Ecological constraints on Sphagnum bog development: a conceptual model for conservation

Sphagnum bogs cover large continental areas and may play a major role as carbon sinks. They have also great biological, historical and paleoecological values. These features led to a large amount of research and publications, especially conceptual and numerical models in various scientific fields. Drawing on this literature, we propose an integrated conceptual model of bog functioning. The model is built on 8 basic assumptions acting at two scales: the ecosystem as a whole, the bog or mesotope and the microforms, the elementary systemic units. Five kinds of ecological constraints driving the ecosystem are defined too. Based on the assumptions, the constraints and bibliographical data, thresholds and positive and negative feedbacks are elucidated. The negative feedbacks controlling the development and homeostasis of the ecosystem are related to the balance between the vegetation which builds the peat body, the shape of the later and the water fluxes passing through it. The positive feedback allowing the establishment and the persistence of the ecosystem is related to peat moss engineering. Four positive feedback loops can stop the peat production, and lead to the destruction of the bog. Two loops are biological processes involving trees and blue moor grass (Molinia caerulea) which spread onto the bog. The two other loops are related to soil and shape disturbance and changes in production and degradation of the organic matter. The model is especially designed to help ecological monitoring and highlights the importance of an ecological diagnostic integrating plants, soil and water fluxes. Based on this model, action plans should focus on maintaining the negative feedbacks and the peat moss engineering while stopping the unfavourable other positive feedback loopsL'importance quantitative, le rôle primordial dans le cycle du carbone et les valeurs biologiques, historiques et paléoécologiques des hauts-marais ont suscité de nombreux travaux scientifiques s'intéressant aux processus naturels ayant lieu dans ces écosystèmes. A partir de l'analyse de la bibliographie, nous proposons un schéma fonctionnel de l'écosystème. Ce schéma s'appuie sur 8 propriétés fondamentales, opérant à deux échelles, l'écosystème haut-marais et la microforme, unité fonctionnelle de base. Parallèlement 5 classes de paramètres écologiques contrôlant la dynamique de l'écosystème sont établies. L'analyse conjointe des propriétés et des paramètres met en lumière des seuils et des boucles de rétroactions qui déterminent le fonctionnement de l'écosystème. Les principales boucles de rétroaction négative qui permettent la persistance de l'écosystème se référent à l'adéquation entre les végétations à l'origine du tertre tourbeux, la forme de ce dernier, et le flux hydrique qui le traverse. La boucle positive conditionnant l'apparition, le développement ou le maintien de l'écosystème s'appuie sur l'ingénierie écologique des sphaignes. Quatre boucles de rétroaction positive induisent l'arrêt du fonctionnement et la destruction de l'édifice tourbeux; deux sont d'origine biologique et correspondent respectivement à l'invasion des ligneux arborescents ou à celle de la molinie. Les deux autres font appel à des processus de modification de la forme de l'édifice et des logiques de production et de dégradation de la matière organique. L'utilisation du schéma fonctionnel en terme de diagnostic écologique met en relief l'importance d'une approche intégrant: les plantes, surtout les sphaignes; le sol, par sa qualité et sa forme à différentes échelles; et l'eau. Les objectifs prioritaires en termes de conservation sont (1) le maintien ou la facilitation des boucles négatives et celle, positive, d'ingénierie des sphaignes, (2) l'arrêt des boucles positives défavorables au fonctionnement

Pain, opioid tolerance and sensitisation to nociception in the neonate

Pain is commonplace in newborn infants. Opioid analgesics have become increasingly used to reduce different types of pain in neonates, including pain from surgery, medical procedures and chronic conditions. Adverse effects of opioids include respiratory depression, hypotension and tolerance. These adverse effects can be minimised by utilising specific administration techniques and constant monitoring. Recent studies have demonstrated that untreated pain can have long-term effects on infant pain behaviours months beyond the events, thus, opioid analgesics may have a beneficial role that extends beyond the immediate painful event(s)

La dynamique des hauts-marais et les paramètres écologiques qui la contrôlent : proposition d’un schéma fonctionnel et applications à la conservation

Ecological constraints on Sphagnum bog development : a conceptual model for conservation. — Sphagnum bogs cover large continental areas and may play a major role as carbon sinks. They have also great biological, historical and paleoecological values. These features led to a large amount of research and publications, especially conceptual and numerical models in various scientific fields. Drawing on this literature, we propose an integrated conceptual model of bog functioning. The model is built on 8 basic assumptions acting at two scales : the ecosystem as a whole, the bog or mesotope and the microforms, the elementary systemic units. Five kinds of ecological constraints driving the ecosystem are defined too. Based on the assumptions, the constraints and bibliographical data, thresholds and positive and negative feedbacks are elucidated. The negative feedbacks controlling the development and homeostasis of the ecosystem are related to the balance between the vegetation which builds the peat body, the shape of the later and the water fluxes passing through it. The positive feedback allowing the establishment and the persistence of the ecosystem is related to peat moss engineering. Four positive feedback loops can stop the peat production, and lead to the destruction of the bog. Two loops are biological processes involving trees and blue moor grass (Molinia caerulea) which spread onto the bog. The two other loops are related to soil and shape disturbance and changes in production and degradation of the organic matter. The model is especially designed to help ecological monitoring and highlights the importance of an ecological diagnostic integrating plants, soil and water fluxes. Based on this model, action plans should focus on maintaining the negative feedbacks and the peat moss engineering while stopping the unfavourable other positive feedback loops.L’importance quantitative, le rôle primordial dans le cycle du carbone et les valeurs biologiques, historiques et paléoécologiques des hauts-marais ont suscité de nombreux travaux scientifiques s’intéressant aux processus naturels ayant lieu dans ces écosystèmes. A partir de l’analyse de la bibliographie, nous proposons un schéma fonctionnel de l’écosystème. Ce schéma s’appuie sur 8 propriétés fondamentales, opérant à deux échelles, l’écosystème haut-marais et la microforme, unité fonctionnelle de base. Parallèlement 5 classes de paramètres écologiques contrôlant la dynamique de l’écosystème sont établies. L’analyse conjointe des propriétés et des paramètres met en lumière des seuils et des boucles de rétroactions qui déterminent le fonctionnement de l’écosystème. Les principales boucles de rétroaction négative qui permettent la persistance de l’écosystème se référent à l’adéquation entre les végétations à l’origine du tertre tourbeux, la forme de ce dernier, et le flux hydrique qui le traverse. La boucle positive conditionnant l’apparition, le développement ou le maintien de l’écosystème s’appuie sur l’ingénierie écologique des sphaignes. Quatre boucles de rétroaction positive induisent l’arrêt du fonctionnement et la destruction de l’édifice tourbeux ; deux sont d’origine biologique et correspondent respectivement à l’invasion des ligneux arborescents ou à celle de la molinie. Les deux autres font appel à des processus de modification de la forme de l’édifice et des logiques de production et de dégradation de la matière organique. L’utilisation du schéma fonctionnel en terme de diagnostic écologique met en relief l’importance d’une approche intégrant : les plantes, surtout les sphaignes ; le sol, par sa qualité et sa forme à différentes échelles ; et l’eau. Les objectifs prioritaires en termes de conservation sont (1) le maintien ou la facilitation des boucles négatives et celle, positive, d’ingénierie des sphaignes, (2) l’arrêt des boucles positives défavorables au fonctionnement.Goubet Pierre, Thébaud Gilles, Pétel Gilles. La dynamique des hauts-marais et les paramètres écologiques qui la contrôlent : proposition d’un schéma fonctionnel et applications à la conservation. In: Revue d'Écologie (La Terre et La Vie), tome 61, n°2, 2006. pp. 101-116

Les modèles théoriques de développement des hauts-marais : un outil pour la gestion conservatoire des tourbières

Les hauts-marais - ou tourbières ombrotrophes bombées - sont des écosystèmes caractérisés par des végétations turfigènes qui reposent sur un histosol hydromorphe formant un tertre indépendant des nappes locales. Leurs intérêts biologique, historique et paléoécologique ont suscité des démarches de préservation, menant à l’élaboration de diagnostics et d’actions de gestion. Pour être pertinents, ces derniers doivent s’appuyer sur un modèle conceptuel de fonctionnement. L’objectif de ce travail est donc de proposer un modèle de développement des hauts-marais à partir d’une synthèse de la littérature récente. Il en ressort que le haut-marais est un écosystème auto-organisé, fortement dépendant du rôle des sphaignes dans l’élaboration des premiers éléments de l’écosystème, la conservation de la matière organique et le maintien d’un milieu hostile aux compétiteurs potentiels comme les arbres. Les études paléoécologiques montrent que les végétations les plus turfigènes correspondent à celles croissant sur les buttes, avec Sphagnum austinii (disparu de France), S. fuscum et S. capillifolium, ou celles des banquettes à S. magellanicum et S. rubellum. La forme générale du haut-marais résulte d’un équilibre avec le volume d’eau circulant dans le système. Sa microtopographie de surface est dépendante des phénomènes de compétition entre les différentes sphaignes et du volume d’eau circulant dans le système. Végétations, forme générale et microtopographie résultent de phénomènes complexes faisant intervenir les relations entre les plantes, le sol et l’eau. En intégrant l’ensemble de ces données, le diagnostic fonctionnel, mais aussi l’élaboration et le suivi des actions de gestion, n’en seront que plus efficaces.Theoretical models of peat bog growth : a tool for conservation policies Bogs are ecosystems characterised by a histosol, forming a "water mound" free of local mineral water influences, and with a typical peat vegetation. Their considerable biological, historical and palaeoecological interest values has lead to various forms of conservation actions. To obtain the maximum efficiency, such actions need to be based on a scientific model. This work proposes such a model. Bogs are auto-organised ecosystems where sphagna play a major role as foundation species, or in the process of organic matter conservation, and in their capacity to exclude some competitors like trees. Palaeoecological studies show that most peat producing plant communities grow on hummocks with Sphagnum austinii, S. fuscum and S. capillifolium, or on lawns with S. magellanicum and S. rubellum. The shape of the bog re lates to a "water mound", set into the peat, and conditioned by local water levels. The surface microtopography is also determined by local humidity and competition between the different sphagnum species. Plant communities, bog shape and microtopography are ruled by complex interactions between vegetation, soil and water. These factors need to be taken into account to make ecological diagnoses and management plans more efficient

Végétation et fonctionnement des tourbières de montagne Bourbonnaise (Allier,France)

Sept hauts-marais du département de l'Allier ont fait l'objet d'une description, d'un diagnostic et d'une proposition de stratègie de conservation. Le travail en trois étapes: (1) définition du cadre conceptuel , le modèle, (2) description des complexes et (3) intégration du modèle et des données de terrain. La synthèse modèle-description a mené à la définition de trois types fonctionnels : (1) édifices en phase corrosive - érosive, ayant subi de fortes perturbations et en particulier le pâturage; (2) edifices stagnants; (3) hauts-marais supposés fonctionnels. Au regard de leur nature et de leur état, les représentants du dernier type devraient faire l'objet d'une attention particulière des gestionnaires d'espaces naturels et faire l'objet de recherches complémentaires sur leur activité turfigène et la nature des végétations qui sont à l'origine des bombements.CLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF

Communautés végétales des tourbières ombrotrophes du Massif central oriental (France) = Plant communities of ombrotrophic mires in the eastern Massif central (France)

International audienceLe Massif central oriental est riche de nombreux sites tourbeux échelonnés entre 600 m et 1600 m d'altitude, certains particulièrement remarquables sur le plan biologique. Pourtant les recherches concernant leurs végétations restent peu développées et ponctuelles. Nous comblons ici partiellement cette lacune par une analyse d'ensemble des communautés végétales ombrotrophiles de ce secteur géographique. Les résultats issus de CAH et AFC portant sur 129 relevés phytosociologiques et 142 espèces conduisent à l'individualisation de 24 " syntaxons élémentaires " et 8 groupes de taxons différentiels. La végétation se différencie principalement en fonction de la richesse minérale et de l'humidité. Elle traduit aussi indirectement une opposition d'origine climatique entre systèmes de tourbières bombées compactes, hyperoligotrophes et hyperombrotrophes au nord de la région, sous influence océanique, et systèmes de buttes ombrominérotrophes isolées au sud ou à moindre altitude, sous climat plus sec et plus chaud en été, à caractère plus continental. Nous rattachons ces groupements à 9 associations végétales déjà existantes

Electronic properties of (Sb;Bi) 2 Te 3 colloidal heterostructured nanoplates down to the single particle level OPEN

International audienceWe investigate the potential use of colloidal nanoplates of Sb 2 Te 3 by conducting transport on single particle with in mind their potential use as 3D topological insulator material. We develop a synthetic procedure for the growth of plates with large lateral extension and probe their infrared optical and transport properties. These two properties are used as probe for the determination of the bulk carrier density and agree on a value in the 2–3 × 10 19 cm −3 range. Such value is compatible with the metallic side of the Mott criterion which is also confirmed by the weak thermal dependence of the conductance. By investigating the transport at the single particle level we demonstrate that the hole mobility in this system is around 40 cm 2 V −1 s −1. For the bulk material mixing n-type Bi 2 Te 3 with the p-type Sb 2 Te 3 has been a successful way to control the carrier density. Here we apply this approach to the case of colloidally obtained nanoplates by growing a core-shell heterostructure of Sb 2 Te 3 /Bi 2 Te 3 and demonstrates a reduction of the carrier density by a factor 2.5. Bismuth and antimony chalcogenides (tetradymite group with formula such as (Sb;Bi) 2 (Se;Te) 3) have attracted great interest in the past for their thermoelectric properties 1–5. The heavy mass of these materials leads to a large spin orbit coupling which results in an inverted band structure. Over this past decade, it is the original electronic structure of bismuth and antimony chalcogenides which has driven most of interest in these compounds. Indeed they appear as model 3D topological insulator 6–9 , with conducting surface-states and an insulating core, as long as the material can be obtained under an intrinsic form. Sb 2 Te 3 is a 0.3 eV band gap semiconductor. This material has common antisite defects 10–12 where Sb atoms replace Te atoms, which tends to result in a p-type doping 13. Controlling the bulk carrier density in topological insulator compounds is a key challenge since the Fermi level of the material needs to be close to its Dirac point for electronic transport to be dominated by topologically protected surface states. Moreover, the conductance of the material is the sum of the surface and bulk contribution. Because of the narrow band gap nature of these topolog-ical insulator materials and their deviation from stoichiometry, the bulk is generally not as insulating as desired. By reducing the bulk carrier density and the associated conductance, the weight of the surface contribution in transport is expected to increase and make the surface observation more likely to occur. The Mott criterion can be used to estimate whether the material will behave as a metal or as an insulator. Metallic behavior is expected to occur if >. a n 0 25 0 1/3 14 , where n is the carrier density and = ε ε π a h m e 0 r 2 0 2 the Bohr radius with h the Planck constant, ε 0 the vacuum permitivity, ε r the material dielectric constant, m the effective mass and e the proton charge. Due to large dielectric constant (ε > 50) of Sb 2 Te 3 , the Bohr radius is large whic

Wave-Function Engineering in HgSe/HgTe Colloidal Heterostructures To Enhance Mid-infrared Photoconductive Properties

The use of intraband transition is an interesting alternative path for the design of optically active complex colloidal materials in the mid-infrared range. However, so far, the performance obtained for photodetection based on intraband transition remains much smaller than the one relying on interband transition in narrow-band-gap materials operating at the same wavelength. New strategies have to be developed to make intraband materials more effective. Here, we propose growing a heterostructure of HgSe/HgTe as a means of achieving enhanced intraband-based photoconduction. We first tackle the synthetic challenge of growing a heterostructure on soft (Hg-based) material. The electronic spectrum of the grown heterostructure is then investigated using a combination of numerical simulation, infrared spectroscopy, transport measurement, and photoemission. We report a type-II band alignment with reduced doping compared with a core-only object and boosted hole conduction. Finally, we probe the photoconductive properties of the heterostructure while resonantly exciting the intraband transition by using a high-power-density quantum cascade laser. Compared to the previous generation of material based on core-only HgSe, the heterostructures have a lower dark current, stronger temperature dependence, faster photoresponse (with a time response below 50 μs), and detectivity increased by a factor of 30