Thesis (M.S. - Watershed Management)--University of Arizona. / Includes bibliographical references.

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ABSTRACT COMPARATIVE SEQUENCE ANALYSIS OF THE INTERNAL TRANSCRIBED SPACER 2 REGION OF TURKISH RED PINE (Pinus brutia TEN.) AND NATURAL ALEPPO PINE (Pinus halepensis MILL.) POPULATIONS FROM TURKEY Tozkar, &Ouml / zge M.S., Department of Biology Supervisor: Prof. Dr. Zeki Kaya April, 2007, 107 pages Turkish red pine (Pinus brutia) is wide-spread and an important forest tree species in Turkey, occurring mainly in southern, western and north-western Turkey and as small isolated populations in the Black Sea region. Aleppo pine (Pinus halepensis) has naturally found only in Adana and Mugla provinces as small population in mixture with Turkish red pine. Although Turkish red pine and Aleppo pine are morphologically different, Turkish red pine has been regarded as subspecies of Aleppo pine by some taxonomists due to occurrence of natural hybridization between these two species. However, the phylogenic relationship between these species needs to be explored further. In the present study, by sampling overlapped populations of both species from Mugla and Adana provinces (4 populations of Turkish red pine and 3 populations of Aleppo pine), internal transcribed spacer (ITS) region of ribosomal DNA were comparatively studied with sequence analysis. Although ITS1, 5.8s and ITS2 regions of ribosomal DNA were studied with ITS primers, only ITS2 region was successfully amplified with polymerase chain reaction (PCR). The complete data set for this region was analysed using MEGA3.1 and Arlequin softwares. Analysis of molecular variance (AMOVA) demonstrated the highest genetic differentiation between Turkish red pine and Aleppo pine in Mugla with 100 percentage of variation. AMOVA analysis also indicated the possibility of low-level migration of genes between Turkish red pine and Aleppo pine populations in Adana with 50.65 percent of molecular variance. Haplotype comparison revealed that two major haplotypes were represented Based on the results of ITS2 region sequence analysis, Turkish populations of Aleppo pine and Turkish red pine populations could not be fully differentiated. In Mugla province Turkish red pine and Aleppo pine revealed more differentiation due to reproductive isolation. But in Adana province, two species shared more common genetic background due to possible hybridization. Since ITS2 region of nuclear ribosomal DNA revealed a few variable and parsimony informative sites for both species, thus, only ITS2 region of ribosomal DNA does not appear to be sufficient for fully resolving genetic relationships between Turkish red pine and Aleppo pine populations. Further studies including ITS1 and 5.8s regions of ribosomal DNA and populations included from major Aleppo pine distribution areas will be useful to understand the evolutionary relationship between Aleppo pine and Turkish red pine populations in Turkey.

El objetivo principal que se plantea en el presente trabajo es determinar la plasticidad del crecimiento radial del pino carrasco (Pinus halepensis Mill.) frente al clima. Más concretamente, evaluar el grado de adecuación del crecimiento en grosor del tronco de las masas forestales de esta especie, a las distintas condiciones climáticas que se encuentran dentro de su área de distribución en España. Dicho propósito se aborda mediante el análisis de las series de crecimiento radial y su relación con el clima a distintas escalas temporales y espaciales. Una primera perspectiva se basa en el seguimiento (realizado con resolución casi quincenal) del crecimiento radial del pino carrasco en una localidad situada dentro del Parc Natural del Garraf (Barcelona, Catalunya). La finalidad de este seguimiento es precisar el grado de ajuste de las tasas de crecimiento radial del pino carrasco a la variabilidad climática inter e intraanual. Dicho de otro modo, delimitar los períodos de actividad y reposo del crecimiento en grosor del tronco y definir qué factores climáticos controlan la formación de los anillos de crecimiento. Los objetivos parciales que se plantean son: (i) Establecer el patrón temporal del crecimiento radial (períodos de crecimiento y reposo). (ii) Determinar el grado de ajuste del crecimiento radial de la especie a la variabilidad climática inter e intraanual a lo largo de los 10 años del seguimiento. (iii) Identificar los factores que determinan las tasas de crecimiento en grosor del tronco, sus efectos en las sus características anatómicas del anillo de crecimiento y, la periodicidad con la que dichos anillos se forman. Los resultados derivados de este seguimiento intensivo del crecimiento radial constituirán una base sólida para la interpretación de los resultados obtenidos en el estudio dendroclimático del pino carrasco en España, el cuál se basa en una red de cronologías del grosor de los anillos de crecimiento lo más extensa posible (temporal y espacialmente). Los objetivos en los que se desglosa este segundo propósito son los siguientes: (i) Establecer una red de localidades representativa del área de distribución de la especie, de los bioclimas en los que habita y del tipo de masas forestales que encontramos en España; y describir detalladamente el clima de cada una de ellas, sus peculiaridades y sus tendencias temporales. (ii) Caracterizar ecológicamente los bosques españoles de pino carrasco, mediante dos parámetros: Uno, la descripción de la estructura demográfica de edades y por tamaños y de las características actuales de las masas forestales (densidad, área basal, estructura espacial, etc.); y dos, la reconstrucción de su historia reciente (últimos 100 años) y obtención de su régimen de perturbaciones. (iii) Establecer las relaciones entre el crecimiento (series del grosor de los anillos) y las condiciones climáticas locales, y de su variación a lo largo del este de la Península e Islas Baleares, resaltando el grado de adecuación del crecimiento radial del pino carrasco al clima en las distintas regiones bioclimáticas en las que se halla. (iv) Analizar la variación espacial de los patrones de crecimiento radial de la especie en España y de su relación con el clima a escala regional; y valorar el grado en que dichas variaciones regionales pueden estar relacionadas con fenómenos de circulación atmosférica de escala global (teleconexiones climáticas). (v) Contrastar la estabilidad temporal de las relaciones crecimiento-clima a escala local y regional. La interpretación de los resultados obtenidos proporcionarán una visión global y precisa de la respuesta al cambio climático que pueden tener los bosques españoles de pino carrasco, la especie más importante en el paisaje español de baja altitud, no sólo por el área de territorio que ocupa sino por su importante función ecológica (ej. prevención de la erosión y perdida de suelo y recuperación del entorno natural después de perturbaciones, especialmente incendios).

L’intégration des fibres naturelles cellulosiques de plantes annuelles ou de résidus agricoles ou agro-industriels dans l’élaboration de matériaux de structures composites et le développement de nouveaux liants biosourcés sont aujourd’hui un domaine de recherche d’intérêt croissant. La thèse s'est déroulée dans le cadre du programme « Eco-panneaux », dont les deux objectifs principaux furent tout d'abord de valoriser les fibres végétales d’origine tunisienne comme l’alfa, le jonc et les folioles de palme et ensuite d'évaluer le potentiel d'espèces végétales tunisiennes dont les écorces sont riches en tannins (fruit de grenade, racines du sumac et tronc de pin d’Alep). Les études de caractérisation des fibres ont montré que leurs masses volumiques sont inférieures à 1. Le calcul du point de saturation des fibres (FSP) montre des valeurs majoritairement comprises entre 60 et 100 %. Nous avons également pu caractériser la cinétique d'imprégnation d'eau pour chacune des fibres. L’imprégnation se stabilise après 24 h d’immersion. Riches en minéraux (concentrations supérieures à 1 %), les fibres ont montré des teneurs en cellulose, en lignines et en hémicellulose comparables à celles généralement rencontrées avec les fibres de bois. L’analyse thermogravimétrique (ATG) a permis de constater que les matrices végétales étudiées sont thermiquement stables pour des températures inférieures à 200°C. Le dosage colorimétrique pour étudier la composition en polyphénols des matrices tannifères, l’analyse infrarouge et l’étude structurale de l’extrait des tanins, ainsi que le calcul du « Stiasny number » , montrent la forte teneur de l’écorce de grenade en tanins hydrolysables et la richesse des écorces du tronc de pin d’Alep et des racines du sumac en tanins condensés. L’étude des propriétés thermiques des extraits de tanins par ATG montre que les tanins de pin d’Alep et du sumac sont thermiquement plus stables que ceux de la grenade. La colle formulée à partir d’hexamine et de tanins de pin d’Alep présente un module d’élasticité élevé. Alors que la colle à base de tanins de grenade forme le réseau le moins dense. Ces résultats ont été confirmés par l’étude de la résistance au cisaillement. L'étude réalisée sur les composites fibres-plâtre (mise en œuvre et caractérisation physico mécanique des composites) a montré que les fibres locales pourraient constituer une alternative aux fibres d'importation utilisées actuellement. Une première caractérisation de la conductivité thermique des panneaux isolants élaborés à partir des fibres locales et de colles de tanins montre une conductivité thermique moyenne de 0,106w/K.m. / The integration of natural cellulosic fibers from annual plants and agricultural residues and agro-industrial materials in the development of composite structures and the development of new bio-based adhesives, are now a research field with growing interest. The thesis was conducted within the framework of "Eco-panels" program, which its two main objectives were firstly, to enhance plant fibers of Tunisian origin as alfa, rush and palm leaflets and then to evaluate the potential of Tunisian plant species whose bark is rich in tannins (pomegranate fruit, sumac roots and Aleppo pine trunk). The characterization studies of fibers showed that their densities are less than 1. The calculation of the fiber saturation point (FSP) shows values mostly between 60 and 100 %. We were also able to characterize the impregnation kinetics of water for each of these fibers. The impregnation stabilizes after 24 h of immersion. Rich in minerals (concentrations greater than 1 %), the fibers showed levels of cellulose, lignin and hemicellulose comparable to those generally encountered with wood fibers. The thermogravimetric analysis (TGA) shows that the plant matrices are thermally stable for temperatures below 200 ° C. The colorimetric assay of the polyphenolic composition of tanniferous matrices, the infrared analysis and the structural study of the tannins extract, as well as the calculation of "Stiasny number" show the high content in hydrolysable tannins for pomegranate barks and richness of Aleppo pine trunk barks and sumac roots barks in condensed tannins. The study by TGA of the thermal properties of tannins extracts shows that Aleppo pine and sumac tannins are thermally more stable than those of pomegranate. The formulation made from hexamine and Aleppo pine tannins has the greatest elasticity modulus. While the formulation prepared from pomegranate tannins forms the least dense network. These results were confirmed by the study of the shear strength. The study conducted on fiber-plaster composites (implementation and physico-mechanical characterization of composites) showed that local fiber could be an alternative to imported fibers used currently. A first characterization of the thermal conductivity of insulation panels made from local plant fibers and tannins adhesives shows an average conductivity of 0,106 W / Km.

This study was conducted in burned and harvested areas of Catalonia. It was evaluated the effect of the granivorous in predispersive fruit removal of Smilax aspera and Quercus coccifera and postdispersive seed removal. Nuts removal by rodents was nil in the burned area while for S. aspera only occurred in 2008. The minimum distance to any unburned margin and the distance to the fire perimeter explained patterns of seed removal for rodents and ants, respectively. Seed removal was also lower at unlogged sites vs. logged ones but it was only significative for ants. Rodents removed more seeds under piles of branches because logging while ants did so in areas of bare soil. It should consider the impact of granivorous in the management of burned habitats. / Este estudio fue desarrollado en áreas quemadas y taladas de Cataluña. Se evaluó el efecto de los granívoros en la remoción predispersiva de frutos de Smilax aspera y Quercus coccifera así como la remoción postdispersiva de semillas. La remoción de Quercus por parte de roedores fue nula en el área quemada mientras que para S. aspera solo ocurrió en el 2008. La distancia minima a cualquier margen no quemado y la distancia al perímetro del incendio explicaron los patrones de remoción de semillas para roedores y hormigas, respectivamente. La remoción de semillas también fue menor en las estaciones taladas vs. las no taladas, pero solo de forma significativa para hormigas. Los roedores removieron más semillas bajo amontonamientos de ramas producto de la gestión forestal mientras que las hormigas lo hicieron en áreas de suelo desnudo. Se debería contemplar el efecto de los granívoros en la gestión de los hábitats quemados.