Movements of a Polar Bear from Northern Alaska to Northern Greenland

Using satellite telemetry, we monitored the movements of an adult female polar bear (Ursus maritimus) as she traveled from the Alaskan Beaufort Sea coast to northern Greenland. She is the first polar bear known to depart the Beaufort Sea region for an extended period, and the first polar bear known to move between Alaska and Greenland. This bear traveled for four months across the polar basin and came within 2 degrees of the North Pole. During the first year following her capture, she traveled 5256 km. Evidence to suggest her use of maternity dens in northern Alaska and in northern Greenland demonstrates the potential for genetic exchange between two widely separate populations of polar bears. The long life spans of polar bears and the rarity of their long-range movements means the significance of interpopulation movement can be assessed after long-term monitoring of individuals.Key words: polar bear, Ursus maritimus, satellite telemetry, movements, Beaufort Sea, populations, Alaska, Greenland, polar basinEn utilisant la télémétrie par satellite, on a suivi les déplacements d'une ourse polaire (Ursus maritimus) alors qu'elle allait de la côte de la mer de Beaufort en Alaska au Groenland septentrional. À notre connaissance, elle est la première des ours polaires à avoir quitté la région de la mer de Beaufort pour une longue période, et la première à s'être déplacée entre l'Alaska et le Groenland. Cette ourse a traversé le bassin polaire durant quatre mois et s'est approchée à moins de 2° du pôle Nord. Au cours de la première année suivant sa capture, elle a parcouru 5256 km. Des preuves suggérant qu'elle a utilisé les tanières de mise bas dans l'Alaska septentrional et dans le Groenland septentrional démontrent le potentiel d'échanges génétiques existant entre deux populations d'ours polaires séparées par une grande distance. La longévité importante des ours polaires et la rareté des déplacements lointains signifient que les déplacements entre diverses populations ne peuvent être évalués qu'après une surveillance à long terme des individus.Mots clés: ours polaire, Ursus maritimus, télémétrie par satellite, déplacements, mer de Beaufort, populations, Alaska, Groenland, bassin polair

Comparison of 2D and 3D modeling for deriving effective hydraulic properties of stony soils

Stone, gravel or rock fragments that are embedded in a matrix of fine soil have a substantial effect on effective soil hydraulic and transport properties. Understanding the role of stones in soils is important not only for soil water transport processes such as infiltration, evaporation and redistribution, but also for related solute transport processes. A variety of models has been proposed in the past to predict the systematic effect of varying amounts of stones on effective saturated conductivity and water retention of a soil-stone mixture. Respective studies for unsaturated hydraulic conductivity are still missing. To test the accuracy and validity of such predictive models, and to expand them to unsaturated conductivity, the investigation of virtual porous media, which can be obtained by numerical forward modeling of water and solute transport in soil-stone mixtures is the method of choice. Furthermore, to test the postulate that effective homogeneous properties exist and can replace the heterogeneous system, the ability of a 1D model with assumed homogeneous soil properties to match “observed” state variables and fluxes of a higher-dimensional heterogeneous model under a variety of conditions is a necessary requirement. With few exceptions, such heterogeneous modeling studies have hitherto been performed only for simplified cases, i.e., either under fully saturated conditions, or with a reduced dimensionality, i.e., 2D simulations of soil/stone mixtures. In this work, we use the simulation tool HYDRUS-2D3D to investigate the systematic differences that occur when modeling partially unsaturated transient water in stony soils, based on the Richards equation. Specifically, we compare truly 3D with 2D simulations and discuss the implications for effective 1D hydraulic properties

Mapping Polar Bear Maternal Denning Habitat in the National Petroleum Reserve–Alaska with an IfSAR Digital Terrain Model

The National Petroleum Reserve–Alaska (NPR-A) in northeastern Alaska provides winter maternal denning habitat for polar bears (Ursus maritimus) and also has high potential for recoverable hydrocarbons. Denning polar bears exposed to human activities may abandon their dens before their young are able to survive the severity of Arctic winter weather. To ensure that wintertime petroleum activities do not threaten polar bears, managers need to know the distribution of landscape features in which maternal dens are likely to occur. Here, we present a map of potential denning habitat within the NPR-A. We used a fine-grain digital elevation model derived from Interferometric Synthetic Aperture Radar (IfSAR) to generate a map of putative denning habitat. We then tested the map’s ability to identify polar bear denning habitat on the landscape. Our final map correctly identified 82% of denning habitat estimated to be within the NPR-A. Mapped denning habitat comprised 19.7 km2 (0.1% of the study area) and was widely dispersed. Though mapping denning habitat with IfSAR data was as effective as mapping with the photogrammetric methods used for other regions of the Alaskan Arctic coastal plain, the use of GIS to analyze IfSAR data allowed greater objectivity and flexibility with less manual labor. Analytical advantages and performance equivalent to that of manual cartographic methods suggest that the use of IfSAR data to identify polar bear maternal denning habitat is a better management tool in the NPR-A and wherever such data may be available.La réserve pétrolière nationale–Alaska (NPR-A), située dans le nord-est de l’Alaska (NPR-A), constitue un habitat hivernal de tanières de mise bas pour l’ours polaire (Ursus maritimus) et présente de grandes possibilités du point de vue des hydrocarbures récupérables. Les ours polaires des tanières qui sont exposés aux activités de l’être humain peuvent abandonner leur tanière avant que leurs petits ne soient prêts à survivre les rigueurs de l’hiver de l’Arctique. Afin de faire en sorte que les activités d’exploitation pétrolière hivernales ne posent pas de menaces aux ours polaires, les gestionnaires doivent connaître la répartition des caractéristiques du paysage où les tanières de mise bas sont susceptibles de se trouver. Ici, nous présentons une carte sur laquelle sont indiqués des habitats de tanières possibles au sein de la NPR-A. Nous avons utilisé un système de modélisation numérique des hauteurs à haute définition dérivé du radar interférométrique à synthèse d’ouverture (IfSAR) pour produire une carte putative de l’habitat de tanières. Ensuite, nous avons mis la carte à l’épreuve pour déterminer son aptitude à repérer l’habitat de tanières de mise bas au sein du paysage. Notre carte finale a repéré avec exactitude 82 % de l’habitat de tanières qui se trouverait à l’intérieur de la NPR-A. L’habitat de tanières cartographié s’étendait sur 19,7 km2 (0,1 % de l’aire étudiée) et était largement dispersé. Même si la cartographie de l’habitat de tanières au moyen des données de l’IfSAR était aussi efficace que la cartographie des méthodes photogrammétriques employées dans d’autres régions de la plaine côtière arctique de l’Alaska, l’utilisation du SIG pour analyser les données de l’IfSAR a donné lieu à une plus grande objectivité et flexibilité, avec moins de main-d’oeuvre. Les avantages analytiques et l’exécution équivalant à celles des méthodes de carto-graphie manuelles suggèrent que le recours aux données de l’IfSAR pour repérer l’habitat de tanières de mise bas d’ours polaires constitue un outil de gestion supérieur au sein de la NPR-A et de n’importe quel autre endroit où ces données sont disponibles

Polar Bear Maternal Den Habitat in the Arctic National Wildlife Refuge, Alaska

Polar bears (Ursus maritimus) give birth during mid-winter in dens of ice and snow. Denning polar bears subjected to human disturbances may abandon dens before their altricial young can survive the rigors of the Arctic winter. Because the Arctic coastal plain of Alaska is an area of high petroleum potential and contains existing and planned oil field developments, the distribution of polar bear dens on the plain is of interest to land managers. Therefore, as part of a study of denning habitats along the entire Arctic coast of Alaska, we examined high-resolution aerial photographs (n = 1655) of the 7994 km2 coastal plain included in the Arctic National Wildlife Refuge (ANWR) and mapped 3621 km of bank habitat suitable for denning by polar bears. Such habitats were distributed uniformly and comprised 0.29% (23.2 km2) of the coastal plain between the Canning River and the Canadian border. Ground-truth sampling suggested that we had correctly identified 91.5% of bank denning habitats on the ANWR coastal plain. Knowledge of the distribution of these habitats will help facilitate informed management of human activities and minimize disruption of polar bears in maternal dens.Les ours polaires (Ursus maritimus) mettent bas au beau milieu de l’hiver dans des tanières de glace et de neige. Les ours polaires des tanières qui sont la cible de dérangements occasionnés par l’être humain peuvent abandonner leur tanière avant que leurs petits ne soient prêts à survivre les rigueurs de l’hiver de l’Arctique. Puisque la plaine côtière arctique de l’Alaska renferme de grandes possibilités sur le plan pétrolier et comprend des champs pétrolifères mis en valeur ou dont la mise en valeur est planifiée, la répartition des tanières d’ours polaires sur la plaine revêt de l’intérêt chez les gestionnaires des terres. Par conséquent, dans le cadre d’une étude portant sur les habitats des tanières tout le long de la côte arctique de l’Alaska, on a examiné des photographies aériennes de haute résolution (n = 1655) portant sur une superficie de 7994 km2 de la plaine côtière faisant partie de la Réserve faunique nationale de l’Arctique (la Réserve), puis on a cartographié 3621 km d’habitats de berges propices à l’établissement de tanières. Ces habitats étaient répartis de manière uniforme et représentaient 0,29 % (23,2 km2) de la plaine côtière entre la rivière Canning et la frontière canadienne. L’échantillonnage des données de terrain suggérait qu’on avait correctement repéré 91,5 % des habitats de tanières de berges sur la plaine côtière de la Réserve. Le fait de connaître la répartition de ces habitats favorisera une bonne gestion de l’activité humaine et permettra de déranger les ours polaires le moins possible dans leurs tanières maternelles

Remote Identification of Polar Bear Maternal Den Habitat in Northern Alaska

Polar bears (Ursus maritimus) give birth in dens of ice and snow to protect their altricial young. During the snow-free season, we visited 25 den sites located previously by radiotelemetry and characterized the den site physiognomy. Seven dens occurred in habitats with minimal relief. Eighteen dens (72%) were in coastal and river banks. These "banks" were identifiable on aerial photographs. We then searched high-resolution aerial photographs (n=3000) for habitats similar to those of the 18 dens. On aerial photos, we mapped 1782 km of bank habitats suitable for denning. Bank habitats comprised 0.18% of our study area between the Colville River and the Tamayariak River in northern Alaska. The final map, which correctly identified 88% of bank denning habitat in this region, will help minimize the potential for disruptions of maternal dens by winter petroleum exploration activities.Les ourses polaires (Ursus maritimus) donnent naissance dans des tanières de glace et de neige afin de protéger leurs petits qui sont nidicoles. Durant la saison libre de neige, on a visité 25 lieux de mise bas repérés précédemment par télémesure et on a caractérisé la structure physionomique de ces lieux. Sept tanières étaient localisées au sein d'habitats au relief très peu prononcé. Dix-huit tanières, soit 72 p. cent, se trouvaient sur des berges côtières ou fluviales. Ces «berges» étaient identifiables sur des clichés aériens. On a ensuite cherché sur des clichés aériens (n=3000) pris à haute résolution des habitats semblables à ceux des 18 tanières. Sur ces clichés, on a cartographié 1782 km d'habitats de berges appropriés à l'établissement de tanières. Les habitats de berges constituaient 0,18 p. cent de notre zone d'étude entre la rivière Colville et la Tamayariak dans l'Alaska septentrional. La carte finalisée, qui identifiait correctement 88 p. cent de l'habitat contenant des berges propres à l'établissement de tanières dans la région, aidera à minimiser le potentiel de perturbation des tanières d' ourses due aux activités de prospection pétrolière hivernales

Habitat Characteristics of Polar Bear Terrestrial Maternal Den Sites in Northern Alaska

Polar bears (Ursus maritimus) give birth to and nurture their young in dens of ice and snow. During 1999-2001, we measured the structure of 22 dens on the coastal plain of northern Alaska after polar bear families had evacuated their dens in the spring. During the summers of 2001 and 2002, we revisited the sites of 42 maternal and autumn exploratory dens and recorded characteristics of the under-snow habitat. The structure of polar bear snow dens was highly variable. Most were simple chambers with a single entrance/egress tunnel. Others had multiple chambers and additional tunnels. Thickness of snow above and below dens was highly variable, but most dens were overlain by less than 1 m of snow. Dens were located on, or associated with, pronounced landscape features (primarily coastal and river banks, but also a lake shore and an abandoned oil field gravel pad) that are readily distinguished from the surrounding terrain in summer and catch snow in early winter. Although easily identified, den landforms in northern Alaska were more subtle than den habitats in many other parts of the Arctic. The structure of polar bear dens in Alaska was strikingly similar to that of dens elsewhere and has remained largely unchanged in northern Alaska for more than 25 years. Knowledge of den structure and site characteristics will allow resource managers to identify habitats with the greatest probability of holding dens. This information may assist resource managers in preventing negative impacts of mineral exploration and extraction on polar bears.Les ourses polaires (Ursus maritimus) donnent naissance et nourrissent leurs petits dans des tanières de glace et de neige. De 1999 à 2001, on a mesuré la structure de 22 tanières situées sur la plaine côtière de l'Alaska septentrional après que les familles d'ours polaires eurent évacué leurs tanières au printemps. Au cours des étés de 2001 et de 2002, on s'est à nouveau rendus sur les sites de 42 tanières de mise bas et d'exploration automnale et on a mesuré les caractéristiques de l'habitat situé au-dessous de la neige. La structure des tanières d'ourses polaires variait considérablement. La plupart étaient de simples cavités qui possédaient un tunnel servant à la fois d'entrée et de sortie. D'autres comportaient plusieurs salles et des tunnels supplémentaires. L'épaisseur de la neige au-dessus et au-dessous des tanières était très variable, mais dans la plupart des cas, la couverture de neige était inférieure à 1 m. Les tanières étaient situées sur des reliefs prononcés ou y étaient associées (surtout les rives côtières ou les berges de fleuves, mais aussi le bord d'un lac et le remblai de gravier d'un champ pétrolifère abandonné), qui se détachent nettement du paysage alentour en été et qui retiennent la neige au début de l'hiver. Même si elles étaient facilement identifiables, les formes de relief propices à l'établissement de tanières dans l'Alaska septentrional étaient plus discrètes que les habitats de tanières situés dans bien d'autres régions de l'Arctique. La structure des tanières d'ourses polaires en Alaska offrait une ressemblance frappante avec celle des tanières creusées ailleurs et elle est restée largement inchangée dans le nord de l'Alaska pendant plus de 25 ans. Les connaissances sur la structure des tanières et les caractéristiques des sites permettront aux gestionnaires de ressources de distinguer les habitats qui sont le plus susceptibles d'abriter des tanières. Cette information peut aider ces gestionnaires à prévenir les retombées négatives sur l'ours polaire de l'exploration et de l'exploitation minières

Iñupiaq Knowledge of Polar Bears (Ursus maritimus) in the Southern Beaufort Sea, Alaska

Successful wildlife management depends upon coordination and consultation with local communities. However, much of the research used to inform management is often derived solely from data collected directly from wildlife. Indigenous people living in the Arctic have a close connection to their environment, which provides unique opportunities to observe their environment and the ecology of Arctic species. Further, most northern Arctic communities occur within the range of polar bears (nanuq, Ursus maritimus) and have experienced significant climatic changes. Here, we used semi-structured interviews from 2017 to 2019 to document Iñupiaq knowledge of polar bears observed over four decades in four Alaskan communities in the range of the Southern Beaufort Sea polar bear subpopulation: Wainwright, Utqiaġvik, Nuiqsut, and Kaktovik. All but one of 47 participants described directional and notable changes in sea ice, including earlier ice breakup, later ice return, thinner ice, and less multiyear pack ice. These changes corresponded with observations of bears spending more time on land during the late summer and early fall in recent decades—observations consistent with scientific and Indigenous knowledge studies in Alaska, Canada, and Greenland. Participants noted that polar bear and seal body condition and local abundance either varied geographically or exhibited no patterns. However, participants described a recent phenomenon of bears being exhausted and lethargic when arriving on shore in the summer and fall after extensive swims from the pack ice. Further, several participants suggested that maternal denning is occurring more often on land than sea ice. Participants indicated that village and regional governments are increasingly challenged to obtain resources needed to keep their communities safe as polar bears spend more time on land, an issue that is likely to be exacerbated both in this region and elsewhere as sea ice loss continues. La gestion réussie de la faune dépend des efforts de coordination et de consultation avec les collectivités locales. Toutefois, il arrive souvent qu’une grande partie de la recherche utilisée pour éclairer la gestion dérive uniquement des données recueillies directement de la faune. Les peuples autochtones qui vivent dans l’Arctique entretiennent des liens étroits avec leur environnement, ce qui crée des occasions uniques d’observer l’environnement et l’écologie des espèces de l’Arctique. Il y a également lieu de remarquer que la plupart des collectivités du nord de l’Arctique se trouvent dans l’aire de répartition des ours polaires (nanuq, Ursus) et connaissent d’importants changements climatiques. Dans le cadre de cette étude, nous nous sommes appuyés sur des entrevues semi-structurées réalisées entre 2017 et 2019 pour documenter les connaissances des Iñupiaq au sujet des ours polaires découlant d’observations échelonnées sur quatre décennies dans quatre collectivités de l’Alaska situées dans l’aire de répartition de la sous-population d’ours polaires du sud de la mer de Beaufort : Wainwright, Utqiaġvik, Nuiqsut et Kaktovik. Les 47 participants, sauf un, ont décrit des changements directionnels et remarquables en ce qui a trait à la glace de mer, dont des débâcles plus hâtives, le retour plus tardif de la glace, de la glace plus mince et moins de banquises pluriannuelles. Ces changements correspondent aux observations d’ours qui passent plus de temps sur la terre ferme en fin d’été et en début d’automne au cours des dernières décennies. Ces observations coïncident avec les études sur les connaissances scientifiques et autochtones réalisées en Alaska, au Canada et au Groenland. Les participants ont fait remarquer que la condition corporelle des ours polaires et des phoques ainsi que leur abondance à l’échelle locale variaient d’une région à l’autre ou n’affichaient aucune tendance. Cependant, les participants ont décrit un phénomène récent selon lequel les ours sont épuisés et léthargiques lorsqu’ils arrivent sur la rive à l’été et à l’automne, après avoir parcouru de longues distances à la nage depuis les banquises. Aussi, plusieurs participants ont laissé entendre que les aires de mise bas se retrouvent plus souvent sur la terre ferme que sur la glace de mer. Les participants ont indiqué que le gouvernement des villages et les gouvernements régionaux ont de plus en plus de difficulté à obtenir les ressources nécessaires pour assurer la sécurité de leurs collectivités, car les ours polaires passent plus de temps sur la terre ferme, un enjeu qui risque de s’aggraver, tant dans cette région qu’ailleurs, à mesure que la glace de mer continuera de perdre de l’ampleur.

From Single-SNP to Wide-Locus: Genome-Wide Association Studies Identifying Functionally Related Genes and Intragenic Regions in Small Sample Studies

Background: Genome Wide Association Studies (GWAS) have had limited success when applied to complex diseases. Analyzing SNPs individually requires several large studies to integrate the often divergent results. In the presence of epistasis, multivariate approaches based on the linear model (including stepwise logistic regression) often have low sensitivity and generate an abundance of artifacts. Methods: Recent advances in distributed and parallel processing spurred methodological advances in non-parametric statistics. U-statistics for multivariate data (μStat) are not confounded by unrealistic assumptions (linearity, independence). Results: By incorporating knowledge about relationships between SNPs, μGWAS (GWAS based on μStat) can identify clusters of genes around biologically relevant pathways and pinpoint functionally relevant regions within these genes. Conclusion: With this computational biostatistics approach increasing power and guarding against artifacts, personalized medicine and comparative effectiveness will advance while subgroup analyses of Phase III trials can now suggest risk factors for adverse events and novel directions for drug development

Deciphering the S-Nitrosylome of Arabipdosis thaliana during the defense response

Comunicaciones a congreso