Orientational order of a ferroelectric liquid crystal with small layer contraction

We present spectroscopic and optical studies of a non-layer-shrinkage ferroelectric liquid crystal DSiKN65. The orientational order parameters S, measured with respect to the smectic layer normal using IR spectroscopy on a sample aligned homeotropically, does not exhibit any significant variation between the smectic-A* and smectic-C* phases. In contrast the birefringence of a planar homogenous sample abruptly increases at the smectic-A* to smectic-C* transition. This suggests a general increase in the orientational order, which can be described by the orientational order parameters S\u27 defined with respect to the director. Simultaneous increase of S\u27 and the director tilt θ may explain the low shrinkage of smectic layers, which is consistent with recent theoretical models describing the smectic-A* to smectic-C* transition for such materials

Changes in land-use and their impact on erosion rates and overland flow generation in the Maghreb region

Les zones marginales du Maghreb subissent actuellement de rapides changements au niveau des types d'usage des sols. L'augmentation de la pression démographique au cours des dernières décennies a poussé leur population à intensifier leur système traditionnel d'agro-sylvo-pastoralisme et à adopter des pratiques de gestion des sols non traditionnelles (LAOUINA, 1999). Il est possible de distinguer trois grands types de changements d'usage des sols aux causes et aux conséquences se révèlent étroitement liées menant à une augmentation de la dégradation des sols et de l'érosion :1. La mise en culture de sols jusqu'alors considérés comme non arables (lithosols pauvres sur pentes escarpées), à l'origine uniquement consacrés aux activités de pâturage et de sylviculture. Le labour est réalisé généralement dans le sens de la pente ; il est en plus mécanisé, partout où la pente le permet.2. Le surpâturage des zones de maquis. Il résulte d'une part de l'augmentation du nombre de têtes de bétail et, d'autre part, de la réduction de la surface réservée à l'activité de pâturage conséquente à la reconversion de ces terres en zones de culture. (MIKESELL, 1960).3. La plantation d'espèces à croissance rapide telles que les eucalyptus et les pins. L'extension de ce type de plantation se fait aux dépens des plantations de chênes liège et des zones de maquis (NAFAA et al., 2000). Elle a pour origine une tentative d'approvisionnement en bois et en combustible des populations locales.De ces changements d'usage de sol résultent une augmentation de l'érosion du sol et la dégradation des terres, comme décrit par LAOUINA (1990, 1998), LAOUINA et al. (1993), HAMZA (1994), et COELHO et al. (2002), menant pour les cas extrêmes à la formation de ravines et de " badlands ". La dégradation des terres peut souvent être considérée comme le résultat direct de l'abandon des pratiques traditionnelles de gestion durable (LAOUINA et al., 1993).Cet article présente les implications, l'érosion et le ruissellement superficiel des changements d'usage de sol survenus dans les zones marginales de la région du Maghreb. Une hiérarchisation des différents niveaux de pression sur le sol sera également établie pour trois différents usages (pâturage, sylviculture et agriculture).La méthodologie utilisée établit, pour chaque usage du sol, une description de la couverture végétale et de la litière sur des transects de 25 m. Les caractéristiques d'humidité du sol, de ruissellement superficiel et de taux d'érosion ont été déterminées par le biais d'une série d'expériences de simulation de pluie (CERDA et al., 1997). Le simulateur de pluie est constitué d'un diffuseur placé à une hauteur de 2 m capable de produire une intensité de pluie spatialement homogène de 50,5 mm/h sur une surface au sol de 1 m2. Une structure métallique circulaire délimitant une surface expérimentale de 0,24 m2 est insérée dans le sol. À l'intérieur de cette surface, une sonde de mesure de l'humidité du sol " Theta probe " est installée jusqu'à une profondeur de 6 cm. Les mesures de ruissellement superficiel et d'humidité du sol sont effectuées toutes les minutes. Cinq échantillons d'eau de ruissellement superficiel sont recueillis pour permettre la détermination de l'évolution de la charge en sédiment. Chaque simulation a une durée totale de 60 minutes.Après chaque simulation, un échantillon de sol est prélevé afin de déterminer au laboratoire, par un granulomètre " Coulter LS Particle Size Analyser ", la texture du sol de la fraction inférieure à 2 mm. La teneur en matière organique est déterminée par calcination à 550 ºC durant 120 mn. La détermination de la résistance du sol à la pénétration et à la torsion est réalisée par 20 tests effectués autour de la parcelle à l'aide d'un pénétromètre et d'un " torvane ". L'analyse du couvert végétal indique que les peuplements d'espèces exotiques présentent des sous-strates végétales significativement plus faibles que les peuplements de chêne liège. Ceci s'explique par le labour précédant la plantation et la production de litière plus faible des peuplements d'eucalyptus en zone semi-aride.Les zones de pâturage présentent un large éventail de couverture végétale variant de 0 à 80 %. Les résultats relatifs aux " badlands " ont été obtenus dans une zone de pâturage incluant à la fois des zones de prairie avec une couverture atteignant 80 % et des zones ravinées sans aucune végétation. On observe une diminution de la couverture herbacée avec l'augmentation de la pression de pâturage.Au niveau des caractéristiques de résistance à la pénétration du sol, excepté pour les sites ayant subi un labour profond et les jachères qui présentent des valeurs plus faibles, tous les usages de sol présentent des valeurs supérieures à 2 kg?c m-3. Les " badlands " atteignent de manière homogène les valeurs les plus élevées. Les caractéristiques de résistance à la torsion du sol des peuplements forestiers, aux taux de matière organique élevés, présentent des valeurs inférieures à 0,25 kg?c m-2 en moyenne. Les surfaces labourées dont la structure du sol a été détruite atteignent les valeurs les plus faibles. Les zones de pâturage intensif sous couvert de chêne liège révèlent des valeurs de résistance à la torsion élévées. Les valeurs mesurées pour les " badlands " sont élevées mais très hétérogènes. Ce qui implique que pour certaines zones de " badlands " une grande fiabilité du sol en dépit d'un degré de compaction élevé.Concernant le ruissellement superficiel, les peuplements de chêne liège présentent des valeurs faibles, inférieures à 20%. L'augmentation de la pression de pâturage entraîne un accroissement significatif du ruissellement qui dépasse 50 % de la pluie incidente pour certains " badlands ". Les plantations d'eucalyptus présentent des taux de ruissellement supérieurs aux peuplements de chênes liège. La pratique du labour augmente la quantité de ruissellement, cependant le labour suivant les courbes de niveau semble une technique conservatrice contrairement au labour dans le sens de la pente.Les taux d'érosion les plus faibles ont mis en évidence pour les peuplements de chêne liège. La garrigue et les " badlands " présentent des taux d'érosion à peine plus élevés malgré des ruissellements importants. Les zones de pâturage intensif sous couvert de chêne liège montrent une érosion très importante. Dans les plantations d'eucalyptus, les quantités de sédiments produites sont réduites de moitié par rapport à la production de sédiments dans les zones de surpâturage. Ce sont les zones labourées qui présentent les taux d'érosion les plus élevés. En effet, cette pratique élimine le couvert végétal et la litière et détruit la structure et la cohérence des sols. La pratique du labour dans le sens de la pente sur des versants très pentus.En conclusion, pour chaque type d'usage du sol étudié, un indice de risque d'érosion des sols a été attribué. Les plantations d'eucalyptus ont été classées comme l'usage de sol ayant les conséquences négatives les plus faibles en matière de conservation des sols et de l'eau. Par ailleurs elles permettent de réduire la surexploitation des peuplements de chênes liège. Ces plantations représentent donc une alternative tout à fait acceptable.Les zones labourées présentent les taux d'érosion des sols les plus élevés. Cependant, le sol étant travaillé régulièrement, elles ne présentent pas les structures classiques des sols dégradés par l'érosion tels que les ravines ou les " badlands ". Cependant, l'érosion est évidente et pourrait se traduire par une baisse de fertilité des sols. Pour résoudre ce problème, le recours à des associations d'agriculteurs ou au remembrement foncier permettant l'emploi de techniques plus conservatrices serait nécessaire.Le surpâturage est souvent associé à des formes très marquées d'érosion. Malgré la très bonne cohérence des sols, les capacités d'infiltration réduites qui augmentent le ruissellement superficiel, et entraînant la formation de ravines et de " badlands ". Une solution à ce problème serait d'augmenter la surface de pâturage, soit par l'élargissement des surfaces de végétation naturelle, soit par le maintien d'une surface agricole en jachère plus importante, permettant au sol de se régénérer et d'alimenter le bétail.The ongoing intensification of grazing as well as the replacement of traditional land management systems in the Maghreb has brought to the forefront the fundamental role of land-use in determining soil erosion hazard. This paper reports on erosion rates and soil hydrological characteristics of a variety of land uses in Morocco and Tunisia. The results were obtained through rainfall simulation experiments carried out in the field using a portable simulator, following the design of CERDÀ et al. (1997).Traditional land management systems - typically involving a combination of agriculture, animal husbandry and forestry - produced the least amounts of overland flow and the lowest soil erosion rates. Over-exploitation of these systems apparently has only minor hydrological and erosional impacts. Heavily grazed, degraded "maquis" shrublands, on the other hand, produced considerable amounts of overland flow. At the plot scale of the rainfall simulation experiments (0.24 m2), the corresponding sediment loads are rather insignificant. Nevertheless, slopes where "maquis" shrublands (which generally have very compacted soils) occur upslope from more erodible soils may present a major erosion hazard

Field-Dependent Tilt and Birefringence of Electroclinic Liquid Crystals: Theory and Experiment

An unresolved issue in the theory of liquid crystals is the molecular basis of the electroclinic effect in the smectic-A phase. Recent x-ray scattering experiments suggest that, in a class of siloxane-containing liquid crystals, an electric field changes a state of disordered molecular tilt in random directions into a state of ordered tilt in one direction. To investigate this issue, we measure the optical tilt and birefringence of these liquid crystals as functions of field and temperature, and we develop a theory for the distribution of molecular orientations under a field. Comparison of theory and experiment confirms that these materials have a disordered distribution of molecular tilt directions that is aligned by an electric field, giving a large electroclinic effect. It also shows that the net dipole moment of a correlated volume of molecules, a key parameter in the theory, scales as a power law near the smectic-A--smectic-C transition.Comment: 18 pages, including 9 postscript figures, uses REVTeX 3.0 and epsf.st

Fabrication of endothelial cell-laden carrageenan microfibers for microvascularized bone tissue engineering applications

ecent achievements in the area of tissue engineering (TE) have enabled the development of three-dimensional (3D) cell-laden hydrogels as in vitro platforms that closely mimic the 3D scenario found in native tissues. These platforms are extensively used to evaluate cellular behavior, cell-cell interactions, and tissue-like formation in highly defined settings. In this study, we propose a scalable and flexible 3D system based on microsized hydrogel fibers that might be used as building blocks for the establishment of 3D hydrogel constructs for vascularized bone TE applications. For this purpose, chitosan (CHT) coated κ-carrageenan (κ-CA) microfibers were developed using a two-step procedure involving ionotropic gelation (for the fiber formation) of κ-CA and its polyelectrolyte complexation with CHT (for the enhancement of fiber stability). The performance of the obtained fibers was assessed regarding their swelling and stability profiles, as well as their ability to carry and, subsequently, promote the outward release of microvascular-like endothelial cells (ECs), without compromising their viability and phenotype. Finally, the possibility of assembling and integrating these cell-laden fibers within a 3D hydrogel matrix containing osteoblast-like cells was evaluated. Overall, the obtained results demonstrate the suitability of the microsized κ-CA fibers to carry and deliver phenotypically apt microvascular-like ECs. Furthermore, it is shown that it is possible to assemble these cell-laden microsized fibers into 3D heterotypic hydrogels constructs. This in vitro 3D platform provides a versatile approach to investigate the interactions between multiple cell types in controlled settings, which may open up novel 3D in vitro culture techniques to better mimic the complexity of tissues.Authors thank the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) for the personal grants SFRH/BD/42968/2008 through the MIT-Portugal Program (SMM) and SFRH/BD/64070/2009 (EGP). The research leading to these results has received funding from the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement no REGPOT-CT2012-316331-POLARIS and MIT/ECE/0047/2009 project

Drivers of population structure of the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) in the Eastern Mediterranean Sea

The drivers of population differentiation in oceanic high dispersal organisms, have been crucial for research in evolutionary biology. Adaptation to different environments is commonly invoked as a driver of differentiation in the oceans, in alternative to geographic isolation. In this study, we investigate the population structure and phylogeography of the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) in the Mediterranean Sea, using microsatellite loci and the entire mtDNA control region. By further comparing the Mediterranean populations with the well described Atlantic populations, we addressed the following hypotheses: (1) bottlenose dolphins show population structure within the environmentally complex Eastern Mediterranean Sea; (2) population structure was gained locally or otherwise results from chance distribution of preexisting genetic structure; (3) strong demographic variations within the Mediterranean basin have affected genetic variation sufficiently to bias detected patterns of population structure. Our results suggest that bottlenose dolphin exhibits population structures that correspond well to the main Mediterranean oceanographic basins. Furthermore, we found evidence for fine scale population division within the Adriatic and the Levantine seas. We further describe for the first time, a distinction between populations inhabiting pelagic and coastal regions within the Mediterranean. Phylogeographic analysis suggests that current genetic structure, results mostly from stochastic distribution of Atlantic genetic variation, during a recent postglacial expansion. Comparison with Atlantic mtDNA haplotypes, further suggest the existence of a metapopulation across North Atlantic/Mediterranean, with pelagic regions acting as source for coastal environments

Choosing and Using a Plant DNA Barcode

The main aim of DNA barcoding is to establish a shared community resource of DNA sequences that can be used for organismal identification and taxonomic clarification. This approach was successfully pioneered in animals using a portion of the cytochrome oxidase 1 (CO1) mitochondrial gene. In plants, establishing a standardized DNA barcoding system has been more challenging. In this paper, we review the process of selecting and refining a plant barcode; evaluate the factors which influence the discriminatory power of the approach; describe some early applications of plant barcoding and summarise major emerging projects; and outline tool development that will be necessary for plant DNA barcoding to advance

Genetic diversity in the Andes:variation within and between the South American species of <i>Oreobolus</i> R. Br. (Cyperaceae)

This is the author accepted manuscript. The final version is available from Springer Verlag via the DOI in this record.This study examines genetic relationships among and within the South American species of Oreobolus that span the temperate and tropical Andes hotspots and represent a good case study to investigate diversification in the Páramo. A total of 197 individuals covering the distributional range of most of these species were sequenced for the nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) and 118 individuals for three chloroplast DNA regions (trnL-F, trnH-psbA and rpl32-trnL). Haplotype networks and measures of genetic diversity were calculated at different taxonomic and geographic levels. To test for possible geographic structure, a spatial analysis of molecular variance (SAMOVA) was undertaken and species relationships were recovered using a coalescent-based approach. Results indicate complex relationships among the five South American species of Oreobolus, which are likely to have been confounded by incomplete lineage sorting, though hybridization cannot be completely discarded as an influence on genetic patterns, particularly among the northern populations of O. obtusangulus and O. cleefii. We report a case of cryptic speciation in O. obtusangulus where northern and southern populations of morphologically similar individuals are genetically distinct in all analyses. At the population level, the genetic evidence is consistent with contraction and expansion of islands of Páramo vegetation during the climatic fluctuations of the Quaternary, highlighting the role of these processes in shaping modern diversity in that ecosystem.This work was funded by a School of Biological Sciences Scholarship provided through The University of Edinburgh. We thank the herbaria at Aarhus University, (Denmark), Naturalis (The Netherlands) and Reading University (Great Britain) for making material available for DNA extraction. We also thank three anonymous reviewers for their valuable comments and James Nicholls from The University of Edinburgh for assistance with the *BEAST analysis

Bovine cryptosporidiosis: impact, host-parasite interaction and control strategies

International audienceAbstractGastrointestinal disease caused by the apicomplexan parasite Cryptosporidium parvum is one of the most important diseases of young ruminant livestock, particularly neonatal calves. Infected animals may suffer from profuse watery diarrhoea, dehydration and in severe cases death can occur. At present, effective therapeutic and preventative measures are not available and a better understanding of the host–pathogen interactions is required. Cryptosporidium parvum is also an important zoonotic pathogen causing severe disease in people, with young children being particularly vulnerable. Our knowledge of the immune responses induced by Cryptosporidium parasites in clinically relevant hosts is very limited. This review discusses the impact of bovine cryptosporidiosis and describes how a thorough understanding of the host–pathogen interactions may help to identify novel prevention and control strategies

Correction factor of the Stokes force undergone by a sphere in the axis of a cylinder in uniform and Poiseuille flows

To contribute to the existing knowledge of the hydrodynamic force exerted on a spherical particle placed in the axis of a cylinder, at small Reynolds numbers, the influence of the uniform and Poiseuille flows on the wall correction factor are numerically and asymptotically investigated. The Stokes and continuity equations are expressed in the stream function and vorticity formulation and are rewritten in an orthogonal system of curvilinear coordinates. These equations are solved using a finite differences method. The generation of the grid was carried out by the singularities method. The accuracy of the numerical code is tested through comparison with theoretical and experimental results. In both cases we numerically calculated the separate contributions of the pressure and viscosity forces. In concentrated regime these numerical calculations are in very good agreement with those obtained by asymptotic expansions. This analysis allowed us to show the prevalence of the pressure term over the viscosity one in the lubrication regime contrary to what happened for the dilute regime. All our numerical and asymptotical results compared with those of Bungay et al. (Int. J. Multiphase Flow 1, 25–56 (1973)) seem to give a response to this problem argued for a long time