Spatio-temporal variation in population traits of Hepatica nobilis, a patchily distributed woodland herb

In the NE Iberian Peninsula, the herb Hepatica nobilis commonly occurs in the understory of deciduous forests. I report data on spatio-temporal variation in performance of patchily distributed populations in a beech forest at Montseny Natural Park (NE Spain). During three years, I studied the spatial (between populations and between patches within populations) and temporal (between years) variation in plant size, growth, fecundity, and sexual and vegetative propagation of 16 patches in two H. nobilis populations. Plant size and growth varied greatly at all spatial and temporal scales, while fecundity showed more spatial than temporal variation. None of the plant attributes studied were related to plant density or canopy openness, except the number of ovules per flower that did show density dependence effects. In general, both populations experienced a generalized decrease in size and reproductive output over the three years of study. During the study period, only two seedlings were recruited in one of the populations and all ramets that emerged each year disappeared the next one. Overall, these results show that H. nobilis performance depend on small-scale patch characteristics and illustrate the species' remnant population dynamics characterized by very low recruitments rates.En el NE de la Península Ibérica, la planta herbácea Hepatica nobilis ocurre en el sotobosque de bosques caducifolios. En este artículo se presentan datos sobre la variación espacio-temporal de las características poblacionales de la especie. Durante tres años, estudié la variación espacial (entre poblaciones y entre parches dentro de poblaciones) y temporal (entre años) en el tamaño, crecimiento, fecundidad, y propagación sexual y vegetativa de 16 parches en dos poblaciones de H. nobilis. El tamaño y el crecimiento variaron notablemente en todas las escalas temporales y espaciales, mientras que la fecundidad mostró más variación a escala espacial que temporal. Ninguna de las variables estudiadas estuvo relacionada con la densidad poblacional o la cubierta del bosque, excepto el número de óvulos por flor que sí se mostró afectado por la densidad poblacional. En general, ambas poblaciones experimentaron un declive generalizado en tamaño y éxito reproductivo a lo largo de los tres años de estudio. Durante este periodo, sólo dos plántulas fueron reclutadas en una de las poblaciones y todos los brotes vegetativos que emergieron un año desaparecieron al siguiente. En general, estos resultados muestran, por una parte, que el desarrollo de H. nobilis depende de las características específicas de cada parche, y por otra, la dinámica de tipo remanente de la especie

Els petits fusters Projecte de col·laboració entre el CEIP Es Pratet i l’Escola d’Art d’Eivissa

Els mesos de febrer i març de 2013 es va dur a terme un projecte col·laboratiu entre els dos centres: el de crear joguines de fusta entre els alumnes d’infantil d’Es Pratet i els de PQPI d’Auxiliar de Fusteria i de grau mitjà d’Ebenisteria. El projecte va començar a les aules d’infantil d’Es Pratet i els alumnes varen decidir quines joguines volien construir i quina forma tindrien. Després, aquests petits dissenyadors varen visitar el taller d’ebenisteria de l’Escola d’Art, on varen fer la comanda de les joguines dissenyades als mestres de taller, així com als alumnes de PQPI i del cicle d’Ebenisteria. Després d’unes setmanes de feina al taller, les joguines varen estar a punt per ser muntades i per fer-los els acabats de polir, muntar i pintar. Durant set sessions, els alumnes del Taller de Fusteria varen visitar el centre d’Es Pratet per ajudar-los a muntar les joguines i a ferlos els acabats Fou una experiència pedagògica molt bona, tant per als alumnes de PQPI (ja que durant un temps s’hagueren d’implicar en la feina i responsabilitat del professor), com per als alumnes d’infantil, que conegueren i participaren en l’elaboració de les joguines amb les quals ells es divertiran dins l’aula.Durante los meses de febrero y marzo del 2013 se realizó un proyecto colaborativo entre los dos centros: la creación de unos juguetes de madera elaboradas entre los alumnos de infantil de Es Pratet, los alumnos de PCPI de Auxiliar de Carpintería y grado medio de Ebanistería. El proyecto empezó en las aulas de infantil de Es Pratet donde los alumnos decidieron qué juguetes querían construir y qué forma tendrían. Después, esos pequeños diseñadores hicieron una visita al taller de ebanistería de l’Escola d’Art, donde hicieron el pedido de los juguetes diseñados a los maestros de taller, a los alumnos de PCPI y de ciclo de Ebanistería. Después de unas semanas de trabajo de taller, los juguetes estaban a punto para ser montados y darles los acabados de lijar, montar y pintar. Durante siete sesiones los alumnos del Taller de Fusta visitaron el centro de Es Pratet para ayudarles a montar y dar los acabados a los juguetes. Se trató de una muy buena experiencia pedagógica, tanto para los alumnos de PCPI (ya que durante un tiempo tienen que implicarse en el trabajo y responsabilidad del profesor), como para los alumnos de infantil, que conocieron y participaron en la elaboración de los juguetes con los que ellos mismos se divertirán dentro del aul

Numerical simulation of subwoofer arraycon gurations using the Finite ElementMethod

[EN] Teaching in the Master of Acoustic Engineering includes contents that require the modeling of acousticsystems of two types: simple systems through analytical theory and complex models using simulationtechniques. In the present work, we describe an example of complex acoustic sources modeling using the nite element method: subwoofer sound radiation in di erent con gurations. Numerical simulations inthe frequency domain can calculate the radiation pattern of systems that do not have a simple analyticalsolution[ES] La enseñanza en el Máster de Ingeniería Acústica incluye contenido que requiere la modelización de sistemas acústicos de dos tipos: sistemas simples usando la teoría analítica y modelos complejos usando técnicas de simulación. En este trabajo, se describe un ejemplo de modelado de fuentes acústicas complejas mediante el método de los elementos finitos: la radiación sonora del altavoz de subgraves en diferentes configuraciones. Las simulaciones numéricas en el dominio de la frecuencia permiten calcular el patrón de radiación de sistemas que no tienen una solución analítica sencilla.Banyuls-Juan, X.; Atiénzar-Navarro, R.; Picó, R. (2017). Simulación numérica de un conjunto de altavoces subwofers utilizando Elementos Finitos. Modelling in Science Education and Learning. 10(2):203-210. doi:10.4995/msel.2017.7653SWORD203210102Olson, H. (1957). Acoustical Engineering, Second Edition. D. Van Nostrand Company, Princeton, New Jersey.Courant, R., Friedrichs, K., & Lewy, H. (1967). On the Partial Difference Equations of Mathematical Physics. IBM Journal of Research and Development, 11(2), 215-234. doi:10.1147/rd.112.0215La Roda J. (2009). Ajuste de conguraciones cardioides de subgraves. DAS Audio, Departamento de Ingeniería

Tackling intraspecific genetic structure in distribution models better reflects species geographical range

Genetic diversity provides insight into heterogeneous demographic and adaptive history across organisms' distribution ranges. For this reason, decomposing single species into genetic units may represent a powerful tool to better understand biogeographical patterns as well as improve predictions of the effects of GCC (global climate change) on biodiversity loss. Using 279 georeferenced Iberian accessions, we used classes of three intraspecific genetic units of the annual plant Arabidopsis thaliana obtained from the genetic analyses of nuclear SNPs (single nucleotide polymorphisms), chloroplast SNPs, and the vernalization requirement for flowering. We used SDM (species distribution models), including climate, vegetation, and soil data, at the whole-species and genetic-unit levels. We compared model outputs for present environmental conditions and with a particularly severe GCC scenario. SDM accuracy was high for genetic units with smaller distribution ranges. Kernel density plots identified the environmental variables underpinning potential distribution ranges of genetic units. Combinations of environmental variables accounted for potential distribution ranges of genetic units, which shrank dramatically with GCC at almost all levels. Only two genetic clusters increased their potential distribution ranges with GCC. The application of SDM to intraspecific genetic units provides a detailed picture on the biogeographical patterns of distinct genetic groups based on different genetic criteria. Our approach also allowed us to pinpoint the genetic changes, in terms of genetic background and physiological requirements for flowering, that Iberian A. thaliana may experience with a GCC scenario applying SDM to intraspecific genetic units

Genetic evidences of natural selection

La selección natural es un proceso biológico que constituye uno de los principales motores de cambio evolutivo, y el origen de las adaptaciones fenotípicas. La selección que actúa sobre una determinada población se puede detectar ecológicamente cuantificando a nivel intrapoblacional la relación existente entre el fenotipo de los individuos y su éxito reproductivo diferencial. Sin embargo, detectar la actuación de la selección pretérita es imposible usando una aproximación exclusivamente ecológica. Para afrontar este problema, durante los últimos 40 años se han desarrollado una serie de métodos moleculares que infieren la actuación de la selección. Un primer grupo de pruebas usa como modelo nulo la teoría cuasi neutral de la evolución molecular, y asumen que ha ocurrido selección cuando el resultado difiere significativamente de lo esperable según evolución neutral. Algunos tests, como por ejemplo la D de Tajima, la relación dN/dS , o las pruebas de MK o HKA, pueden determinar incluso el tipo de selección operante. Sin embargo, raramente pueden cuantificar la intensidad de selección. Este inconveniente es exitosamente superado por el análisis de la selección basada en Campos Aleatorios de Poisson (PRF). Un segundo grupo de pruebas usa como método para inferir la acción pretérita de la selección natural la comparación entre la cantidad de diferenciación genética en caracteres cuantitativos (QST) y la cantidad de diferenciación genética neutra (FST). Finalmente, unos de los más recientes y prometedores métodos que se están desarrollando para el estudio de la selección natural está relacionado con el avance tan espectacular que está registrando en la actualidad la genómica. Aún estamos lejos de saber la verdadera utilidad de esta herramienta para el estudio de la selección natural en poblaciones naturales, pero el pronóstico es bastante esperanzador.Natural selection is one of the main factors driving the evolutionary process and the only one leading to adaptations. Selection acting on a population can be detected by quantifying the relationship between individual phenotype and relative fitness. However, detecting the effect of past selection is not possible by only using an ecological approach. To cope with this issue, several molecular evolutionary genetics methods have been developed during the last 40 years. A first group of tests use the quasi neutral theory of molecular evolution as null model, and assume the occurrence of selection when the observed outcome significantly departs from the expectations under neutral evolution. Some tests, such as Tajima’s D, dN/dS ratio, MK test or HKA test, can determine the kind of selection acting on populations, but are unable to quantify its intensity. The analysis of selection based on Poisson Random Fields (PRF) overcomes this caveat. A second group of analyses infer selection by comparing the amount of genetic variation in quantitative traits (QST) against the amount of neutral genetic variation (FST). Lastly, one of the most recent and promising methods to explore natural selection is related with the superb advance in genomics. Although we are still far from fully appreciate the importance of this tool, we believe that the use of the genomics will produce a qualitative enhancement in our understanding of the importance of natural selection in the wild

Quantifying temporal change in plant population attributes : insights from a resurrection approach

Rapid evolution in annual plants can be quantified by comparing phenotypic and genetic changes between past and contemporary individuals from the same populations over several generations. Such knowledge will help understand the response of plants to rapid environmental shifts, such as the ones imposed by global climate change. To that end, we undertook a resurrection approach in Spanish populations of the annual plant Arabidopsis thaliana that were sampled twice over a decade. Annual weather records were compared to their historical records to extract patterns of climatic shifts over time. We evaluated the differences between samplings in flowering time, a key life-history trait with adaptive significance, with a field experiment. We also estimated genetic diversity and differentiation based on neutral nuclear markers and nucleotide diversity in candidate flowering time (FRI and FLC) and seed dormancy (DOG1) genes. The role of genetic drift was estimated by computing effective population sizes with the temporal method. Overall, two climatic scenarios were detected: intense warming with increased precipitation and moderate warming with decreased precipitation. The average flowering time varied little between samplings. Instead, within-population variation in flowering time exhibited a decreasing trend over time. Substantial temporal changes in genetic diversity and differentiation were observed with both nuclear microsatellites and candidate genes in all populations, which were interpreted as the result of natural demographic fluctuations. We conclude that drought stress caused by moderate warming with decreased precipitation may have the potential to reduce within-population variation in key life-cycle traits, perhaps as a result of stabilizing selection on them, and to constrain the genetic differentiation over time. Besides, the demographic behaviour of populations probably accounts for the substantial temporal patterns of genetic variation, while keeping rather constant those of phenotypic variation

A hierarchical Bayesian Beta regression approach to study the effects of geographical genetic structure and spatial autocorrelation on species distribution range shifts

Global climate change (GCC) may be causing distribution range shifts in many organisms worldwide. Multiple efforts are currently focused on the development of models to better predict distribution range shifts due to GCC. We addressed this issue by including intraspecific genetic structure and spatial autocorrelation (SAC) of data in distribution range models. Both factors reflect the joint effect of ecoevolutionary processes on the geographical heterogeneity of populations. We used a collection of 301 georeferenced accessions of the annual plant Arabidopsis thaliana in its Iberian Peninsula range, where the species shows strong geographical genetic structure. We developed spatial and nonspatial hierarchical Bayesian models (HBMs) to depict current and future distribution ranges for the four genetic clusters detected. We also compared the performance of HBMs with Maxent (a presence-only model). Maxent and nonspatial HBMs presented some shortcomings, such as the loss of accessions with high genetic admixture in the case of Maxent and the presence of residual SAC for both. As spatial HBMs removed residual SAC, these models showed higher accuracy than nonspatial HBMs and handled the spatial effect on model outcomes. The ease of modelling and the consistency among model outputs for each genetic cluster was conditioned by the sparseness of the populations across the distribution range. Our HBMs enrich the toolbox of software available to evaluate GCC-induced distribution range shifts by considering both genetic heterogeneity and SAC, two inherent properties of any organism that should not be overlooked