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Understanding the relationship between heterogeneity, biodiversity and ecosystem function is an active focus of ecological research that has direct applications to the formulation of sustainable, science-based, watershed conservation plans. Here, I applied ecological theory on heterogeneity to the expansion of North American beaver to test hypotheses about physical habitat and fish biodiversity at a riverscape scale. To test these hypotheses (Chapter 4), I first addressed two methodological issues (Chapter 2, 3). By evaluating three types of gear at three levels of effort in a randomized block design over 4 replicate days, I show that 10 minnow traps, 2 hoop nets and 20 m of electrofishing captured most fish species within a 30-m sampling area (Chapter 2). Multiple statistical measures provided similar information, therefore I used general indices (richness, diversity), ecological guilds (flow based), and select multivariate analyses (DCA) to summarize fish communities (Chapter 3). I used these methodological insights to test ecological hypotheses by collecting habitat and fish data at all beaver dams (n = 15) and select control sites (n = 9) in Fish Brook, a coastal watershed in northeastern Massachusetts. From these data, I gained six basic and applied insights. First, beaver dams were distributed throughout the stream network. Second, at a local scale, beaver dams created more habitat heterogeneity than control sites. Specifically, beaver dams created four types of habitat alterations based on upstream-downstream differences in stream width, depth, velocity, and substrate. Third, richness and diversity of fish species around beaver dams were linked to habitat heterogeneity. Fourth, the mechanisms by which beaver dams altered fish biodiversity were mediated through habitat changes at the beaver dam patch boundary. Upstream of the dam macrohabitat guilds occupied the lentic areas, while below dams, fluvial fish guilds used shallow, faster water. Fifth, fluvial species responded the most dramatically to these habitat changes. Finally, in a system depauperate of lotic habitat, fluvial habitats created below beaver dams provided an important refuge for native stream fish. These source areas can increase resiliency and maintaining them may be useful for sustainable watershed conservation plans in these types of systems.

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During the early 1920s, the German artist and poet, Kurt Schwitters, developed a method of creating models of architecture using found objects based upon his Merz approach to art. While many leading architects joined the Arbeitsrat für Kunst and Bruno Taut's Gläserne Kette at the end of World War I to speculate upon what to build for the new post-war German architecture, Schwitters challenged the predominant views by probing how it could be designed through models. Compared to the normative practice of molding clay and casting plaster into scale models after completed designs, Schwitters assembled found objects into two models, Haus Merz during 1920 and Schloss und Kathedrale mit Hoffbrunnen in 1922, to imagine new combinations and transformations of material, form and space in building designs. Schwitters' Merz interpretation of found objects as models of architecture held that all materials have an ineffable transitory content that contributes to their identities as natural or man-made utilitarian things. In the Christian medieval exegesis of religious objects, the interpretation of materials as a dichotomy of visible form and invisible content was described as "anagogy." However, unlike this Christian conception of the invisible that was transcendental and a priori, the anagogical Merz interpretation seeks to find the invisible within the visible through the active imagination of found materials assembled as a model of architecture. This dissertation examines Schwitters' proposed use of found objects to construct architectural models as an anagogical approach to the material imagination of architecture. / Ph. D.

De manière générale, les procédés et processus produisent maintenant plus de données qu’un humain peut en assimiler. Les grosses données (Big Data), lorsque bien analysées, augmentent la compréhension des processus qui sont opérationnels à l’intérieur de systèmes et, en conséquence, encouragent leur amélioration. Analyser les séquences de l’acide désoxyribonucléique (ADN) permet de mieux comprendre les êtres vivants, en exploitant par exemple la biologie des systèmes. Les séquenceurs d’ADN à haut débit sont des instruments massivement parallèles et produisent beaucoup de données. Les infrastructures informatiques, comme les superordinateurs ou l’informatique infonuagique, sont aussi massivement parallèles de par leur nature distribuée. Par contre, les ordinateurs ne comprennent ni le français, ni l’anglais – il faut les programmer. Les systèmes logiciels pour analyser les données génomiques avec des superordinateurs doivent être aussi massivement parallèles. L’interface de passage de messages permet de créer de tels logiciels et une conception granulaire permet d’entrelacer la communication et le calcul à l’intérieur des processus d’un système de calcul. De tels systèmes produisent des résultats rapidement à partir de données. Ici, les logiciels RayPlatform, Ray (incluant les flux de travail appelé Ray Meta et Ray Communities) et Ray Cloud Browser sont présentés. L’application principale de cette famille de produits est l’assemblage et le profilage adaptatifs de génomes par passage de messages. / Generally speaking, current processes – industrial, for direct-to-consumers, or researchrelated – yield far more data than humans can manage. Big Data is a trend of its own and concerns itself with the betterment of humankind through better understanding of processes and systems. To achieve that end, the mean is to leverage massive amounts of big data in order to better comprehend what they contain, mean, and imply. DNA sequencing is such a process and contributes to the discovery of knowledge in genetics and other fields. DNA sequencing instruments are parallel objects and output unprecedented volumes of data. Computer infrastructures, cloud and other means of computation open the door to the analysis of data stated above. However, they need to be programmed for they are not acquainted with natural languages. Massively parallel software must match the parallelism of supercomputers and other distributed computing systems before attempting to decipher big data. Message passing – and the message passing interface – allows one to create such tools, and a granular design of blueprints consolidate production of results. Herein, a line of products that includes RayPlatform, Ray (which includes workflows called Ray Meta and Ray Communities for metagenomics) and Ray Cloud Browser are presented. Its main application is scalable (adaptive) assembly and profiling of genomes using message passing.

O protozoário flagelado Giardia duodenalis é um parasito intestinal que pode infectar uma ampla variedade de mamíferos, incluindo os humanos e os animais domésticos e selvagens. Devido à carência de informações a respeito da caracterização molecular de amostras de Giardia spp. no Brasil, o presente estudo teve como objetivo analisar 113 amostras de fezes positivas para Giardia spp. de origem humana e animal. Um segmento do gene que codifica a enzima glutamato desidrogenase (gdh) dos isolados provenientes de 37 humanos, 31 cães, 20 gatos, 12 bugios, cinco bezerros, três chinchilas, duas avestruzes, dois cachorros-do-mato e uma onça-pintada foi amplificado e seqüenciado. A análise da seqüência de nucleotídeos do gene gdh mostrou que estes isolados foram divididos em seis linhagens genéticas principais (Assemblages A, B, C, D, E, F). O genótipo AII foi identificado apenas nas amostras de humanos, enquanto o genótipo AI foi detectado nos isolados de origem animal (gato, bezerro, onça-pintada). Os isolados de Giardia spp. provenientes dos humanos, bugios, chinchilas e avestruzes foram caracterizados como pertencente ao genótipo BIV. Entretanto, os demais Assemblages foram identificados apenas em um grupo específico de hospedeiros. Assemblage C e D foram encontrados nas amostras de cães e cachorros-do-mato, Assemblage F nas amostras de gatos e Assemblage E nas amostras de bezerros. A caracterização molecular das amostras de Giardia spp. gera uma importante contribuição para o conhecimento da especificidade de hospedeiro dos diferentes genótipos. / The flagellated protozoan Giardia duodenalis is an intestinal parasite that can infect a broad variety of mammalian hosts, including humans and domestic and wild animals. Due the lack of information about the molecular characterization of Giardia spp. in Brazil, this study aimed to analyse 113 stool samples from human and animals, all positive to Giardia spp. A segment of the glutamate dehydrogenase gene (gdh) of isolates from 37 humans, 31 dogs, 20 cats, five calves, 12 wild monkeys, three chinchilas, two ostrichs, two crab-eating-foxes and one jaguar was amplified and sequenced. Nucleotide sequences analysis of gdh gene showed that these isolates could be divided into six main genetic lineage (Assemblages A, B, C, D, E, F). The genotype AII was identified only in human isolates, whereas genotype AI was detected in a variety of animals (cat, calf, jaguar). In adition, Giardia spp. isolates recovered from human, wild monkeys, chinchila and ostrichs were characterized as genotype BIV. However the other Assemblages identified were confined to restrict host species. Assemblages C and D were found in isolates from dogs and crab-eating-foxes, Assemblage F from cats and Assemblage E from calves. The molecular characterisation of Giardia spp. isolates has made a major contribution to our understanding of the host specificity of different genotypes.

Contexte: La fragmentation des habitats induisant une diminution de leur surface, de leur connectivité et une augmentation de la zone de contact avec d’autres milieux constitue l’une des menaces majeures pour le maintien de la biodiversité. Les effets de la fragmentation ne doivent pas être confondus avec les perturbations transitoires liées à un morcellement de l’habitat par une déforestation récente. Les îlots forestiers du Chaco humide, situés sur des monticules légèrement surélevés par rapport à la savane environnante qui est régulièrement inondée et brûlée, constituent un système naturellement fragmenté propice à l’étude des effets de la fragmentation sensu stricto. Dans ces forêts subtropicales sèches, comme dans la plupart des écosystèmes terrestres, les fourmis constituent l’un des organismes les plus abondants. Objectif: Le but principal de la thèse a été de déterminer, à trois échelles spatiales, les facteurs influençant la structure des assemblages de fourmis terricoles : (1) à l’échelle du microhabitat constitué par la litière de feuilles et la couverture végétale dominée par des broméliacées terrestres ; (2) à l’échelle du fragment forestier dont la surface, la forme et l’isolement est variable ; (3) à l’échelle du paysage, constitué de forêt et de savane, soumis à des feux périodiques, et au niveau duquel nous nous sommes intéressés aux effets de bord se produisant à l’interface entre les deux milieux. Méthode: Le site d’étude est la forêt naturellement fragmentée du Parc national Rio Pilcomayo localisé dans le Chaco humide argentin. Onze fragments forestiers de taille (± 2.5ha, 25ha et 250ha), de forme et de degré d’isolation divers ont été échantillonnés ainsi que la savane environnante, récemment brûlée ou non. La diversité et la densité des fourmis a été quantifiée au moyen d’un protocole standardisé (« protocole A.L.L. ») qui a été préalablement calibré pour en définir la représentativité. Ce protocole consiste en un transect de 200m le long duquel sont placés, à intervalles de 10m, des pièges à fosse et des quadrats délimitant 1m² de litière de feuilles. La faune vivant dans la litière est ensuite extraite au moyen d’un dispositif appelé Winkler. Le calibrage du protocole a été réalisé en suréchantillonnant 8 fois le transect (160 points d’échantillonnage au lieu de 20). Cet échantillonnage quasi exhaustif de 200m² a permis de comparer l’estimation du nombre d’espèces obtenue par le transect standardisé ALL avec sa valeur réelle et d’étudier la distribution des espèces à l’échelle du mètre. Les facteurs du microhabitat les plus susceptibles d’influencer la distribution des fourmis (quantité de litière et densité de broméliacées) ont été mesurés systématiquement le long des transects. Pour l’étude de la distribution des fourmis depuis le coeur d’un grand fragment jusque dans la savane, des transects de 500m ont été utilisés et ont permis de mesurer des effets de bords éventuels. Un total de 800 Winkler et 560 pièges à fosses ont été analysés lors de cette étude. Résultats: Un transect standardisé A.L.L. permet d’obtenir, à partir de 20 échantillons et de méthodes analytiques adéquate, une estimation fiable de la richesse locale au sein de 200m² mais n’est pas toujours représentatif de la fréquence relative des espèces. Au total, 150 espèces de fourmis ont été récoltées dont 130 en forêt et 79 en savane (dont 59 espèces communes aux deux milieux). Au niveau du micro-habitat, on observe pour certaines espèces des pics périodiques d’abondance (maximum tous les 10m) correspondant vraisemblablement à l’emplacement des colonies qui s’espacent pour diminuer la compétition intraspécifique. Associé aux micrconvexités topographiques l’on observe également des pics de densité de broméliacées et de quantité de litière qui favorisent une grande densité d’espèces différentes de fourmis. À l’échelle de l’habitat, les îlots forestiers petits et isolés sont les moins riches, principalement en espèces typiquement forestières. Dans les larges fragments, les espèces typiquement forestières se distribuent indépendamment de la distance les séparant du bord. Quelques espèces typiques de savane pénètrent en bordure de forêt et provoquent une plus grande variabilité de la faune récoltée au sein des quadrats de litière situés à cet endroit. Cependant, aucun pic de diversité correspondant à une zone de superposition d’espèces de bord et de centre n’a été observé au sein des fragments forestiers. Les feux de savane modifient la fréquence relative des espèces les plus communes mais n’affectent pas la richesse globale du milieu et ne pénètrent pas dans la forêt. Conclusions: Le protocole standardisé ALL, utilisé couramment par de nombreuses équipes de chercheurs à travers le monde, mais qui n’avait encore jamais été réellement calibré avant notre étude, apparaît comme une méthode minimale mais suffisante pour déterminer la richesse locale en fourmis d’une forêt du Chaco humide. Ce calibrage a permis, en outre, de mettre en évidence un taux important de renouvellement des espèces à l’échelle du mètre carré. Nos résultats soutiennent l’idée que la disponibilité en ressources favorables, plus que la compétition interspécifique, est un mécanisme majeur structurant les assemblages de fourmis des litières. À l’échelle du micro-habitat, un grand nombre d’espèces de fourmis forestières coexistent dans les zones riches en matière organique associée à la présence de broméliacées qui apparaissent comme un facteur structurant majeur de la distribution des fourmis. Au niveau de la litière, les colonies de différentes espèces ont des aires de fourragement qui se superposent tandis que les colonies de même espèce ont tendance à s’espacer limitant la compétition pour les mêmes ressources. Un effet de bord, lié à des modifications locales des conditions climatiques et de la structure de la végétation, ne se marque pas au niveau de la myrmécofaune dans ce type de milieu, ce qui explique que l’on n’observe pas le traditionnel pic de diversité au niveau de la zone de transition entre deux milieux. Du point de vue de la conservation des espèces, des fragments forestiers de 15ha, bien connectés, apparaissent comme des conditions minimum pour conserver l’ensemble des espèces de fourmis de l’assemblage.