protecting) et de la protection avec un chemin dépendant des pannes (FDPP - Failure Dependent Path-Protecting). Nous proposons ensuite une nouvelle formulation en termes de modèles de flots pour les p-cycles FDPP soumis à des pannes multiples. Le nouveau modèle soulève un problème de taille, qui a un nombre exponentiel de contraintes en raison de certaines contraintes d’élimination de sous-tour. Par conséquent, afin de résoudre efficacement ce problème, on examine : (i) une décomposition hiérarchique du problème auxiliaire dans le modèle de décomposition, (ii) des heuristiques pour gérer efficacement le grand nombre de contraintes. À propos de la protection dans les réseaux multidomaines, nous proposons des systèmes de protection contre les pannes d’un lien. Tout d’abord, un modèle d’optimisation est proposé pour un système de protection centralisée, en supposant que la gestion du réseau soit au courant de tous les détails des topologies physiques des domaines. Nous proposons ensuite un modèle distribué de l’optimisation de la protection dans les réseaux optiques multidomaines, une formulation beaucoup plus réaliste car elle est basée sur l’hypothèse d’une gestion de réseau distribué. Ensuite, nous ajoutons une bande pasiv sante partagée afin de réduire le coût de la protection. Plus précisément, la bande passante de chaque lien intra-domaine est partagée entre les p-cycles FIPP et les p-cycles dans une première étude, puis entre les chemins pour lien/chemin de protection dans une deuxième étude. Enfin, nous recommandons des stratégies parallèles aux solutions de grands réseaux optiques multidomaines. Les résultats de l’étude permettent d’élaborer une conception efficace d’un système de protection pour un très large réseau multidomaine (45 domaines), le plus large examiné dans la littérature, avec un système à la fois centralisé et distribué.

Impact of successive sugarcane harvests and trash management practices on soil microbiological properties

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ecosystem Structure and Function Still Altered Two Decades After Short-Term Fertilization of a Seagrass Meadow

An oligotrophic phosphorus (P) limited seagrass ecosystem in Florida Bay was experimentally fertilized in a unique way. Perches were installed to encourage seabirds to roost and deliver an external source of nutrients via defecation. Two treatments were examined: (1) a chronic 23-year fertilization and (2) an earlier 28-month fertilization that was discontinued when the chronic treatment was initiated. Because of the low mobility of P in carbonate sediments, we hypothesized long-term changes to ecosystem structure and function in both treatments. Structural changes in the chronic treatment included a shift in the dominant seagrass species from Thalassia testudinum to Halodule wrightii, large increases in epiphytic biomass and sediment chlorophyll-a, and a decline in species richness. Functional changes included increased benthic metabolism and quantum efficiency. Initial changes in the 28-month fertilization were similar, but after 23 years of nutrient depuration T. testudinum has reestablished itself as the dominant species. However, P remains elevated in the sediment and H. wrightii has maintained a presence. Functionally the discontinued treatment remains altered. Biomass exceeds that in the chronic treatment and indices of productivity, elevated relative to control, are not different from the chronic fertilization. Cessation of nutrient loading has resulted in a superficial return to the pre-disturbance character of the community, but due to the nature of P cycles functional changes persist.

Nitrogen and phosphorus transformations in fixed-film biofilters subjected to aeration/no-aeration cycles

Despite recent developments in fixed-film combined biological nutrients removal (BNR) technology; fixed-film systems (i.e., biofilters), are still at the early stages of development and their application has been limited to a few laboratory-scale experiments. Achieving enhanced biological phosphorus removal in fixed-film systems requires exposing the micro-organisms and the waste stream to alternating anaerobic/aerobic or anaerobic/anoxic conditions in cycles. The concept of cycle duration (CD) as a process control parameter is unique to fixed-film BNR systems, has not been previously investigated, and can be used to optimise the performance of such systems. The CD refers to the elapsed time before the biomass is re-exposed to the same environmental conditions in cycles. Fixed-film systems offer many advantages over suspended growth systems such as reduced operating costs, simplicity of operation, absence of sludge recycling problems, and compactness. The control of nutrient discharges to water bodies, improves water quality, fish production, and allow water reuse. The main objective of this study was to develop a fundamental understanding of the effect of CD on the transformations of nutrients in fixed-film biofilter systems subjected to alternating aeration I no-aeration cycles A fixed-film biofilter system consisting of three up-flow biofilters connected in series was developed and tested. The first and third biofilters were operated in a cyclic mode in which the biomass was subjected to aeration/no-aeration cycles. The influent wastewater was simulated aquaculture whose composition was based on actual water quality parameters of aquacuture wastewater from a prawn grow-out facility. The influent contained 8.5 - 9:3 mg!L a111monia-N, 8.5- 8.7 mg/L phosphate-P, and 45- 50 mg!L acetate. Two independent studies were conducted at two biofiltration rates to evaluate and confirm the effect of CD on nutrient transformations in the biofilter system for application in aquaculture: A third study was conducted to enhance denitrification in the system using an external carbon- source at a rate varying from 0-24 ml/min. The CD was varied in the range of0.25- 120 hours for the first two studies and fixed at 12 hours for the third study. This study identified the CD as an important process control parameter that can be used to optimise the performance of full-scale fixed-film systems for BNR which represents a novel contribution in this field of research. The CD resulted in environmental conditions that inhibited or enhanced nutrient transformations. The effect of CD on BNR in fixed-film systems in terms of phosphorus biomass saturation and depletion has been established. Short CDs did not permit the establishment of anaerobic activity in the un-aerated biofilter and, thus, inhibited phosphorus release. Long CDs resulted in extended anaerobic activity and, thus, resulted in active phosphorus release. Long CDs, however, resulted in depleting the biomass phosphorus reservoir in the releasing biofilter and saturating the biomass phosphorus reservoir in the up-taking biofilter in the cycle. This phosphorus biomass saturation/depletion phenomenon imposes a practical limit on how short or long the CD can be. The length of the CD should be somewhere just before saturation or depletion occur and for the system tested, the optimal CD was 12 hours for the biofiltration rates tested. The system achieved limited net phosphorus removal due to the limited sludge wasting and lack of external carbon supply during phosphorus uptake. The phosphorus saturation and depletion reflected the need to extract phosphorus from the phosphorus-rich micro-organisms, for example, through back-washing. The major challenges of achieving phosphorus removal in the system included: (I) overcoming the deterioration in the performance of the system during the transition period following the start of each new cycle; and (2) wasting excess phosphorus-saturated biomass following the aeration cycle. Denitrification occurred in poorly aerated sections of the third biofilter and generally declined as the CD increased and as the time progressed in the individual cycle. Denitrification and phosphorus uptake were supplied by an internal organic carbon source, and the addition of an external carbon source (acetate) to the third biofilter resulted in improved denitrification efficiency in the system from 18.4 without supplemental carbon to 88.7% when the carbon dose reached 24 mL/min The removal of TOC and nitrification improved as the CD increased, as a result of the reduction in the frequency of transition periods between the cycles. A conceptual design of an effective fixed-film BNR biofilter system for the treatment of the influent simulated aquaculture wastewater was proposed based on the findings of the study.

History behind the IVF egg: Are women's comprehensive histories associated with the number of eggs collected, or fertilised normally, from repeated IVF cycles? [abstract]

Most studies of in vitro fertilisation (IVF) outcomes use cycle-based data and fail to account for women who use repeated IVF cycles. The objective of this study was to examine the association between the number of eggs collected (EC) and the percentage fertilised normally, and women’s self-reported medical, personal and social histories. This study involved a crosssectional survey of infertile women (aged 27-46 years) recruited from four privately-owned fertility clinics located in major cities of Australia. Regression modeling was used to estimate the mean EC and mean percentage of eggs fertilised normally: adjusted for age at EC. Appropriate statistical methods were used to take account of repeated IVF cycles by the same women. Among 121 participants who returned the survey and completed 286 IVF cycles, the mean age at EC was 35.2 years (SD 4.5). Women’s age at EC was strongly associated with the number of EC: <30 years, 11.7 EC; 30.0-< 35 years, 10.6 EC; 35.0-<40.0 years, 7.3 EC; 40.0+ years, 8.1 EC; p<.0001. Prolonged use of oral contraceptives was associated with lower numbers of EC: never used, 14.6 EC; 0-2 years, 11.7 EC; 3-5 years, 8.5 EC; 6þ years, 8.2 EC; p=.04. Polycystic ovary syndrome (PCOS) was associated with more EC: have PCOS, 11.5 EC; no, 8.3 EC; p=.01. Occupational exposures may be detrimental to normal fertilisation: professional roles, 58.8%; trade and service roles, 51.8%; manual and other roles, 63.3%; p=.02. In conclusion, women’s age remains the most significant characteristic associated with EC but not the percentage of eggs fertilised normally.

TUNEL analysis of DNA fragmentation in mouse unfertilized oocytes : the effect of microorganisms within human follicular fluid collected during IVF cycles

Recently we reported the presence of bacteria within follicular fluid. Previous studies have reported that DNA fragmentation in human spermatozoa after in vivo or in vitro incubation with bacteria results in early embryo demise and a reduced rate of ongoing pregnancy, but the effect of bacteria on oocytes is unknown. This study examined the DNA within mouse oocytes after 12 hours’ incubation within human follicular fluids (n = 5), which were collected from women undergoing in vitro fertilization (IVF) treatment. Each follicular fluid sample was cultured to detect the presence of bacteria. Terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) was used to label DNA fragmentation in ovulated, non-fertilized mouse oocytes following in vitro incubation in human follicular fluid. The bacteria Streptococcus anginosus and Peptoniphilus spp., Lactobacillus gasseri (low-dose), L. gasseri (high-dose), Enterococcus faecalis, or Propionibacterium acnes were detected within the follicular fluids. The most severe DNA fragmentation was observed in oocytes incubated in the follicular fluids containing P. acnes or L. gasseri (high-dose). No DNA fragmentation was observed in the mouse oocytes incubated in the follicular fluid containing low-dose L. gasseri or E. faecalis. Low human oocyte fertilization rates (<29%) were associated with extensive fragmentation in mouse oocytes (80–100%). Bacteria colonizing human follicular fluid in vivo may cause DNA fragmentation in mouse oocytes following 12 h of in vitro incubation. Follicular fluid bacteria may result in poor quality oocytes and/or embryos, leading to poor IVF outcomes.

Inheritance of resistance to root-lesion nematodes (Pratylenchus thornei and P. neglectus) in five doubled-haploid populations of wheat

Nematode species Pratylenchus thornei and P. neglectus are the two most important root-lesion nematodes affecting wheat (Triticum aestivum L.) and other grain crops in Australia. For practical plant breeding, it will be valuable to know the mode of inheritance of resistance and whether the same set of genes confer resistance to both species. We evaluated reactions to P. thornei and P. neglectus of glasshouse-inoculated plants of five doubled-haploid populations derived from five resistant synthetic hexpaloid wheat lines, each crossed to the susceptible Australian wheat cultivar Janz. For each cross we determined genetic variance, heritability and minimum number of effective resistance genes for each nematode species. Distributions of nematode numbers for both species were continuous for all doubled-haploid populations. Heritabilities were high and the resistances were controlled by 4-7 genes. There was no genetic correlation between resistance to P. thornei and to P. neglectus in four of the populations and a significant but low correlation in one. Therefore, resistances to P. thornei and to P. neglectus are probably inherited quantitatively and independently in four of these synthetic hexaploid wheat populations, with the possibility of at least one genetic factor contributing to resistance to both species in one of the populations. Parents with the greatest level of resistance will be the best to use as donor parents to adapted cultivars, and selection of resistance to both species in early generations will be optimal to carry resistance through successive cycles of inbreeding to produce resistant cultivars for release.

On-farm Campylobacter and Escherichia coli in commercial broiler chickens: Re-used bedding does not influence Campylobacter emergence and levels across sequential farming cycles

Limitations in quality bedding material have resulted in the growing need to re-use litter during broiler farming in some countries, which can be of concern from a food-safety perspective. The aim of this study was to compare the Campylobacter levels in ceca and litter across three litter treatments under commercial farming conditions. The litter treatments were (a) the use of new litter after each farming cycle; (b) an Australian partial litter re-use practice; and (c) a full litter re-use practice. The study was carried out on two farms over two years (Farm 1, from 2009–2010 and Farm 2, from 2010–2011), across three sheds (35,000 to 40,000 chickens/shed) on each farm, adopting three different litter treatments across six commercial cycles. A random sampling design was adopted to test litter and ceca for Campylobacter and Escherichia coli, prior to commercial first thin-out and final pick-up. Campylobacter levels varied little across litter practices and farming cycles on each farm and were in the range of log 8.0–9.0 CFU/g in ceca and log 4.0–6.0 MPN/g for litter. Similarly the E. coli in ceca were ∼log 7.0 CFU/g. At first thin-out and final pick-up, the statistical analysis for both litter and ceca showed that the three-way interaction (treatments by farms by times) was highly significant (P < 0.01), indicating that the patterns of Campylobacter emergence/presence across time vary between the farms, cycles and pickups. The emergence and levels of both organisms were not influenced by litter treatments across the six farming cycles on both farms. Either C. jejuni or C. coli could be the dominant species across litter and ceca, and this phenomenon could not be attributed to specific litter treatments. Irrespective of the litter treatments in place, cycle 2 on Farm 2 remained campylobacter-free. These outcomes suggest that litter treatments did not directly influence the time of emergence and levels of Campylobacter and E. coli during commercial farming.

The fabric of transcultural collaboration: Interweaving the traditional Korean vocal form of p'ansori and the contemporary Japanese dance form of butoh in a transculturally Australian context

This practice-led research investigated the negotiation processes informing effective models of transcultural collaboration. In a creative project interweaving the image-based physicality of the Japanese dance form of butoh with the traditional Korean vocal style of p'ansori, a series of creative development cycles were undertaken with a team of artists from Australia and Korea, culminating in Deluge, a work of physical theatre. The development of interventions at 'sites of transcultural potential' resulted in improvements to the negotiation of interpersonal relationships and assisted in the emergence of a productive working environment in transculturally collaborative artistic practice.

Substance flow analysis in Finland : Four case studies on N and P flows

Nitrogen (N) and phosphorus (P) are essential elements for all living organisms. However, in excess, they contribute to several environmental problems such as aquatic and terrestrial eutrophication. Globally, human action has multiplied the volume of N and P cycling since the onset of industrialization. The multiplication is a result of intensified agriculture, increased energy consumption and population growth. Industrial ecology (IE) is a discipline, in which human interaction with the ecosystems is investigated using a systems analytical approach. The main idea behind IE is that industrial systems resemble ecosystems, and, like them, industrial systems can then be described using material, energy and information flows and stocks. Industrial systems are dependent on the resources provided by the biosphere, and these two cannot be separated from each other. When studying substance flows, the aims of the research from the viewpoint of IE can be, for instance, to elucidate the ways how the cycles of a certain substance could be more closed and how the flows of a certain substance could be decreased per unit of production (= dematerialization). In Finland, N and P are studied widely in different ecosystems and environmental emissions. A holistic picture comparing different societal systems is, however, lacking. In this thesis, flows of N and P were examined in Finland using substance flow analysis (SFA) in the following four subsystems: I) forest industry and use of wood fuels, II) food production and consumption, III) energy, and IV) municipal waste. A detailed analysis at the end of the 1990s was performed. Furthermore, historical development of the N and P flows was investigated in the energy system (III) and the municipal waste system (IV). The main research sources were official statistics, literature, monitoring data, and expert knowledge. The aim was to identify and quantify the main flows of N and P in Finland in the four subsystems studied. Furthermore, the aim was to elucidate whether the nutrient systems are cyclic or linear, and to identify how these systems could be more efficient in the use and cycling of N and P. A final aim was to discuss how this type of an analysis can be used to support decision-making on environmental problems and solutions. Of the four subsystems, the food production and consumption system and the energy system created the largest N flows in Finland. For the creation of P flows, the food production and consumption system (Paper II) was clearly the largest, followed by the forest industry and use of wood fuels and the energy system. The contribution of Finland to N and P flows on a global scale is low, but when compared on a per capita basis, we are one of the largest producers of these flows, with relatively high energy and meat consumption being the main reasons. Analysis revealed the openness of all four systems. The openness is due to the high degree of internationality of the Finnish markets, the large-scale use of synthetic fertilizers and energy resources and the low recycling rate of many waste fractions. Reduction in the use of fuels and synthetic fertilizers, reorganization of the structure of energy production, reduced human intake of nutrients and technological development are crucial in diminishing the N and P flows. To enhance nutrient recycling and replace inorganic fertilizers, recycling of such wastes as wood ash and sludge could be promoted. SFA is not usually sufficiently detailed to allow specific recommendations for decision-making to be made, but it does yield useful information about the relative magnitude of the flows and may reveal unexpected losses. Sustainable development is a widely accepted target for all human action. SFA is one method that can help to analyse how effective different efforts are in leading to a more sustainable society. SFA's strength is that it allows a holistic picture of different natural and societal systems to be drawn. Furthermore, when the environmental impact of a certain flow is known, the method can be used to prioritize environmental policy efforts.