Redundancy and Observability Analysis of Conventional and PMU Measurements

This letter shows that the matrix can be used for redundancy and observability analysis of metering systems composed of PMU measurements and conventional measurements (power and voltage magnitude measurements). The matrix is obtained via triangular factorization of the Jacobian matrix. Observability analysis and restoration is carried out during the triangular factorization of the Jacobian matrix, and the redundancy analysis is made exploring the matrix structure. As a consequence, the matrix can be used for metering system planning considering conventional and PMU measurements. These features of the matrix will be outlined and illustrated by numerical examples.

Higher PUFA and omega-3 PUFA, CLA, α-tocopherol and iron, but lower iodine and selenium concentrations in organic milk: a systematic literature review and meta- and redundancy analyses

Demand for organic milk is partially driven by consumer perceptions that it is more nutritious. However, there is still considerable uncertainty over whether the use of organic production standards affects milk quality. Here we report results of meta-analyses based on 170 published studies comparing the nutrient content of organic and conventional bovine milk. There were no significant differences in total SFA and MUFA concentrations between organic and conventional milk. However, concentrations of total PUFA and n-3 PUFA were significantly higher in organic milk, by an estimated 7 (95 % CI −1, 15) % and 56 (95 % CI 38, 74) %, respectively. Concentrations of α-linolenic acid (ALA), very long-chain n-3 fatty acids (EPA+DPA+DHA) and conjugated linoleic acid were also significantly higher in organic milk, by an 69 (95 % CI 53, 84) %, 57 (95 % CI 27, 87) % and 41 (95 % CI 14, 68) %, respectively. As there were no significant differences in total n-6 PUFA and linoleic acid (LA) concentrations, the n-6:n-3 and LA:ALA ratios were lower in organic milk, by an estimated 71 (95 % CI −122, −20) % and 93 (95 % CI −116, −70) %. It is concluded that organic bovine milk has a more desirable fatty acid composition than conventional milk. Meta-analyses also showed that organic milk has significantly higher α-tocopherol and Fe, but lower I and Se concentrations. Redundancy analysis of data from a large cross-European milk quality survey indicates that the higher grazing/conserved forage intakes in organic systems were the main reason for milk composition differences.

Functional Redundancy and Complementarities of Seed Dispersal by the Last Neotropical Megafrugivores

Background: Functional redundancy has been debated largely in ecology and conservation, yet we lack detailed empirical studies on the roles of functionally similar species in ecosystem function. Large bodied frugivores may disperse similar plant species and have strong impact on plant recruitment in tropical forests. The two largest frugivores in the neotropics, tapirs (Tapirus terrestris) and muriquis (Brachyteles arachnoides) are potential candidates for functional redundancy on seed dispersal effectiveness. Here we provide a comparison of the quantitative, qualitative and spatial effects on seed dispersal by these megafrugivores in a continuous Brazilian Atlantic forest. Methodology/Principal Findings: We found a low overlap of plant species dispersed by both muriquis and tapirs. A group of 35 muriquis occupied an area of 850 ha and dispersed 5 times more plant species, and 13 times more seeds than 22 tapirs living in the same area. Muriquis dispersed 2.4 times more seeds in any random position than tapirs. This can be explained mainly because seed deposition by muriquis leaves less empty space than tapirs. However, tapirs are able to disperse larger seeds than muriquis and move them into sites not reached by primates, such as large forest gaps, open areas and fragments nearby. Based on published information we found 302 plant species that are dispersed by at least one of these megafrugivores in the Brazilian Atlantic forest. Conclusions/Significance: Our study showed that both megafrugivores play complementary rather than redundant roles as seed dispersers. Although tapirs disperse fewer seeds and species than muriquis, they disperse larger-seeded species and in places not used by primates. The selective extinction of these megafrugivores will change the spatial seed rain they generate and may have negative effects on the recruitment of several plant species, particularly those with large seeds that have muriquis and tapirs as the last living seed dispersers. © 2013 Bueno et al.

A comparative analysis reveals weak relationships between ecological factors and beta diversity of stream insect metacommunities at two spatial levels

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Calcareous dinoflagellate cysts analysis of sediment cores from the Equatorial South Atlantic Ocean

An overview is presented of the current state of knowledge on paleo-ecological aspects of calcareous dinoflagellate resting cysts. Apart from literature-based information, a discussion of new results is also provided from Equatorial Atlantic surface plankton samples, surface sediment samples and Late Quaternary sediments from two gravity cores. With the aid of redundancy analysis statistics, variations in the calcareous cyst content of both cores are correlated to variations in total organic carbon (TOC). On a global scale, the calcareous cyst distribution in bottom sediments varies with latitude and inshore-offshore gradients. In the Equatorial Atlantic Ocean, enhanced calcareous cyst production can be observed in regions and time intervals with stratified, oligotrophic conditions in the upper water masses.

Organic-walled dinoflagellate cysts and environmental analysis of surface sediments from the Northwest African upwelling area

In order to examine the spatial distribution of organic-walled dinoflagellate cysts (dinocysts) in recent sediments related to environmental conditions in the water column, thirty-two surface sediment samples from the NW African upwelling region (20-32°N) were investigated. Relative abundances of the dinocyst species show distinct regional differences allowing the separation of four hydrographic regimes. (1) In the area off Cape Ghir, which is characterized by most seasonal upwelling and river discharge, Lingulodinium machaerophorum strongly dominates the associations which are additionally characterized by cysts of Gymnodinium nolleri, cysts of Polykrikos kofoidii and cysts of Polykrikos schwartzii. (2) Off Cape Yubi, a region with increasing perennial upwelling, L. machaerophorum, Brigantedinium spp., species of the genus Impagidinium and cysts of Protoperidinium stellatum occur in highest relative abundances. (3) In coastal samples between Cape Ghir and Cape Yubi, Gymnodinium catenatum, species of the genus Impagidinium, Nematosphaeropsis labyrinthus, Operculodinium centrocarpum, cysts of P. stellatum and Selenopemphix nephroides determine the species composition. (4) Off Cape Blanc, where upwelling prevails perennially, and at offshore sites, heterotrophic dinocyst species show highest relative abundances. A Redundancy Analysis reveals fluvial mud, sea surface temperature and the depth of the mixed layer in boreal spring (spring) as the most important parameters relating to the dinocyst species association. Dinocyst accumulation rates were calculated for a subset of samples using well-constrained sedimentation rates. Highest accumulation rates with up to almost 80.000 cysts cm**-2 ky**-1 were found off Cape Ghir and Cape Yubi reflecting their eutrophic upwelling filaments. A Redundancy Analysis gives evidence that primary productivity and the input of fluvial mud are mostly related to the dinocyst association. By means of accumulation rate data, quantitative cyst production of individual species can be considered independently from the rest of the association, allowing autecological interpretations. We show that a combined interpretation of relative abundances and accumulation rates of dinocysts can lead to a better understanding of the productivity conditions off NW Africa.

Diversity and identification of methanogenic archaea and sulphate-reducing bacteria in sediments from a pristine tropical mangrove

Mangrove sediments are anaerobic ecosystems rich in organic matter. This environment is optimal for anaerobic microorganisms, such as sulphate-reducing bacteria and methanogenic archaea, which are responsible for nutrient cycling. In this study, the diversity of these two functional guilds was evaluated in a pristine mangrove forest using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and clone library sequencing in a 50 cm vertical profile sampled every 5.0 cm. DGGE profiles indicated that both groups presented higher richness in shallow samples (0-30 cm) with a steep decrease in richness beyond that depth. According to redundancy analysis, this alteration significantly correlated with a decrease in the amount of organic matter. Clone library sequencing indicated that depth had a strong effect on the selection of dissimilatory sulphate reductase (dsrB) operational taxonomic units (OTUs), as indicated by the small number of shared OTUs found in shallow (0.0 cm) and deep (40.0 cm) libraries. On the other hand, methyl coenzyme-M reductase (mcrA) libraries indicated that most of the OTUs found in the shallow library were present in the deep library. These results show that these two guilds co-exist in these mangrove sediments and indicate important roles for these organisms in nutrient cycling within this ecosystem.

Changes in the genetic structure of Bacteria and microbial activity in an agricultural soil amended with tannery sludge

The application of tannery sludge to soils is a form of recycling; however, few studies have examined the impacts of this practice on soil microbial properties. We studied effects of two applications (2006 and 2007) of tannery sludge (with a low chromium content) on the structure of the bacterial community and on the microbial activity of soils. We fertilized an agricultural area in Rolandia, Parana state, Brazil with different doses of sludge based on total N content, which ranged from 0 to 1200 kg N ha(-1). Sludge remained on the soil surface for three months before being plowed. Soils were sampled seven times during the experiment. Bacterial community structure, assessed by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), was modified by the application of tannery sludge. Soon after the first application, there was clear separation between the bacterial communities in different treatments, such that each dose of sludge was associated with a specific community. These differences remained until 300 days after application and also after the second sludge application, but 666 days after the beginning of the experiment no differences were found in the bacterial communities of the lowest doses and the control. The principal response curve (PRC) analysis showed that the first sludge application strongly stimulated biological activity even 300 days after application. The second application also stimulated activity, but at a lower magnitude and for a shorter time, given that 260 days after the second application there was no difference in biological activity among treatments. PRC also showed that the properties most influenced by the application of tannery sludge were enzymatic activities related to N cycling (asparaginase and urease). The redundancy analysis (RDA) showed that tannery sludge`s influence on microbial activity is mainly related to increases in inorganic N and soil pH. Results showed that changes in the structure of the bacterial community in the studied soils were directly related to changes of their biological activity. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The bacterial diversity in a Brazilian non-disturbed mangrove sediment

The bacterial diversity present in sediments of a well-preserved mangrove in Ilha do Cardoso, located in the extreme south of So Paulo State coastline, Brazil, was assessed using culture-independent molecular approaches (denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and analysis of 166 sequences from a clone library). The data revealed a bacterial community dominated by Alphaproteobacteria (40.36% of clones), Gammaproteobacteria (19.28% of clones) and Acidobacteria (27.71% of clones), while minor components of the assemblage were affiliated to Betaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria and Bacteroidetes. The clustering and redundancy analysis (RDA) based on DGGE were used to determine factors that modulate the diversity of bacterial communities in mangroves, such as depth, seasonal fluctuations, and locations over a transect area from the sea to the land. Profiles of specific DGGE gels showed that both dominant (`universal` Bacteria and Alphaproteobacteria) and low-density bacterial communities (Betaproteobacteria and Actinobacteria) are responsive to shifts in environmental factors. The location within the mangrove was determinant for all fractions of the community studied, whereas season was significant for Bacteria, Alphaproteobacteria, and Betaproteobacteria and sample depth determined the diversity of Alphaproteobacteria and Actinobacteria.

Fuzzy coding in constrained ordinations

Canonical correspondence analysis and redundancy analysis are two methods of constrained ordination regularly used in the analysis of ecological data when several response variables (for example, species abundances) are related linearly to several explanatory variables (for example, environmental variables, spatial positions of samples). In this report I demonstrate the advantages of the fuzzy coding of explanatory variables: first, nonlinear relationships can be diagnosed; second, more variance in the responses can be explained; and third, in the presence of categorical explanatory variables (for example, years, regions) the interpretation of the resulting triplot ordination is unified because all explanatory variables are measured at a categorical level.

Spatial variation of dung beetle assemblages associated with forest structure in remnants of southern Brazilian Atlantic Forest

ABSTRACT The Brazilian Atlantic Forest is one of the world's biodiversity hotspots, and is currently highly fragmented and disturbed due to human activities. Variation in environmental conditions in the Atlantic Forest can influence the distribution of species, which may show associations with some environmental features. Dung beetles (Coleoptera: Scarabaeinae) are insects that act in nutrient cycling via organic matter decomposition and have been used for monitoring environmental changes. The aim of this study is to identify associations between the spatial distribution of dung beetle species and Atlantic Forest structure. The spatial distribution of some dung beetle species was associated with structural forest features. The number of species among the sampling sites ranged widely, and few species were found in all remnant areas. Principal coordinates analysis indicated that species composition, abundance and biomass showed a spatially structured distribution, and these results were corroborated by permutational multivariate analysis of variance. The indicator value index and redundancy analysis showed an association of several dung beetle species with some explanatory environmental variables related to Atlantic Forest structure. This work demonstrated the existence of a spatially structured distribution of dung beetles, with significant associations between several species and forest structure in Atlantic Forest remnants from Southern Brazil.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Bioindicators of soil quality in coffee organic cultivation systems

The objective of this work was to assess the effect of different coffee organic cultivation systems on chemical and biological soil characteristics, in different seasons of the year. The following systems were evaluated: coffee intercropped with one (CJ1), two (CJ2) or three (CJ3) pigeon pea (Cajanus cajan) alleys; coffee planted under full sun (CS); area planted with sweet pepper and snap bean in a conventional tillage system (AC); and secondary forest area (FFR). Row spacing in CJ1, CJ2, CJ3 and CS was 2.0x1.0, 2.8x1.0, 3.6x1.0, and 2.8x1.0 m, respectively. Soil samples were collected at 10-cm depth, during the four seasons of the year. The results were subjected to analysis of variance, principal component analysis, and redundancy analysis. There was an increase in edaphic macrofauna, soil basal respiration, and microbial quotient in the summer. Total macrofauna density was greater in CJ2 followed by CJ3, CS, CJ1, AC and FFR; Coleoptera, Formicidae, and Isoptera were the most abundant groups. There are no significant differences among the areas for soil basal respiration, and the metabolic quotient is higher in CJ1, CJ3, and FFR. Microbial biomass carbon and the contents of K, pH, Ca+Mg, and P show greater values in AC.

Land use changes, landscape ecology and their socioeconomic driving forces in the Spanish Mediterranean coast (the Maresme County, 1850-2005)

[cat] Utilitzem un conjunt de mètriques del paisatge per estudiar l'evolució a llarg termini seguida en una típica zona costanera del Mediterrani des de 1850 fins a 2005, que mostren una greu deterioració del medi ambient entre 1950 i 2005. Les principals forces motores d'aquesta degradació del paisatge han estat el creixement urbà experimentat a les antigues zones agrícoles situades a les planes litorals, juntament amb l'abandonament i la reforestació dels vessants dels pujols interceptats per àrees residencials de baixa densitat, carreteres i altres infraestructures lineals. Duem a terme una anàlisi estadística de redundància (RDA) amb la finalitat d'identificar els que considerem com alguns agents rectors socioeconòmics i polítics d'última instància d'aquests impactes ambientals. Els resultats confirmen les nostres hipòtesis interpretatives, que són que: 1) els canvis en les cobertes i usos del sòl determinen canvis en les propietats dels paisatge, tant estructurals com funcionals; 2) aquests canvis no es produeixen per atzar, sinó que estan relacionats amb factors geogràfics i forces socioeconòmiques i polítiques.

Land use changes, landscape ecology and their socioeconomic driving forces in the Spanish Mediterranean coast (the Maresme County, 1850-2005)

[cat] Utilitzem un conjunt de mètriques del paisatge per estudiar l'evolució a llarg termini seguida en una típica zona costanera del Mediterrani des de 1850 fins a 2005, que mostren una greu deterioració del medi ambient entre 1950 i 2005. Les principals forces motores d'aquesta degradació del paisatge han estat el creixement urbà experimentat a les antigues zones agrícoles situades a les planes litorals, juntament amb l'abandonament i la reforestació dels vessants dels pujols interceptats per àrees residencials de baixa densitat, carreteres i altres infraestructures lineals. Duem a terme una anàlisi estadística de redundància (RDA) amb la finalitat d'identificar els que considerem com alguns agents rectors socioeconòmics i polítics d'última instància d'aquests impactes ambientals. Els resultats confirmen les nostres hipòtesis interpretatives, que són que: 1) els canvis en les cobertes i usos del sòl determinen canvis en les propietats dels paisatge, tant estructurals com funcionals; 2) aquests canvis no es produeixen per atzar, sinó que estan relacionats amb factors geogràfics i forces socioeconòmiques i polítiques.