Forest connectivity restoration through reforestation: an integrated methodology for prioritizing agricultural lands and selecting reforestation species

Forest connectivity restoration is a major goal in natural resource planning. Given the high amount of abandoned cultivated lands, setting efficient methods for the reforestation of agricultural lands offers a good opportunity to face this issue. However, reforestations must be carefully planned, which poses two main challenges. In first place, to determine those agricultural lands that, once reforested, would meet more effectively the planning goals. As a further step, in order to grant the success of the activity, it is fairly advisable to select those tree species that are more adapted to each particular environment. Here we intend to give response to both requirements by proposing a sequential and integrated methodology that has been implemented in two Spanish forest districts, which are formed by several landscape types that were previously defined and characterized. Using the software Conefor Sensinode, a powerful tool for quantifying habitat availability that is based on graph theory concepts, we determined the landscapes where forest planning should have connectivity as a major concern and, afterwards, we detected the agricultural patches that would contribute most to enhance connectivity if they were reforested. The subsequent reforestation species assessment was performed within these priority patches. Using penalized logistic regressions we fitted ecological niche models for the Spanish native tree species. The models were trained with species distribution data from the Spanish Forest Map and used climatic and lithological variables as predictors. Model predictions were used to build ordered lists of suitable species for each priority patch. The lists include dominant and non dominant tree species and allow adding biodiversity goals to the reforestation planning. The result of this combined methodology is a map of agricultural patches that would contribute most to uphold forest connectivity if they were reforested and a list of suitable tree species for each patch ordered by occurrence probability. Therefore the proposed methodology may be useful for suitable and efficient forest planning and landscape designing

Extensive pollen flow but few pollen donors and high reproductive variance in an extremely fragmented landscape

Analysing pollen movement is a key to understanding the reproductive system of plant species and how it is influenced by the spatial distribution of potential mating partners in fragmented populations. Here we infer parameters related to levels of pollen movement and diversity of the effective pollen cloud for the wind-pollinated shrub Pistacia lentiscus across a highly disturbed landscape using microsatellite loci. Paternity analysis and the indirect KinDist and Mixed Effect Mating models were used to assess mating patterns, the pollen dispersal kernel, the effective number of males (N(ep)) and their relative individual fertility, as well as the existence of fine-scale spatial genetic structure in adult plants. All methods showed extensive pollen movement, with high rates of pollen flow from outside the study site (up to 73-93%), fat-tailed dispersal kernels and large average pollination distances (δ = 229-412 m). However, they also agreed in detecting very few pollen donors (N(ep) = 4.3-10.2) and a large variance in their reproductive success: 70% of males did not sire any offspring among the studied female plants and 5.5% of males were responsible for 50% of pollinations. Although we did not find reduced levels of genetic diversity, the adult population showed high levels of biparental inbreeding (14%) and strong spatial genetic structure (S(p) = 0.012), probably due to restricted seed dispersal and scarce safe sites for recruitment. Overall, limited seed dispersal and the scarcity of successful pollen donors can be contributing to generate local pedigrees and to increase inbreeding, the prelude of genetic impoverishment

Estructura poblacional y flujo genético de Pinus pinaster Aiton en el noroeste de la Península Ibérica

En este trabajo se analiza la distribución geográfica de la diversidad genética del pino negral (Pinus pinaster Ait.) tanto a escala molecular (isoenzimas) como cuantitativa (altura total, forma del fuste y supervivencia), con especial referencia del ámbito noroccidental de la especie. Además de los análisis clásicos en genética de poblaciones, se han utilizado técnicas geoestadísticas para profundizar en las causas y estructura de la variación genética. Por otra parte, se ha estudiado la estructura genética local (autocorrelación de alelos, endogamia y estructura familiar) y el flujo genético en un rodal de la especie situado en la parte segoviana de la Meseta Castellana. A escala regional, se distinguen tres grupos de poblaciones claramente diferenciados: grupo Noroeste, grupo Sureste y grupo Este, concentrándose la mayor parte de la diversidad y riqueza alélica en los dos últimos. Existe una mayor diversidad genética en las poblaciones cercanas a la costa Mediterránea, reduciéndose la misma según nos aproximamos al noroeste Peninsular. Dicha estructura puede explicarse mediante la existencia de refugios glaciares de la especie en zonas, próximas a la costa, hoy ocupadas por poblaciones marginales de gran singularidad y riqueza alélica. La variación genética cuantitativa está relacionada de forma muy débil con la variación molecular, indicando la gran importancia de la selección natural en el proceso de diferenciación y adaptación de esta especie a la gran variación ecológica de las estaciones que ocupa. Con respecto al análisis de la estructura genética local se ha encontrado una autocorrelación positiva de los alelos en el regenerado en clases de distancia menores de 15 m y que puede ser explicada por una dispersión restringida de la semilla. Dicha correlación no se mantiene en la población adulta, a pesar de presentar ésta una estructura familiar similar a la del regenerado. El pino negral presenta un sistema reproductor con una elevada tasa de polinización cruzada, próxima al 100%, y un elevado flujo genético tanto regional (Nem = 5,36) como local (flujo genético por semilla: 56 +- 8%; fllujo genético por polen: 8 5+- 13%). Además, existe una relación positiva entre el éxito reproductor individual y el perímetro del tronco a 1,30 m de los parentales femeninos. La existencia de flujo genético local condiciona las estrategias de conservación y mejora de recursos genéticos de P.pinaster. Con respecto a la primera, el elevado flujo genético detectado indica el peligro potencial de contaminación polínica en las masas naturales, especialmente aquellas de alto valor fitogeográfico, desde repoblaciones de origen no local. Con respecto a la estrategia de mejora de la especie, una baja cantidad de flujo genético puede producir una notable reducción en la ganancia genética obtenida tras la selección fenotípica de los árboles padre en una ocrta. Esta práctica selvícola podría tener interés en aquellos caracteres con alta heredabilidad (p.ej., la producción de resina) cuando se aplican intensidades de selección altas

Can facilitation influence the spatial genetics of the beneficiary plant population?

1. Plant facilitation is a positive interaction where a nurse or nurse plant community alters the local conditions, improving the life-time fitness of other beneficiary plants. In stressful environments, a common consequence is the formation of discrete vegetation patches under nurse plants, surrounded by open space. The consequences of such spatial patterns have been studied mostly at the community level. 2. At the population level, facilitation causes a distribution of beneficiary individuals that could have intra-specific genetic consequences. The spatial patchiness and the increase in local aggregation can potentially affect the population fine-scale genetic structure. In addition, marked microenvironmental differences under nurses versus outside could lead to plastic phenotypic variation between facilitated and non-facilitated individuals, as for example reproductive asynchrony, potentially producing assortative mating. 3. This study tests the hypothesis that plant facilitation can have genetic consequences for the population of a beneficiary plant (Euphorbia nicaeensis) by affecting its spatial genetic structure and mating patterns between subpopulations of facilitated and non-facilitated individuals. 4. Facilitation in this system creates an aggregated distribution of beneficiary individuals compared to a minority of non-facilitated individuals that grow on the open ground. Facilitation also leads to slight phenological differences mediated by strong microenvironmental differences created by nurses compared to the open ground. Yet a molecular analysis showed that, although there is fine scale spatial genetic structure in this system, there is no evidence that it is caused by facilitation. Numerical simulations further showed that spatial genetic patterns in the population are little influenced by the phenological mismatch observed in the field. 5. Synthesis. Facilitation leads to the strong spatial aggregation of beneficiary plants and desynchronizes their flowering phenology, but the magnitude of these effects is not enough to have local genetic consequences in our study system. Facilitation seems thus to have a homogenizing role by allowing the persistence of a diverse gene pool in populations in harsh environments, rather than fomenting genetic differentiation. Further information on other systems where facilitation produces stronger spatial or phenological effects on facilitated plants is needed to fill the large knowledge gap we have on the genetic effects of facilitation

Prevalencia de las barodontalgias y su relación con el estado bucodental en el personal con responsabilidad en vuelo militar

Objetivos: El objetivo de la presente investigación fue estudiar la prevalencia de las barodontalgias en una muestra de 506 pacientes, todos ellos personal con responsabilidad en vuelo militar. Un objetivo adicional fue correlacionar esta prevalencia con las distintas patologías orales y su posterior terapéutica. Diseño del estudio: Se estudiaron los índices ICAO y CPITN en el personal de vuelo que realizó el reconocimiento oficial obligatorio en la Policlínica del Mando Aéreo del Estrecho, tomándose siempre los datos del reconocimiento inicial. También se recogió si hubo algún tipo de incidencia en los vuelos simulados que se realizaron en la cámara hipobárica. Cuando se presentó algún caso de barodontalgia se estudió en profundidad, relacionándolo con la patología que lo había provocado y observándose el resultado de la terapéutica empleada. Resultados: Los casos de barodontalgia fueron trece (2,63%). El dolor fue fundamentalmente de localización posterior (92,3%), y descrito en su mayoría como agudo y localizado (61,5%). No desapareció tras aterrizar en un elevado porcentaje (61,5%). Las patologías fueron variadas y los tratamientos acordes a éstas. El resultado tras la fase terapéutica fue totalmente satisfactorio en un 69,2 %. Si correlacionamos la aparición de barodontalgias con otras variables, en los pacientes que las experimentaron se registra un mayor número de obturaciones ( P = 0,1617) y un menor índice de ausencias (P = 0,6603). El Indice de Caries es similar en ambos grupos (P = 0,9187). El ICAO medio es superior (P = 0,3345) en los pacientes que padecieron el dolor, aunque es necesario remarcar que el bajo número de casos hace que dificilmente se consigan resultados estadísticamente significativos. Conclusiones: Nuestros resultados demostraron una prevalencia de barodontalgia en la población objeto del estudio del 2,63%, en conjunto. En vuelo real la prevalencia fue del 2,4% y en los ascensos realizados en la cámara hipobárica fue del 0,2%. Por otra parte no se apreciaron diferencias estadísticamente significativas entre los resultados de los Indices de Salud Oral de los pacientes afectados de barodontalgia y aquellos que no presentaron dicho barotrauma, aunque el ICAO fue mayor.Objectives: The aim of the present study was to investigate the incidence of barodontalgias in a sample of 506 patients, all of whom are personnel with responsibility in military flight. An additional aim was to correlate this incidence with various oral pathologies and their subsequent treatment. Design of the study: The ICAO and CPITN indices in flight personnel who underwent the obligatory official examination at the Straits Air Command Hospital were investigated, in each case taking the data of the initial examination. Any effects that occurred in simulated flights, conducted in a hypobaric chamber, were also recorded. Any case of barodontalgia was investigated in depth, relating it to the pathology that caused it, and observing the result of the treatment employed. Results: There were three cases of barodontalgia (2.63%). The pain was essentially of posterior localisation (92.3%), and in the majority of cases was described as acute and localised (61.5%). In a high percentage it did not disappear after landing (61.5%). The pathologies were varied, and the treatments were in keeping with these. The result after the therapeutic phase was entirely satisfactory in 69.2%. If we correlate the appearance of barodontalgias with other variables, in the patients who experienced them we record a larger number of fillings (P = 0.1617) and a smaller number of teeth missing (P = 0.6603). The Caries Index is similar in the two groups (P = 0.9187). The average ICAO is higher (P = 0.3345) in those patients who suffered from pain, though it must be pointed out that the low number of cases means it is difficult to record statistically significant results. Conclusions: Our results showed an incidence of barodontalgia in the study population of 2.63%, overall. In real flight the incidence was 2.4% and in the ascents conducted in the hypobaric chamber it was 0.2%. On the other hand, no statistically significant differences were found between the results for the Indices of Oral Health of the patients affected by barodontalgia and those not so affected, although the ICAO was greater

Diseño de un Esquema Cross-Layer para el Balance entre Eficiencia Energética y Calidad de Servicio en la Transmisión de Tráfico Multimedia en Redes Ad-Hoc

This thesis dissertation addresses the problem of energy constraints in ad hoc wireless networks. In this sort of networks nodes are generally powered by means of batteries, which involves significant limitations regarding the time of operation of devices. The nodes whose battery level describes important energy depletion represent potential elements for loss of connectivity, which results in an increase of packet loss rate. Therefore, the management of energy expenditure is one of the main research challenges to face in ad hoc networks, especially when developing applications in real scenarios. However, energy management is not a trivial task due to the inherent features of this kind of networks, such as the distributed operation as well as the access medium mechanism. In that sense, traditional solutions of energy optimization based on the definition of power-saving intervals (sleep mode) are not suitable considering the operational characteristics of an ad hoc network, due to the substantial deterioration of network connectivity. In addition, the exponential growth of applications focused on the transmission of multimedia contents (especially video) available on mobile devices involves specific quality of service levels. Consequently, the design of solutions for the optimization of energy resources should be carried out without degrading the Quality of Experience perceived by the users. The contributions of this thesis are focused, in the first place, on the analysis of those factors which generate an increase of the energy consumption in the wireless medium and are related to the principle of operation of the radio interface. In particular, the intense operation in reception mode on the interference areas, as a result of the overhearing effect, as well as the high number of transmission retries due to channel access contention, are defined as the main aspects that increase energy demand in the network. On the other hand, with the aim of optimizing energy resources in the nodes without causing damage on the Quality of Service, this thesis proposes meaningful improvements to the routing protocol by means of a cross-layer scheme. Specifically, the designed mechanism carries out an evaluation of both the energy capacity available in the nodes and the distribution of devices along the wireless medium. To that end, this proposal introduces a new metric in the routing computation process, called strategic value, which reports the importance of a node in the network in terms of connectivity (i.e. number of neighbor nodes). This scheme aims to reduce the energy expenditure caused by the overhearing effect along the areas with higher node density as well as to extend the lifetime for those nodes with higher number of neighbors which are strategic to preserve network connectivity. Additionally, considering the current pragmatic approach in ad hoc networks focused on the design of specific applications, the evaluation hereby presented has been performed by means of a simulation environment and also through the implementation of a testbed. Specifically, the operation of the proposed scheme has been analyzed on a set of ad hoc nodes which has been implemented through development platforms. Also, a software tool has been developed in order to control and configure the experiments. Results prove that the proposal allows to extend the lifetime of the network as well as to increase packet reception rate as a consequence of the prevention in the route breakages due to energy depletion. Finally, it is worth mentioning that the knowledge acquired by the design, configuration and analysis of experiments by means of hardware devices, has motivated the development of proposals and application studies of ad hoc networks in real environments, which represent an additional contribution of this thesis dissertation.El presente trabajo de tesis doctoral aborda la problemática de las limitaciones de energía en redes inalámbricas ad hoc. En este tipo de redes, los nodos generalmente emplean baterías como fuente de alimentación, lo que limita de forma dramática la autonomía de funcionamiento. Los nodos con mayor agotamiento de energía constituyen potenciales elementos para la pérdida de conectividad parcial o total de la red ocasionando el incremento de la pérdida de paquetes. Por tanto, la gestión eficiente del gasto es uno de los principales desafíos a enfrentar en el ámbito de investigación de redes ad hoc, en especial para el desarrollo de aplicaciones en escenarios reales de operación. Sin embargo, dicha gestión no es una tarea trivial debido a las características inherentes de este tipo de redes, como por ejemplo la operación distribuida, así como el acceso compartido al medio inalámbrico. En tal sentido, los mecanismos usuales de optimización del gasto de energía basados en el establecimiento de períodos de bajo consumo (modo sleep), no se ajustan a las características operativas de una red ad hoc, debido al impacto notable que ocasionan sobre la conectividad en la red. Además, el crecimiento significativo de las aplicaciones y servicios de distribución de contenidos multimedia, especialmente tráfico de vídeo, demandan niveles específicos de calidad de servicio. Por consiguiente, el diseño de soluciones de optimización de los recursos de energía disponible en los nodos no debe implicar la degradación de la calidad de experiencia percibida por los usuarios finales. Las contribuciones del trabajo de tesis se centran, en primer lugar, en el análisis de los factores que incrementan el gasto de energía en el medio inalámbrico y que están relacionados con el principio de operación de la interfaz de radio. En particular, el incremento dramático del funcionamiento en modo recepción ocasionado sobre las zonas de interferencia por el efecto overhearing así como el mayor número de intentos de transmisión debido a la contienda por el acceso al canal, se definen como las principales causas que incrementan la demanda de energía en la red. Por otra parte, con el objetivo de optimizar los recursos de energía disponibles en los nodos sin ocasionar un perjuicio sobre la calidad de servicio, en el presente trabajo de tesis se proponen mejoras al protocolo de encaminamiento mediante un esquema cross-layer. En concreto, el mecanismo diseñado realiza una evaluación de la capacidad de energía disponible en los nodos, así como de la distribución de los dispositivos en el medio inalámbrico. Con tal fin, la propuesta introduce en el cómputo de enrutamiento una métrica nueva denominada valor estratégico, la cual reporta la importancia de un nodo en la red en términos de conectividad (número de dispositivos vecinos). El esquema apunta a reducir el gasto de energía ocasionado por el efecto overhearing en las zonas con mayor densidad de dispositivos, así como extender la autonomía de operación sobre aquellos nodos con mayor número de vecinos, que resultan estratégicos para conservar la conectividad en la red. Además, de forma consecuente con el actual enfoque pragmático en redes ad hoc orientado al diseño de soluciones para escenarios específicos de aplicación, la evaluación de la propuesta se ha realizado tanto en un entorno de simulación, así como mediante la implementación de un testbed. Específicamente, se ha analizado la operación del mecanismo de enrutamiento propuesto sobre un conjunto de nodos ad hoc implementados mediante plataformas de desarrollo. Adicionalmente, se ha desarrollado una herramienta para el control y configuración de los experimentos. Los resultados demuestran que la propuesta permite extender el tiempo de operación de la red, así como incrementar la tasa de paquetes en recepción como consecuencia de la prevención en la ruptura de los enlaces por agotamientoEl present treball de tesi doctoral aborda la problemàtica de les limitacions d'energia en xarxes sense fil ad hoc. En este tipus de xarxes, els nodes generalment empren bateries com a font d'alimentació, la qual cosa limita de forma dramàtica l'autonomia de funcionament. Els nodes amb major esgotament d'energia constituïxen potencials elements per a la pèrdua de connectivitat parcial o total de la xarxa, ocasionant l'increment de la pèrdua de paquets. Per tant, la gestió eficient de la despesa és un dels principals desafiaments a enfrontar en l'àmbit d'investigació de xarxes ad hoc, en especial per al desenvolupament d'aplicacions en escenaris reals d'operació. No obstant això, aquesta gestió no és una tasca trivial a causa de les característiques inherents d'este tipus de xarxes, com per exemple l'operació distribuïda així com l'accés compartit al mitjà sense fil. En este sentit, els mecanismes usuals d'optimització de la despesa d'energia basats en l'establiment de períodes de baix consum (mode sleep), no s'ajusten a les característiques operatives d'una xarxa ad hoc, a causa de l'impacte notable que ocasionen sobre la connectivitat a la xarxa. A més, el creixement significatiu de les aplicacions i serveis de distribució de continguts multimèdia, especialment tràfic de vídeo, demanden nivells específics de qualitat de servei. Per tant, el disseny de solucions d'optimització dels recursos d'energia disponible en els nodes no ha d'implicar la degradació de la qualitat d'experiència percebuda pels usuaris finals. Les contribucions del treball de tesi se centren, en primer lloc, en l'anàlisi dels factors que incrementen la despesa d'energia en el mitjà sense fil i que estan relacionats amb el principi d'operació de la interfície de ràdio. En particular, l'increment dramàtic del funcionament en mode recepció, ocasionat sobre les zones d'interferència per l'efecte overhearing, així com el major nombre d'intents de transmissió a causa de la contesa per l'accés al canal, es definixen com les principals causes que incrementen la demanda d'energia a la xarxa. D'altra banda, amb l'objectiu d'optimitzar els recursos d'energia disponibles en els nodes sense ocasionar un perjudici sobre la qualitat de servici, en el present treball de tesi es proposen millores al protocol d'encaminament mitjançant un esquema cross-layer. En concret, el mecanisme dissenyat realitza una avaluació de la capacitat d'energia disponible en els nodes així com de la distribució dels dispositius en el mitjà sense fil. Amb tal fi, la proposta introduïx en el còmput d'encaminament una nova mètrica denominada valor estratègic, la qual reporta la importància d'un node en la xarxa en termes de connectivitat (nombre de dispositius veïns). L'esquema reduix la despesa ocasionada per l'efecte overhearing a les zones amb major densitat de dispositius i estén l'autonomia d'operació sobre aquells nodes amb major nombre de veïns, que resulten estratègics per conservar la connectivitat a la xarxa. A més, de forma conseqüent amb l'actual enfocament pragmàtic en xarxes ad hoc orientat al disseny de solucions per a escenaris específics d'aplicació, l'avaluació de la proposta s'ha realitzat tant en un entorn de simulació així com per mitjà de la implementació d'un testbed. Específicament, s'ha analitzat l'operació del mecanisme d'encaminament proposat sobre un conjunt de nodes ad hoc implementats mitjançant plataformes de desenvolupament. Addicionalment, s'ha desenvolupat una eina per al control i configuració dels experiments. Els resultats demostren que la proposta permet estendre el temps d'operació de la xarxa així com incrementar la taxa de paquets en recepció com a conseqüència de la prevenció en la ruptura dels enllaços per esgotament d'energia.González Martínez, SR. (2017). Diseño de un Esquema Cross-Layer para el Balance entre Eficiencia Energética y Calidad de Servicio en la Transmisión de Tráfico Multimedia en Redes Ad-Hoc [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/84284TESI

Emerging therapeutic strategies to enhance HDL function

Epidemiologic studies indicate a strong inverse correlation between plasma levels of high-density lipoproteins (HDL) and cardiovascular disease (CVD). The most relevant cardioprotective mechanism mediated by HDL is thought to be reverse cholesterol transport (RCT). New insights in HDL biology and RCT have allowed the development of promising agents aimed to increase HDL function and promote atherosclerosis regression. In this regard, apo-AI analogs and CETP inhibitors dalcetrapib and anacetrapib have aroused a great interest and opened new expectations in the treatment of CVD

The contribution of recombination to heterozygosity differs among plant evolutionary lineages and life-forms

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Despite its role as a generator of haplotypic variation, little is known about how the rates of recombination evolve across taxa. Recombination is a very labile force, susceptible to evolutionary and life trait related processes, which have also been correlated with general levels of genetic diversity. For example, in plants, it has been shown that long-lived outcrossing taxa, such as trees, have higher heterozygosity (<it>H</it>_e) at SSRs and allozymes than selfing or annual species. However, some of these tree taxa have surprisingly low levels of nucleotide diversity at the DNA sequence level, which points to recombination as a potential generator of genetic diversity in these organisms. In this study, we examine how genome-wide and within-gene rates of recombination evolve across plant taxa, determine whether such rates are influenced by the life-form adopted by species, and evaluate if higher genome-wide rates of recombination translate into higher <it>H</it>_evalues, especially in trees.</p> <p>Results</p> <p>Estimates of genome-wide (cM/Mb) recombination rates from 81 higher plants showed a significant phylogenetic signal. The use of different comparative phylogenetic models demonstrated that there is a positive correlation between recombination rate and <it>H</it>_e(0.83 ± 0.29), and that trees have higher rates of genome-wide recombination than short-lived herbs and shrubs. A significant taxonomic component was further made evident by our models, as conifers exhibited lower recombination rates than angiosperms. This trend was also found at the within-gene level.</p> <p>Conclusions</p> <p>Altogether, our results illustrate how both common ancestry and life-history traits have to be taken into account for understanding the evolution of genetic diversity and genomic rates of recombination across plant species, and highlight the relevance of species life forms to explain general levels of diversity and recombination.</p