No description available.

Störungen sind ein integraler Bestandteil von Waldökosystemen. Von einzelbaumweiser Seneszenz bis hin zu großflächigem Windwurf, Waldbrand oder Insektenbefall prägen sie natürlicherweise Artenzusammensetzung, Generationswechsel und Verjüngungsprozesse von Waldbeständen. Aufgrund wirtschaftsbedingt hoher Anteile an sekundären reinen Nadelholzbeständen und sich ändernden klimatischen Bedingungen ist der Einfluss großflächiger Störungen im letzten Jahrhundert in Mitteleuropa angestiegen und wird vermutlich auch zukünftig weiter an Bedeutung gewinnen. Das ökosystemare Verständnis über die Wirkung dieser Störungsereignisse auf Artenzusammensetzung und natürliche Waldentwicklung ist wesentlich für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung. Im Wirtschaftswald kann der Einfluss natürlicher Störungen aufgrund stetiger Einflussnahme durch Räumung, Pflanzung und Durchforstungen schwerlich untersucht werden. Großflächige Schutzgebiete mit dem Prozessschutz dienenden unbewirtschafteten Kernzonen bieten hingegen diese Möglichkeit. Am Beispiel des Nationalparks Berchtesgaden im südlichen Oberbayern (Deutschland) wurde daher exemplarisch für die Nördlichen Kalkalpen die natürliche Waldentwicklung unter dem Einfluss des Borkenkäfers und die Veränderungen von Bestandesstrukturen und Biodiversität im Verlauf von Störung und Sukzession untersucht. Durch den großen Holzbedarf der regional ansässigen Salinenindustrie ab dem 16. Jahrhundert, der jahrhundertelangen Kahlschlagswirtschaft und den hohen Wilddichten im Bayerischen Hofjagdgebiet wurden die natürlicherweise in den montane Lagen stockenden Bergmischwälder aus Europäischer Buche, Weißtanne und Gemeiner Fichte in überwiegend reine, sekundäre Fichtenwälder umgewandelt. Seit Einrichtung des Nationalparks Berchtesgaden 1978 kam es besonders nach den Winterstürmen Vivian/Wiebcke 1990 und Kyrill 2007 zu stärkerem Borkenkäferbefall. Luftbildauswertungen belegen ein zerstreutes und eher kleinflächiges Befallsgeschehen außerhalb des Maßnahmenbereichs Borkenkäferbekämpfung. Mittlere Befallsflächengrößen lagen bei 0,07 ha (1990-1997) und 0,29 ha (2007-2012); die Gesamtbefallsflächen betrugen 30 ha (1990-1997) und 260 ha (2007-2012). Mit der Methodik einer unechten Zeitreihe konnte auf 140 Probeflächen die Entwicklung unbefallener Fichtenaltbestände über das beginnende frühsukzessionale Stadium (1-5 Jahre nach Borkenkäferbefall) hin zum fortgeschrittenen frühsukzessionalen Stadium (17-25 Jahre nach Borkenkäferbefall) von montaner bis subalpiner Höhenstufe in sonn- und schattseitigen Lagen erfasst werden. Das Absterben der Fichtenaltbestände durch den Borkenkäferbefall führte zu einer signifikanten Reduktion der Bestandesvolumina und der Kronenüberschirmung auf den Befallsflächen bei gleichzeitig massiver Zunahme an stehendem Totholz. Erhebliche Anteile des stehenden Totholzes brachen bei fortschreitender Zersetzung im Verlauf der untersuchten etwa 20-jährigen Sukzession zusammen. Humusabbau und signifikante Veränderungen des Mesoklimas durch die Störung waren nicht nachzuweisen. Die durch das Absterben des Kronendachs erhöhten Anteile an direkter Strahlung am Waldboden führten zu einer zunehmenden Deckung und Höhe der Bodenvegetation. Trotz der verstärkten Konkurrenzsituation mit der Bodenvegetation kam es, besonders in montaner Lage, zu einer zügigen Verjüngung der Befallsflächen mit Jungwuchsdichten von im Median rund 5.000 Pflanzen > 50 cm Höhe und weiteren etwa 5.000 Pflanzen < 50 cm Höhe pro Hektar, zwei Jahrzehnte nach dem Borkenkäferbefall. Hochmontan war diese Entwicklung verzögert zu beobachten. Hier nahm Bedeutung des Totholzes als Keim- und Wuchssubstrat mit zunehmender Zersetzung zu. Der Jungwuchs wurde von Gemeiner Fichte, Bergahorn und Vogelbeere dominiert. Die natürlichen Hauptbaumarten des Bergmischwaldes – Europäische Buche und Weißtanne – fehlten jedoch aufgrund der historischen Bewirtschaftung und mangelnden Samenbäumen auch im Jungwuchs weitgehend. Die Störung führte unter anderem durch das räumlich unregelmäßige Aufkommen des Jungwuchses zu einer erhöhten strukturellen Heterogenität auf Bestandes- und Landschaftsebene. Entgegen der Erwartungen spielte die Vorausverjüngung für die Verjüngung nach dem Störungsereignis eine vernachlässigbar geringe Rolle. Mehr als 90 % der Jungwuchsindividuen waren nach dem Störungsereignis gekeimt und bestätigten damit eine große Resilienz der Bergwälder nach mittelgroßen Störungsereignissen unter der Voraussetzung angepasster Schalenwildbestände. Bei den untersuchten epigäischen Artengruppen waren keine Veränderungen (Käfer, Spinnentiere, Mollusken), bzw. ein Rückgang der Artenvielfalt (Springschwänze) aufgrund fehlender Streunachlieferung nach der Störung zu beobachten. Die licht-, nährstoff- und totholzbedürftigen Arten profitierten hingegen von den temporären Lückenbedingungen und reagierten überwiegend mit einem Anstieg der Artenvielfalt im Verlauf der Sukzession. Dieser Anstieg war auch zwei Jahrzehnte nach dem Störungsereignis trotz zunehmender Verjüngungsdichten noch zu beobachten. Dies verdeutlicht die Relevanz von sich langsam schließenden Bestandesöffnungen für eine vollständige Entwicklung der Biodiversität heliophiler Artengruppen in Waldökosystemen. Durch das Mosaik verschiedener, kleinräumig verbreiteter Sukzessionsstadien auf Landschaftsebene zeigten besonders die totholzbesiedelnden Pilze und Käfer eine hohe Gamma-Diversität im Gebiet. Die Artengemeinschaften der Gefäßpflanzen ähnelten sich hingegen stark in ihrer Artenzusammensetzung in den drei untersuchten Sukzessionsstadien und zeichneten sich mehr durch eine Verschiebung der Dominanzverhältnisse aus.   Räumung und Pflanzung auf Befallsflächen innerhalb des Maßnahmenbereichs Borkenkäferbekämpfung führten im Vergleich zu den unbehandelten Befallsflächen nicht zu einer Erhöhung der Jungwuchsdichten im beginnenden frühsukzessionalen Stadium, aber zu einer Steigerung der Anteile an Weißtanne und Europäischer Buche im Jungwuchs. Mollusken, Wanzen und bestäubende Käferarten reagierten auf die tendenziell höheren Strahlungsmengen am Waldboden und zeigten höhere Artenzahlen auf den geräumten Flächen. Zeitgleich veränderte die Räumung des befallenen Totholzes die Artenzusammensetzung vieler der untersuchten Artengruppen und reduzierte die Artenvielfalt der xylobionten Käfer. Der forstlichen und naturschutzfachlichen Praxis wird aus den Ergebnissen dieser Untersuchung heraus empfohlen, die durch natürlichen Störungen entstandenen Lücken und Strukturen zu nutzen, um den Erhalt von licht-, nährstoff- und totholzbedürftigen Artengruppen zu fördern und, soweit aus Gründen des Lawinen- und Forstschutzes möglich, auf Räumung und direkte Bepflanzung der Flächen zu verzichten. Wo es das Ziel ist, die natürliche Baumartenzusammensetzung der Bergmischwälder kurzfristig wieder herzustellen, müssen Buche und Tanne bei einem Mangel an Samenbäumen künstlich eingebracht werden. Ansonsten weisen die im Gebiet stockenden Bergwälder unter der Voraussetzung angepasster Wildbestände bei mittelgroßen Störungsereignissen eine große Resilienz auf und lassen ein Schließen der Bestandeslücken durch Naturverjüngung erwarten.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Acacia cyclops, an invasive weed in South Africa, was initially imported to stabilize the sand dunes in the southern Cape. The spread of A. cyclops is a major threat to the fragile biodiversity of the strandveld and limestone fynbos vegetation. Acacia cyclops dieback has been observed for some time, although the causative agent, Pseudolagarobasidium acaciicola, has only recently been described. This fungus is nominated for development as a mycoherbicide to control A. cyclops. Although current biological and mechanical control efforts are proving to be partially effective, A. cyclops is still causing major damage to natural ecosystems. The introduction of a mycoherbicide would increase the cost effectiveness of controlling this weed in the long term. The majority of the literature that was reviewed supports the use of mycoherbicides as biocontrol agents, especially when taking into account the decrease in acceptance and availability of chemical control agents. Considering that the Pseudolagarobasidium genus consists of saprobes, opportunistic facultative pathogens and endophytes, P. acaciicola is predicted to have similar biological characteristics. The species is also highly likely to be indigenous, although with a wider distribution range than previously envisaged. Strict precautions should still however be taken to ensure that non-target species will not be threatened. This study consists of a unique risk assessment comprising different sections. A field survey was performed to record disease incidence among indigenous woody plant species around 100 diseased A. cyclops trees. Subsequently, DNA extractions were made from the roots of the diseased indigenous plants and A. cyclops trees to verify the presence of P. acaciicola. Of the 2432 indigenous woody plants observed, 22 (0.9%) were dead or dying, while P. acaciicola was detected in 10 of these (0.4%), representing six species. Pseudolagarobasidium acaciicola was detected in 47% of the A. cyclops trees. Although P. acaciicola could be a weak pathogen in a broad range of indigenous plant species, the extremely low disease incidence is an indication of a low level of risk associated with using P. acaciicola as a mycoherbicide. Additionally, pathogenicity trials on indigenous plant species were conducted to give an indication of host susceptibility. A total of 30 indigenous plant species were wound inoculated at two field sites, and potted plants representing 17 indigenous plant species were wound and soil inoculated in a nursery. The optimum growth temperature for P. acaciicola was determined in order to understand it’s seasonal and landscape preference. Mortality was recorded in five of nine indigenous Fabaceae species, while a single plant each of four other non-Fabaceae species died after inoculation. No plants outside the Fabaceae family died in the field. Only A. cyclops seedlings died following soil inoculation. Longitudinal sections of stem inoculated plants revealed no systemic infection in Fabaceae species that survived inoculation. Infection in susceptible Fabaceae species was generally more extensive than infection in susceptible non-Fabaceae species. The optimum growth rate for P. acaciicola was determined at 35°C, indicating an adaptation to summer conditions. Indigenous Fabaceae species do display greater susceptibility than species from other families, indicating some level of specificity, although susceptible species can not be phylogenetically circumscribed. Aside from being a facultative pathogen on A. cyclops, results from this study suggest that P. acaciicola is primarily a saprophyte and an occasional opportunistic pathogen on some indigenous Fabaceae, possibly only being a weak opportunistic pathogen on some non-Fabaceae species. However, the risk of not effectively managing A. cyclops populations in these threatened vegetation types outweighs the risk associated with using P. acaciicola as a mycoherbicide. Therefore the use of P. acaciicola as a mycoherbicide on A. cyclops would be recommended, provided that sufficient monitoring of treated sites is implemented that primarily focus on the indigenous Fabaceae species. The effective control of A. cyclops could be achieved when P. acaciicola is used to compliment current mechanical, biological and chemical control methods in an integrated management strategy. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Acacia cyclops, ook bekend as rooikrans, is ‘n indringerplant in Suid-Afrika wat oorspronklik vanaf Australië ingevoer is om die sandduine in die Kaap te stabiliseer. Die verspreiding van rooikrans bedreig die sensitiewe biodiversiteit van die strandveld en kalksteen fynbos. Rooikrans terugsterwing is al vir ‘n geruime tyd opvallend in die grootste deel van die plant se verspreiding in Suid-Afrika, alhoewel die veroorsakende organisme, Pseudolagarobasidium acaciicola, eers onlangs beskryf is. Hierdie swam is as ‘n geskikte kandidaat vir die ontwikkeling van ‘n biologiese onkruiddoder om rooikrans te beheer, genomineer. Alhoewel die huidige biologiese- en meganiese beheer metodes vir rooikrans gedeeltelik suksesvol is, hou dié indringer steeds ‘n ernstige bedreiging vir die natuurlike ekosisteme in. Die gebruik van ‘n swam-gebaseerde onkruiddoder sal die beheer van rooikrans oor die langtermyn meer koste-effektief maak. Die oorgrote meerderheid van die literatuur wat hersien is, ondersteun die gebruik van swam-gebaseerde onkruiddoders as biologiese beheermiddels, veral as die afname in aanvaarbaarheid en beskikbaarheid van chemiese beheermiddels in ag geneem word. Aangesien die Pseudolagarobasidium genus uit saprofiete, opportunistiese fakultatiewe patogene en endofiete bestaan, word daar voorspel dat P. acaciicola ‘n soortgelyke biologiese karakter sal hê. Dit is hoogs waarskynlik dat hierdie swamspesie inheems is, alhoewel die verspreiding wyer mag wees as wat oorspronklik voorspel is. Streng maatreëls moet egter steeds in plek wees om te verseker dat nie-teiken plantspesies nie bedreig word nie. Hierdie studie bestaan uit ‘n unieke risiko-analise met verkeie onderafdelings. ‘n Veld-opname is uitgevoer om die siekte-voorkoms van die inheemse houtagtige plantspesies rondom ‘n 100 siek rooikrans plante te bepaal. DNA ekstraksies is vervolgens vanuit die wortels van siek inheemse plantspesies en -rooikrans uitgevoer, om uiteindelik die teenwoordigheid van P. acaciicola binne die hout te kon bevestig. Uit ‘n totaal van 2432 inheemse houtagtige plante wat aangeteken is, was 22 (0.9%) siek of dood, terwyl die teenwoordigheid van P. acaciicola in 10 van hierdie plante (0.4%), wat ses spesies teenwoordig, bevestig is. Die teewoordigheid van P. acaciicola is ook in 47% van die rooikrans bevestig. Alhoewel P. acaciicola moontlik ‘n swak opportunistiese patogeen op ‘n verskeidenheid inheemse plantspesies is, dui die lae verhouding van dooie inheemse plante teenoor gesonde plante in die veld op ‘n lae risiko vir die gebruik van P. acaciicola as ‘n biologiese onkruiddoder. Patogenisiteitstoetse is op inheemse plantspesies uitgevoer om ‘n aanduiding van gasheervatbaarheid te verkry. Wond-inokulasies is op ‘n totaal van 30 inheemse plantspesies by twee veldstudie-areas uitgevoer, terwyl wond- en grond-inokulasies op 17 inheemse spesies potplante in die kweekhuis uitgevoer is. Die optimale temperatuur waarby P. acaciicola groei, is bepaal om die swam se seisoenale- en habitatsvoorkeure beter te verstaan. Plante van vyf uit die nege inheemse Fabaceae spesies het doodgegaan, terwyl ‘n enkele plant van vier nie-Fabaceae spesies doodgegaan het. Alle plante buite die Fabaceae familie het oorleef in die veld na inokulasie. Slegs rooikranssaailinge het na grond inokulasie doodgegaan. Lengtedeursnee van die stam en wortels van elke geïnokuleerde plant het bevestig dat daar geen sistemiese infeksie in Fabaceae spesies wat inokulasie oorleef het, plaasgevind het nie. Infeksies in vatbare Fabaceae spesies was oor die algemeen meer ernstig as infeksies in vatbare nie-Fabaceae spesies. Die optimale groei van P. acaciicola het by 35°C plaasgevind, wat aandui op ‘n voorkeur vir somerstoestande. Inheemse Fabaceae spesies het meer vatbaar as vatbare plantspesies van ander families voorgekom. Hierdie verskynsel dui op ‘n sekere vlak van spesifisiteit, alhoewel daar geen duidelike filogenetiese grense vir vatbare spesies bepaal kon word nie. Behalwe vir die feit dat P. acaciicola ‘n fakultatiewe patogeen op rooikrans is, stel resultate van hierdie studie voor dat hierdie swam hoofsaaklik ‘n saprofiet is wat soms ook ‘n opportunisties patogeen op sekere inheemse Fabaceae is en moontlik slegs ‘n swak opportunistiese patogeen op plantspesies buite die Fabaceae familie is. Die swak en oneffektiewe bestuur van rooikrans in hierdie bedreigde plantegroeitipes hou egter ‘n groter bedreiging in as die gebruik van P. acaciicola as ‘n biologiese onkruiddoder. Pseudolagarobasidium acaciicola word daarom aanbeveel vir die beheer van rooikrans, mits voldoende monitering, wat fokus op inheemse Fabaceae spesies, gepaard gaan met die gebruik van hierdie biologiese onkruiddoder. Rooikrans kan effektief beheer word as P. acaciicola ingespan word om huidige meganiese-, biologiese- en chemiese beheermetodes in ‘n geïntegreerde bestuurstrategie te komplimenteer.

Global CO2 emissions produced by energy-related processes, mainly power plants, have increased rapidly in recent decades; and are widely accepted as the dominant contributor to the greenhouse gas (GHG) effect and consequent climate changes. Among countermeasures against the emissions, CO2 capture and storage (CCS) is receiving much attention. Capture of CO2 is the core step of CCS as it contributes around 75% of the overall cost, and may increase the production costs of electricity by over 50%. The reduction in capture costs is one of the most challenging issues in application of CCS to the energy industry. Using limestone in CaO-looping cycles is a promising capture technology to provide a cost-effective separation process to remove CO2 content from power plants operations. Limestone has the advantage of being relatively abundant and cheap, and that has already been widely used as a sorbent for sulphur capture. However, this technology suffers from a critical challenge caused by the decay in the sorbent capture capacity during cyclic carbonation/calcination, which results in the need for more sorbent make-up; hence a reduction in cost efficiency of the technology. The performance of sorbent influenced by several operating and reaction conditions. Therefore, much research involves investigation of influencing factors and different methods to reduce the sorbent deactivation. Cont/d.

La pierre monumentale subit au fil du temps des mécanismes de dégradation physiques, chimiques et biologiques qui détruisent l’épiderme des monuments et affectent la structure porteuse et sa stabilité. La compréhension des mécanismes de dégradation est nécessaire pour les gestionnaires d’ouvrages surtout que les études menées jusqu’à présent sont souvent incomplètes. Dans cette problématique, une étude de la dégradation de la pierre calcaire de Blaye est réalisée en collaboration avec le projet européen Medachs et la mairie de Blaye. Cette étude est composée de deux parties principales réalisées sur le site et en laboratoire. L’étude in-situ consiste à appareiller une pierre de façon à avoir la température de l’air et à la surface, à l’extérieur et à l’intérieur du bâtiment, et à 3 profondeurs dans la pierre. Un modèle numérique alimentée par les résultats des mesures expérimentales est élaboré pour estimer la valeur de la conductivité thermique du matériau. La pierre est alors découpée en 3 épaisseurs et la conductivité thermique est calculée pour chaque épaisseur en appliquant une méthode d’optimisation (Powell). La variation de la conductivité est directement liée à celle de la porosité et donc de l’état d’altération du matériau. L’étude au laboratoire est réalisée en deux étapes. En premier temps, des éprouvettes du matériau vierge en provenance de la carrière locale sont utilisées pour caractériser l’état initial du matériau. Pour cela, des paramètres physiques (masse volumique, porosités) et des paramètres mécaniques (vitesse ultrasonore et résistance mécanique) sont mesurés et identifiés. En deuxième temps ,nous réalisons des essais de vieillissement accéléré par action des sels et par action des cycles hygrothermiques. Les essais montrent la fragilité du matériau et mettent en évidence une résistance très faible face à la cristallisation de sels. Le travail réalisé, à la fois en laboratoire et in-situ, met en évidence la nécessité de mieux comprendre les mécanismes de dégradation et de mieux connaitre le matériau en particulier au niveau de l’action des sels. On propose de réaliser des essais qui prennent plus en compte les conditions d’exposition de la pierre (température, nature des sels, etc.). / Monumental stone is exposed to alteration caused by physical, chemical and biological mechanisms of degradation. With time, these mechanisms can destruct the monument epidermis and endanger the structure stability. The complex mechanisms of stone degradation are not fully understood. Our scientific knowledge is incomplete. Within the framework of the maintenance of historical monuments, a study of Blaye limestone alteration is realized with the collaboration of the European project Medachs and the town hall of Blaye. Our study can be divided into two major parts : an in-situ study and a laboratory study. The on site study consists on measuring the temperature evolution at the internal and external surface of a chosen stone in the building as well as the temperature evolution at the air in the inside and the outside of the building and at three depths in the stone. A numerical model is built in order to estimate the thermal conductivity of the stone based on the measurements results. The model consists on considering that the stone is composed of three layers characterized with three different values of the thermal conductivity. These values are estimated by using an optimization algorithm (Powell). The thermal conductivity varies with the porosity and thus can be considered as an indicator of the stone damage On the other hand, the laboratory study is realized in two stages. At first, the physical and the mechanical parameters of the original material are estimated by carrying out different measurements (relative density, porosiy, ultrasonic velocity, and compressive resistance). The samples that were used for the measurements were extracted from the local quarry. Then two types of accelerated ageing tests were realized : salt crystallization and hydro-thermal cycles. The results of the tests showed a low resistance of the material especially to salt crystallization. At the end, the results of the in-situ and the laboratory study show the fragility of the material and highlight the need and the importance of a better understanding of the degradation mechanisms. The effect of the environmental conditions should be included in the studies in order to have a clear image about the variation of the material resistance to salt crystallization with the exposure conditions (temperature, type of salts, etc.).

L'hétérogénéité spatiale est un trait caractéristique des aquifères calcaires. Conditionnée par le karst et ses morphologies, cette hétérogénéité explique la fréquente sous-exploitation des réserves de ces hydrosystèmes mais également le degré lacunaire de connaissance de leurs fonctionnements. Nous avons voulu, dans cette recherche, approfondir cette connaissance en scrutant le fonctionnement des aquifères calcaires qui arment les bas plateaux du Nord-Est de la France. Trois de ces bas plateaux ont été retenus, ceux du Dogger et de l'Oxfordien (Jurassique) et celui du Muschelkalk (Trias). Afin de comprendre comment s'organisent les écoulements sur et dans ces trois systèmes, notre démarche s'articule autour de deux principaux axes ; le premier concerne l'identification des modalités de l'écoulement et le second est consacré à leur quantification. En pratique, la connaissance des modalités de circulation a été recherchée à travers l'étude des différents paramètres structurels (géologique, tectonique, karstique) et conjoncturels (précipitation, évapotranspiration) qui interagissent dans le cycle de l'eau. Nous montrons que la variété de fonctionnements hydrologiques observés, à l'échelle du domaine d'étude, est conditionnée principalement par les paramètres structurels ; l'hétérogénéité lithologique, notamment, apparaît comme une clef fonctionnelle déterminante, d'une part, par l'existence d'une multiplicité de nappes d'eau et d'autre part, par son rôle dans la karstogenèse. Les morphologies du karst s'observent principalement sur les secteurs de contact lithostratigraphique et nous avons pu établir, à travers une répartition spatiale des phénomènes du karst (en surface et en souterrain), que ces trois plateaux sont majoritairement déconnectés du karst et dominés par des processus de circulation lents, de l'infiltration à la vidange aquifère. Afin d'apporter des éléments de quantification sur les circulations, une analyse hydroclimatique et géochimique d'exutoires de petites dimensions a été ensuite menée. C'est ainsi qu'une petite dizaine de sources et de bassins versants, localisés dans des contextes physiographiques variés, ont fait l'objet de suivis sur plusieurs cycles hydrologiques. L'analyse nous a permis de préciser les caractères hydrodynamiques de deux grands types de comportement observés au sein des bas plateaux étudiés : le comportement fissural et le comportement karstique. Le comportement fissural se manifeste, à l'échelle annuelle, par un filtrage important des précipitations par les systèmes (forte inertie des valeurs de débits et de conductivités électriques) et également par de lents processus de mise en charge à l'échelle des évènements de crue. Le comportement karstique, quant à lui, est attesté, à l'échelle annuelle, par des pluies moyennement filtrées par les systèmes mais aussi par des variations hydrogéochimiques accusées lors des sollicitations pluviométriques majeures, en lien avec la transmissivité importante de ces milieux / The spatial heterogeneity is a feature of limestone aquifers. Conditioned by the karst and its morphologies, this heterogeneity explains the frequent under-exploitation of these hydrosystem reserves but it also explains the incomplete degree of knowledge of their functionings. In this research we wanted to deepen this knowledge by scrutinizing the functioning of the limestone aquifers which arm the low plateaus of the North-East of France. Three of these low plateaus held our attention, those of Dogger and Oxfordian (Jurassic) and the one of Muschelkalk (Triassic). In order to understand how the flows on and into these three systems are organized, our approach focuses on two main axes ; the first one concerns the identification of the modes of flow and the second one is devoted to quantification. In practice, the knowledge of the flow modes was investigated through the study of various structural parameters (geology, tectonics, karst) and conjunctural parameters (precipitation, evapotranspiration) interacting the water cycle. We show that the variety of hydrological functionings which are observed, on the scale of the study area, is mainly dependent on the structural parameters ; the lithological heterogeneity, in particular, appears as a determining functional key, on the one hand, by the existence of a multiplicity of groundwater and on the other hand, by its role in the karstogenesis. The morphologies of the karst are primarily obvious on the areas of lithostratigraphic contact and we were able to establish, through a spatial distribution of karst phenomena (on and underground), that these three plateaus are mainly disconnected from the karst and run by slow-flow processes, from infiltration to ground water discharge. In order to provide some quantifications of the circulations, a hydroclimatic and geochemical analysis of small outlets was then conducted. Thus a dozen springs and catchments, located in various physiographic settings have been surveyed for several water years. The analysis allowed us to specify the hydrodynamic characteristics of two types of behavior observed in the low plateaus we studied: the fissural behavior and the karstic behavior. The fissural behavior appears, on an annual scale, through a significant rainfall filtering of the systems (high inertia of the values of discharges and electrical conductivities) and also by slow charging processes when flood events occur. The karst behavior, meanwhile, is evidenced on an annual scale, by a moderately rainy filtering of the systems but also by hydrogeochemical variations accused during major rainfall solicitations in connection with the important transmissivity of these environments

Cette thèse a pour objet d’appliquer le nouveau paradigme de la fantômisation en Gironde (France), principalement aux calcaires tertiaires, et secondairement aux calcaires crétacés. La fantômisation transforme, par des processus vraisemblablement biochimiques, la roche saine en roche poreuse, en conservant le volume initial. On parle alors d’altération isovolumique ou « géoporose ». L’intérêt de la Gironde est de comporter de vastes étendues carbonatées plus ou moins karstifiées, dont l’Entre-deux-Mers et ses nombreuses grottes. Les calcaires de l’Oligocène inférieur montrent en carrière des phénomènes d’altération qui peuvent servir de modèle pour expliquer la genèse des cavités locales. L’intérêt de cette région est de présenter différents stades évolutifs de karstification par fantômisation, en fonction du potentiel hydrodynamique. On observe tous les stades en zone de plaine et de bas plateau : - des systèmes karstiques incipients, en phase de formation, situés en rive gauche de la Garonne, en zone de battement de nappe phréatique ; - des systèmes karstiques jeunes, en zone dénoyée, de type perte-résurgence, en Entre-deux-Mers ; - des systèmes karstiques complexes impliquant plusieurs étages calcaires fantômisés, du Crétacé supérieur à l’Oligocène et au Miocène, au sud de la Gironde ; - des paléokarsts du Pléistocène moyen probable, fossilisés par des sédiments ; - des paléokarsts précoces, correspondant à une phase préliminaire de sédimentation dans des zones fantômisées, récemment exondées par abaissement relatif du niveau phréatique (surrection). Tous ces stades d’évolution de la karstification permettent de bâtir en Gironde un modèle de spéléogenèse en fonction du paramètre hydrodynamique, qui commande l’évacuation mécanique de l’altérite. Ce nouveau regard sur la spéléogenèse offre l’occasion de mieux comprendre le fonctionnement des sources de rive gauche, qui présentent des débits réguliers très tamponnés. Le pompage des eaux souterraines, depuis plus de 30 ans, provoque un rabattement de la nappe phréatique, qui pourrait expliquer localement certains effondrements et l’assèchement de plusieurs sources. Ces aspects de génie civil montrent l’intérêt de cette problématique à la frontière recherche fondamentale / recherche appliquée. En effet, l’alimentation en eau de l’agglomération bordelaise provient exclusivement des terrains cénozoïques, et en particulier de l’Oligocène. / The aim to this PhD thesis is to apply the new ghost-rock alteration paradigm to the Gironde (SW France), first to tertiary limestone, then secondarily to cretaceous limestone. The ghost-rock alteration transforms, probably by biochemical processes, the unweathered rock to porous rock, keeping its original volume. This is also called isovolumic alteration or "geoporosis". The interest of the Gironde is that it presents large carbonated areas, more or less karstified, especially the Entre-deux-Mers limestone plateau and its numerous caves. In quarries, the limestone from early Oligocene shows alteration phenomena that can be used as a model to explain the genesis of local caves. The advantage of this area is to present different evolutionary stages of karstification by ghost-rock alteration, depending on the hydrodynamic potential. We can observe all the stages in plains and low plateau areas: - Incipient karstic systems, in genesis phase, situated on the left bank of the Garonne river, in the groundwater table variation level; - Young karstic systems in dewatered areas, lost-resurgence type, in the Entre-deux-Mers; - Complex karstic systems formed by several limestone layers, affected by ghost-rock alteration, from late Cretaceous to Oligocene and Miocene, in the south of the Gironde; - Palaeokarsts probably dating from middle Pleistocene, clogged with sediment; - Early palaeokarsts, corresponding to a preliminary phase of sedimentation into ghost-rock altered areas, recently dewatered by a relative lowering of the water table (uplift) . All these stages of karstic evolution in Gironde help us to build a speleogenesis model, based on hydrodynamic parameters controlling the mechanical removal of the alterite. This new look at the speleogenesis is an opportunity to better understand the functioning of the sources situated on the left bank, which have regular and highly buffered flows. The pumping of groundwater for more than 30 years, causing a lowering of the water table, could explain some local collapses and depletion of several sources. These aspects of civil engineering show the importance of this issue at the limit of fundamental / applied research. Indeed, the drinking water of Bordeaux agglomeration is provided exclusively from cenozoic grounds, and in particular oligocene limestone.

Avaliou-se as emissões dos gasses poluentes 'SO IND.2', NOx, THC e CO, e efeitos de escala de reator no processo de absorção de 'SO IND.2' por calcário em leitos fluidizados borbulhantes atmosféricos sob combustão de carvão mineral com alto teor de cinza e enxofre. Dois combustores de carvão em leito fluidizado foram utilizados: uma planta de bancada de seção circular de 0,16 m de diâmetro, e uma planta piloto de seção quadrada de 0,5 x 0,5 m. Foram controlados, tendo em vista situações operacionais típicas, o excesso de ar, a velocidade de fluidização (U/'U IND.MF'), a granulometria do particulado, e a temperatura do processo. As variáveis principais de análise foram a relação Ca/S de alimentação, altura do nível do leito e geometria do reator. A primeira foi variada pelo controle das taxas de alimentação de carvão e calcário e a segunda pelo controle da altura do leito expandido. Foram medidas as concentrações de gases na descarga do reator ('SO IND.2', 'O IND.2', 'CO', 'CO IND.2', NOx e THC), e as distribuições granulométricas e composição química dos materiais presentes no leito, elutriado e sangrado. Os resultados obtidos na planta de bancada foram comparados aos resultados obtidos na planta piloto. Indicaram que as diferenças encontradas são devidas principalmente a condições operacionais diferentes. O efeito de escala do reator, para as dimensões das plantas de bancada e piloto deste trabalho, mostrou-se desprezível. / Gas emissions of 'SO IND.2', NOx, THC and CO, and reactor scale effects were evaluated for the process of absorption of 'SO IND.2' by limestone in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of high ash high sulfur coal. Two different fluidized bed reactor plants were used: a bench cylindrical section reactor 0.16 m internal diameter, and a pilot square section reactor 0.5 x 0.5 m. Air excess, fluidization velocity(U/'U IND.MF'), particle size and process temperature were established having in view typical operational conditions. The parameters varied for analysis were the Ca/S feeding ratio, height of the bed, and geometry of the reactor. The first was varied by controlling the feed rates of coal and limestone, and the second by controlling the height of the expanded bed. Gas concentrations were measured at the reactors exit ('SO IND.2', 'O IND.2', CO, 'CO IND.2', NOx and THC). Size distributions and chemical composition were determined for the bed, overflow and elutriated materials. The results obtained in the bench plant were compared to those obtained in the pilot plant. The differences found between the results of the two plants were attributed mainly to differences in operational conditions. The effect of scale, for the dimensions of the plants considered in this work, resulted not significant.

Ce travail de thèse consiste en l’élaboration d’une méthodologie d’étude de monuments historiques, appliquée au château de Chambord. Il s’agit de mettre en place le carnet de santé de l’édifice, et de le compléter par une expérimentation en laboratoire, afin de réaliser un diagnostic d’altération.Les archives historiques concernant le château ont été rassemblées et analysées pour concevoir des cartographies de dates de pose et de nature des pierres. L’examen in situ des façades a ensuite conduit à réaliser des cartographies d’altération. La synthèse des informations concernant le passé et le présent du monument a permis d’établir une liste des principaux facteurs environnementaux associés aux altérations, de même que la chronologie de leur développement, pour ainsi aboutir à une première estimation des cinétiques de progression.C’est la desquamation en plaques, détérioration courante du tuffeau, à la fois la plus dommageable et la plus complexe, qui a été ciblée pour le diagnostic d’altération. Les analyses physico-chimiques réalisées sur des prélèvements in situ ont conduit à l’identification systématique du gypse dans les fissures des desquamations. Des simulations expérimentales ont été mises en place pour appréhender le rôle du gypse, son mode de transport et son origine. La pollution atmosphérique mettant en oeuvre du SO2 gazeux reproduit bien la distribution du gypse telle que mesurée dans les desquamations en plaques observées au château de Chambord. Un mécanisme incluant ce phénomène a été proposé, pour expliquer le développement de cette altération, et qui pourrait être à la base des prévisions de l’évolution des altérations, afin d’envisager le futur du monument. / This thesis is dedicated to the establishment of a methodology to study the built cultural heritage, applied to the castle of Chambord. It consists in realizing the health record of the monument, and completing it by an experimental sequence in laboratory, in order to provide a diagnosis of the state of degradation.Historical archives about the castle were gathered and analysed to obtain mappings of dating and nature of stone. By mean of in situ observations, a mapping of degradation has been added. A synthesis of the information concerning the past and the present of the monument allowed establishing a list of the main factors associated to degradations and to a chronology of development of these degradations, so as to estimate their kinetics.Spalling, which is the most damaging and complex usual degradation, has been chosen as case of study for the diagnosis of degradation. The physic-chemical characterisations made on in situ coring lead to systematically found gypsum in spalling’s cracks. Various artificial ageing tests have been performed to enlighten the role of gypsum, its transport mode, and its origin. Atmospheric pollution including gaseous SO2 reproduces well the distribution of gypsum observed in spalling at Chambord. A global mechanism taking into account this phenomenon has been proposed to clarify the development of this degradation.

Orientador: Edson Lazarini / Banca: Salatiér Buzetti / Banca: Carlos Alexandre C. Crusciol / Resumo: A cultura da soja vem sendo intensamente cultivada, no sistema plantio direto (SPD), na região do Cerrado. O solo, de baixa fertilidade e elevada acidez, e as altas temperaturas favorecendo a decomposição do material vegetal na superfície do solo, tem limitado o estabelecimento do SPD nesta região. Sendo assim, é de grande interesse a busca de alternativas que viabilizam a correção do solo e o incremento da palhada na implantação do SPD. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar culturas de cobertura, tipos e doses de calcário aplicadas na superfície do solo na implantação do SPD e seus efeitos na cultura da soja e nos atributos químicos do solo. O experimento foi conduzido na Fazenda experimental da UNESP - Campus de Ilha Solteira, localizada no município de Selvíria, MS em um LATOSSOLO VERMELHO Distrófico irrigado por pivô central. A área anteriormente foi cultivada com soja no sistema convencional. O sorgo e o milheto foram dispostos em faixa no sentido longitudinal da área experimental para facilitar a semeadura, enquanto que os tipos de calcário (PRNT de 100% e PRNT de 82%) e as doses (0,0, 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0 vezes a calculada para elevar o V% a 60) foram distribuídos inteiramente ao acaso no sentido transversal da área. Foram avaliados os parâmetros de massa seca da parte aérea e porcentagem de cobertura do solo proporcionada pelas culturas de cobertura, estado nutricional das plantas de soja, características agronômicas da soja e atributos químicos do solo. O sorgo produziu maior quantidade de massa seca proporcionando maior cobertura do solo, porém a palhada de milheto foi mais duradoura na superfície do solo. A soja cultivada em sucessão ao sorgo, apresentou menor crescimento vegetativo e redução no número de vagens e massa de 1000 sementes. A aplicação superficial do calcário com PRNT de 100% proporcionou aumento ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In Brazil, the soybean is intensively cropped under non-till system on the Cerrado region. However the low fertility and pH values of the soil, and high air temperature conditions increase the organic matter decomposition on the soil surface, limiting the non-till system establishment. In this way, searches for alternatives that promote a good soil correction with plant coverage enhancement for a non-till systems establishment are needed. The aim of this work was to evaluate the cover crops, types and levels of limestone during a non-till system establishment and its effects on soybean cropping and soil chemical characteristics. The experiment was carried out at experimental farm of the UNESP, district of Selvíria, Mato Grosso do Sul State in a distrofic red latosoil irrigated with a center pivot. Sorghum and millet were disposed in a longitudinal strip direction from the experimental area to facilitate the sowing while the limestone types (PRNT 100% and PRNT 82%) and the levels of input (0.0, 0.25, 0.5, 1.0 and 2.0 times the prescribed level to elevate the V% to 60) were randomly distributed in a transversal way. The shoot dry mass production, the percentage of soil coverage by crops cover, the nutritional and characteristics of soybean plants and the chemical attributes of soil were evaluated. Sorghum showed high values of shoot dry mass than millet, however, the millet dry mass was more enduring on soil surface. Soybean cropped in succession to sorghum shown an decrease in vegetative growth, number of pods and fresh mass of 1000 seeds. On the other hand, the superficial liming with PRNT 100% provided an increase in the number of pods and consequently increases on yield of soybeans. Independently of granulometry the increase in levels of inputted limestone was directly proportional to decreasing on contents of Fe, Zn and Mn ions of soybean leaf tissues... (Complete abstract, click electronic access below) / Mestre