No description available.

Les femelles parasitoïdes exploitant un agrégat d’hôtes doivent ajuster leurs comportements en fonction des facteurs environnementaux auxquels elles sont soumises, dont la présence de compétiteurs dans l’environnement. L’objectif de cette étude est de mesurer les impacts de la compétition sur les stratégies d’exploitation d’agrégats chez deux espèces de parasitoïdes non agressives. Les espèces Trichogramma pintoi et T. minutum (Hymenoptera : Trichogrammatidae), des parasitoïdes d’œufs de lépidoptères, furent utilisées et leurs temps de résidence dans l’agrégat, leurs mécanismes de prise de décision et le sexe des descendants alloués furent mesurés en l'absence de compétition et en situation de compétition directe et indirecte, intra- et interspécifique. Trichogramma pintoi privilégie une stratégie générale basée uniquement sur la qualité perçue de l’agrégat. À l’inverse, T. minutum privilégie une stratégie adaptée au type de la compétition (directe ou indirecte) et à la nature des compétiteurs (intra ou interspécifiques), sans égards à la qualité de l’agrégat. La distinction de ces deux stratégies amène des perspectives de recherche intéressantes sur les impacts de la compétition à l’échelle du paysage, et est d’un intérêt certain pour ceux voulant améliorer l’efficacité des programmes et des élevages de masse utilisés en lutte biologique. / Female parasitoids must adjust their behavior in response to different environmental factors when foraging for hosts. One of the most important factors they must cope with is the presence of competitors in their environment. The objective of this study is to measure the effects competition has on the foraging strategies of non-aggressive parasitoids. We used the species Trichogramma pintoi and T. minutum (Hymenoptera: Trichogrammatidae), two egg parasitoids of lepidoteran species. We measured patch residence times, patch-leaving mechanisms and progeny sex allocation of females foraging alone, and of females foraging under direct or indirect, intra- or interspecific competition. Trichogramma pintoi females favoured a general strategy entirely based on the perceived quality of the patch, whereas T. minutum females favoured a strategy that was adapted to the type of competition (direct or indirect) and to the nature of the competitors (intra- or interspecific) they were subjected to, with no regards for the quality of the patch. The distinction between these two strategies brings forth interesting research opportunities regarding the effects of competition at the landscape level, and should be of interest for biological control practitioners wishing to increase the efficacy of biological control programs and of commercial mass rearings.

Degradation of water resources has become one of the most pressing global concerns currently facing mankind. Constructed Wetlands (CWs) represent a concept to combat deterioration of water resources by acting as buffers between wastewater and receiving water bodies. Still, constructing wetlands for the sole purpose of wastewater treatment is a challenging task. To contribute to this research area, the fundamental question raised in this doctorate thesis was: how do factors such as vegetation and residing water movements (hydraulics) influence wastewater treatment in CWs? Also, effects of different data analysis methods for results of CW hydraulics and wastewater treatment were investigated. Research was focused on  phosphorus (P), ammonium-nitrogen (NH4+-N) and solids (TSS) in wastewater and o n P in macrophyte biomass. Studies were performed in pilot-scale free water surface (FWS) CW systems in Kenya (Chemelil) and Sweden (Halmstad) and as computer simulations. Results from the Chemelil CWs demonstrated that meeting effluent concentration standards simultaneously for all water quality parameters in one CW was difficult. Vegetation harvest, and thus nutrient uptake by young growing macrophytes, was important for maintaining low effluents of NH4+-N and P, especially during dry seasons. On the other hand, mature and dense vegetation growing for at least 4 months secured meeting TSS standards. Phosphorus in above-ground green biomass accounted for almost 1/3 of the total P mass removal, demonstrating high potential for P removal through macrophyte harvest in CWs. Also, results suggested that harvest should be species-specific to achieve high P removal by macrophytes and overall acceptable wastewater treatment in CWs. Still, different methods to estimate evapotranspiration (ET) from the Chemelil CWs showed that water balance calculations greatly impacted estimations of wastewater treatment results. Hydraulic tracer studies performed in the Chemelil and Halmstad CWs showed that mature and dense emergent vegetation in CWs could reduce effective treatment volumes (e-values), which emphasized the importance of regulating this type of vegetation. Also, it was shown that hydraulic tracer studies with lithium chloride performed in CWs with dense emergent vegetation had problems with low tracer recoveries. This problem could be reduced by promoting the distribution of incoming tracer solution into the CW using a barrier near the CW inlet pipe. Computer simulation results showed that the choice of tracer data analysis method greatly influenced quantifications of CW hydraulics and pollutant removal. The e-value could be 50% higher and the pollutant removal 13% higher depending upon used method. Moreover, unrealistic evalues (above 100%) in published literature could to some extent be explained by tracer data analysis method. Hence, to obtain more reliable hydraulic data and wastewater treatment results from CWs, more attention should be paid to the choice of tracer data analysis method. / Konstruerade våtmarker representerar ett koncept för möjligheten att nå en hållbar vattenresurshantering genom att agera som ”filter” mellan föroreningskälla och viktiga vattenresurser såsom sjöar och hav. Mycket kunskap saknas däremot om hur man konstruerar våtmarker med en optimal och pålitlig vattenreningskapacitet. Den här avhandlingen undersöker därför hur vegetation och vattnets väg genom våtmarken (hydrauliken) påverkar avloppsvattenrening i våtmarker. Dessutom undersöktes hur valet av dataanalysmetod av insamlad data påverkar resultaten. Studier genomfördes i Kenya och Sverige i experimentvåtmarker (ca. 40-60 m2) och inkluderadedatainsamling av vattenkvalité, hydraulik (spårämnesexperiment) samt biomassa och fosfor i biomassan av två olika våtmarksväxter. Dessutom genomfördes datorsimuleringar. Resultaten från Kenya visade att växtskörd och efterföljande näringsupptag av nyskördade växter var viktig för att uppnå låga utgående koncentrationer av fosfor och ammonium i en tropisk våtmark, speciellt under torrsäsongen. Däremot var en välutvecklad och tät vegetation viktig för reningen av partiklar. Fosfor i grön växtbiomassa representerade cirka 1/3 av våtmarkernas totala fosforrening, vilket påvisade potentialen i att genom skörd ta bort fosfor från avloppsvatten m.h.a. konstruerade våtmarker. Resultaten pekade också på att skörden bör vara art-specifik för att uppnå en hög fosforrening och generellt bra vattenreningsresultat. Dock visade olika beräkningsmetoder att vattenbalansen i en tropisk våtmark markant kan påverka vattenreningsresultaten. Resultaten från spårämnesexperimenten demonstrerade att den effektiva våtmarksvolymen för vattenrening blev mindre vid hög täthet av övervattensväxter. Detta pekade på att regelbunden växtskörd var viktig för att uppnå god vattenrening i våtmarker. Experiment med spårämnet litium visade att man kan få felaktiga resultat p.g.a. att en del spårämne fasthålls på botten i våtmarken om denna har mycket övervattensväxter. Därför bör spridningen av spårämnet i sådana våtmarker underlättas m.h.a. en spridningsbarriär nära inloppsröret. Simuleringar visade också att valet av dataanalysmetod av spårämnesdata starkt kan påverka resultaten och därmed också vår tolkning av en våtmarks hydraulik och reningskapacitet. Den effektiva volymen kunde vara 50% högre och reningseffekten 13% högre beroende på vilken metod som användes. Likaså kan valet av dataanalysmetod ha bidragit till överskattade och orealistiska effektiva volymer (över 100%) i artiklar publicerade de senaste 25 åren. Genom att fokusera mer på valet av dataanalysmetod och t.ex. jämföra resultaten från två olika metoder kan man minimera risken för bristfälliga resultat och därmed felaktiga slutsatser om en våtmarks vattenreningskapacitet.

No description available.

De nos jours, la voiture est devenue le mode de transport le plus utilisé, mais malheureusement, il est accompagné d’un certain nombre de problèmes (accidents, pollution, embouteillages, etc.), qui vont aller en s’aggravant avec l’augmentation prévue du nombre de voitures particulières, malgré les efforts très importants mis en œuvre pour tenter de les réduire ; le nombre de morts sur les routes demeure très important. Les réseaux sans fil de véhicules, appelés VANET, qui consistent de plusieurs véhicules mobiles sans infrastructure préexistante pour communiquer, font actuellement l’objet d'une attention accrue de la part des constructeurs et des chercheurs, afin d’améliorer la sécurité sur les routes ou encore les aides proposées aux conducteurs. Par exemple, ils peuvent avertir d’autres automobilistes que les routes sont glissantes ou qu’un accident vient de se produire. Dans VANET, les protocoles de diffusion (broadcast) jouent un rôle très important par rapport aux messages unicast, car ils sont conçus pour transmettre des messages de sécurité importants à tous les nœuds. Ces protocoles de diffusion ne sont pas fiables et ils souffrent de plusieurs problèmes, à savoir : (1) Tempête de diffusion (broadcast storm) ; (2) Nœud caché (hidden node) ; (3) Échec de la transmission. Ces problèmes doivent être résolus afin de fournir une diffusion fiable et rapide. L’objectif de notre recherche est de résoudre certains de ces problèmes, tout en assurant le meilleur compromis entre fiabilité, délai garanti, et débit garanti (Qualité de Service : QdS). Le travail de recherche de ce mémoire a porté sur le développement d’une nouvelle technique qui peut être utilisée pour gérer le droit d’accès aux médias (protocole de gestion des émissions), la gestion de grappe (cluster) et la communication. Ce protocole intègre l'approche de gestion centralisée des grappes stables et la transmission des données. Dans cette technique, le temps est divisé en cycles, chaque cycle est partagé entre les canaux de service et de contrôle, et divisé en deux parties. La première partie s’appuie sur TDMA (Time Division Multiple Access). La deuxième partie s’appuie sur CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) pour gérer l’accès au medium. En outre, notre protocole ajuste d’une manière adaptative le temps consommé dans la diffusion des messages de sécurité, ce qui permettra une amélioration de la capacité des canaux. Il est implanté dans la couche MAC (Medium Access Control), centralisé dans les têtes de grappes (CH, cluster-head) qui s’adaptent continuellement à la dynamique des véhicules. Ainsi, l’utilisation de ce protocole centralisé nous assure une consommation efficace d’intervalles de temps pour le nombre exact de véhicules actifs, y compris les nœuds/véhicules cachés; notre protocole assure également un délai limité pour les applications de sécurité, afin d’accéder au canal de communication, et il permet aussi de réduire le surplus (overhead) à l’aide d’une propagation dirigée de diffusion. / Nowadays, the car has become the most popular mode of transport, but unfortunately its use is accompanied by a number of problems (accidents, pollution, congestion, etc.). These problems will get worse with the increase in the number of passenger cars, despite very significant efforts made to reduce the number of road deaths, which is still very high. Wireless networks for vehicles called VANET (Vehicle Ad Hoc Networks), were developed when it became possible to connect several mobile vehicles without relying on pre existing communication infrastructures. These networks have currently become the subject of increased attention from manufacturers and researchers, due to their potential for improving road safety and/or offering assistance to drivers. They can, for example, alert other drivers that roads are slippery or that an accident has just occurred. In VANETs, broadcast protocols play a very important role compared to unicast protocols, since they are designed to communicate important safety messages to all nodes. Existing broadcast protocols are not reliable and suffer from several problems: (1) broadcast storms, (2) hidden nodes, and (3) transmission failures. These problems must solved if VANETs are to become reliable and able to disseminate messages rapidly. The aim of our research is to solve some of these problems while ensuring the best compromise among reliability, guaranteed transmission times and bandwidth (Quality of Service: QoS). The research in this thesis focuses on developing a new technique for managing medium access. This protocol incorporates the centralized management approach involving stable clusters. In this technique, time is divided into cycles; with each cycle being shared among the control and service channels, and is divided into two segments. The first is based on TDMA (Time Division Multiple Access) while the second is based on CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) to manage access to the medium. Furthermore, our protocol adaptively adjusts the time consumed in broadcasting safety messages, thereby improving channel capacity. It is implemented in the MAC (Medium Access Control), and centralized in stable cluster heads that are able to adapt to the dynamics of vehicles. This protocol provides a centralized and efficient use of time intervals for an exact number of active vehicles, including hidden nodes/vehicles. Our protocol also provides time intervals dedicated to security applications for providing access to communication channels, and also reduces overhead via directed diffusion of data. Keywords: Ad-hoc networks, VANET, Vehicle, Periodic Safety Messages, broadcast protocols, contention-free.

Quand deux espèces exploitent la même niche écologique, elles entrent en compétition. Cette compétition interspécifique peut conduire à l’exclusion de l’une d’entre elles. Toutefois, il est possible qu’un équilibre s’installe et que les deux espèces coexistent en sympatrie. Eupelmus vuilleti et Dinarmus basalis sont deux espèces de parasitoïdes solitaires, exploitant la même niche écologique, les larves et les nymphes de Callosobruchus maculatus un coléoptère séminivore. En situation de compétition par exploitation, E. vuilleti présente les caractéristiques d’une espèce dominante, potentiellement capable d’exclure D. basalis. Aussi, nous nous sommes demandés comment D. basalis peut se maintenir dans la même niche écologique qu’E. vuilleti, comme cela est observé dans certaines zones africaines ? Nos résultats montrent qu’en présence de compétitrices (compétition par interférence), les femelles des deux espèces expriment des comportements agonistiques et la résolution des conflits est principalement influencée par la valeur que les femelles placent dans la ressource. Nous montrons finalement que dans les conditions de compétition interspécifique directe, les femelles de D. basalis sont plus agressives et font du self-suparparasitisme pour augmenter leur gain en fitness. Au contraire, les femelles d’E. vuilleti s’éloignent et attendent pour finalement revenir multiparasiter après le départ de cette dernière. En conséquence, la coexistence de ces deux espèces est le résultat d’un équilibre entre les stratégies adoptées par les femelles dans ces deux situations de compétition. / When two species exploit the same ecological niche, interspecific competition may lead to the exclusion of one of them. For the two species to co-exist, resource exploitation strategies developed by both species must somehow counter-balance each other. Eupelmus vuilleti and Dinarmus basalis are two solitary parasitoid species exploiting the same hosts, larvae and pupae of Callosobruchus maculatus. When confronted to already parasitized hosts (i.e. exploitative competition), Eupelmus vuilleti seems to be dominant and potentially able to exclude D. basalis. Here, we aim at understanding how E. vuilleti and D. basalis can coexist when in sympatry. More particularly, we investigate the behavioral strategies adopted by females of both species when exploiting the resource (i.e. host) in presence of a competitor female (conspecific or interspecific) (i.e. interference competition). Our study reveals that in presence of a competitor female, E. vuilleti and D. basalis females display agonistic behaviors and the contest resolution is mainly influenced by the value that contestants place on the resource. Finally, under interspecific direct competition, D. basalis females tend to outcompete E. vuilleti females: they are more aggressive. In contrast, E. vuilleti females adopt a waiting strategy, waiting for the opponent female’s departure to multiparasitize hosts after committing an ovicide. Thus, both species seem to show counterbalancing strategies which could promote their coexistence in nature and granaries.

Denitrification is a microbially-catalyzed reaction which reduces nitrate to N2 through a series of intermediate nitrogen compounds. Nitrate is a nutrient and its release into the environment may lead to eutrophication, depending on the amount that is released and the state of the recipient. The release of nitrate from the mining industry in Kiruna (Sweden) has been identified as an eutrophication risk, and a denitrifying bioreactor is to be constructed at the site to reduce the nitrate release.Since the denitrification rate decreases with temperature and the temperature in Kiruna during large parts of the year drops below 0˚C, the denitrifying bioreactor therefore has to be designed for the site-specific environment in terms of flow rate and hydraulic residence time. Laboratory column studies are used to study and determine the nitrate removal rate in a low temperature environment (5˚C) with pine wood chips as reactive matrix/ electron donor; the input solution had an average concentration of 35 mg NO3-N/L and a high sulfate concentration. Nitrate removal was studied as a function of hydraulic residence time and temperature. Parameters that were monitored include pH, alkalinity and concentrations of ammonium, nitrite and sulfate in the effluent from the columns. On three occasions, samples were gathered along the flow path in the columns (concentration profiles) such that changes in nitrate, nitrite, and occasionally ammonium concentration could be studied in relation to each other. The study concluded that a denitrifying bioreactor utilizing pine wood chips as the reactive matrix is a suitable option for nitrate treatment in a low temperature (5˚C) environment. Under the conditions of the study, effluent nitrate, nitrite, and ammonium concentrations are below limits established in legislation. Nitrate removal rates are given for zero-order nitrate reduction and overall first-order nitrate reduction, as the concentration profiles revealed a decrease in nitrate removal rate as nitrate concentration dropped below 3 mg NO3-N/L. / Nitrat är ett näringsämne som kan orsaka övergödning vid utsläpp, beroende på halterna och recipienten. Växterna som tar upp kväve kommer så småningom att dö och sjunka mot botten där de förmultnar. Förmultningen kräver syre, och vid ökad växtlighet så ökar även konsumtionen av syre då det finns mer organiskt material att bryta ned. Detta leder i slutändan till syrefria områden, där djurliv och växtlighet är mer begränsade. Nitratutsläpp från gruvindustrin i Kiruna har blivit identifierad som en potentiell övergödningsrisk och en denitrifierande bioreaktor ska därmed installeras för att minska utsläppen. Denitrifikation är en mikrobiell reaktion som reducerar nitrat till kvävgas genom en serie av intermediära kväveföreningar. En denitrifierande bioreaktor använder sig utav denitrifikation för att minska nitratkoncentrationer i vatten som passerar genom bioreaktorn som består av huvudsakligen; (1) bakterierna som sköter denitrifikationen, och (2) en kolkälla som fungerar som ”mat” till de denitrifierande bakterierna, Hastigheten varvid nitrat omvandlas till kvävgas genom denitrifikation, minskar med temperatur och den denitrifierande bioreaktorn måste därmed anpassas till omgivningen där den ska placeras med avseende på uppehållstid i reaktorn. Uppehållstiden måste vara tillräcklig för att minska nitratkoncentrationen till önskad nivå, men samtidigt så får uppehållstiden inte vara för lång då andra ämnen kan reagera och bilda ofördelaktiga produkter vid låga nitratkoncentrationer. Kolonnstudier i en låg-tempererad miljö (5˚C) är ett första steg för att studera hastigheten av nitratförbrukning i en sådan omgivning, och används i detta arbete med träflis av tall som kolkälla. Parametrar som påverkar, och varierar som ett resultat av, denitrifikation (exempelvis pH och sekundära föroreningar) övervakas. Hastigheten av nitratförbrukning som fås från kolonnstudierna kan sedan används som riktlinjer för konstruktionen av en denitrifierande bioreaktor i fältskala i Kiruna. Studiens slutsats är att en denitrifierande bioreaktor med träflis av tall som reaktivt medium är ett fungerande alternativ för nitrat reducering i en lågtempererad miljö (5˚C) då nitrat effektivt reduceras till under gränsvärden fastslagna i lag. Även andra potentiella biprodukter (exempelvis nitrit och ammonium) som kan resultera från den miljö som den denitrifierande bioreaktorn ger upphov till är under de gränsvärden som finns fastslagna i lag.

Cette thèse porte sur la compréhension et le contrôle des interactions dynamiques entre les mécanismes physiques et biologiques en considérant un procédé alternatif de séparation membranaire pour les bioprocédés industriels. L’objectif premier est un apport de connaissances scientifiques liées à la maîtrise de la bioréaction en considérant l'hydrodynamique complexe et les verrous rétention-perméation. Une technologie de filtration dynamique, appelée Rotating and Vibrating Filtration (RVF), a été spécifiquement étudiée. Elle se compose de cellules de filtration en série comprenant deux membranes circulaires planes fixées sur des supports poreux au voisinage d'un agitateur à trois pales planes attachées à un arbre central. Ce dispositif mécanique simple fonctionne en continu et génère une contrainte de cisaillement élevée ainsi qu'une perturbation hydrodynamique dans un entrefer étroit (pale-membrane). Les verrous scientifiques et techniques qui motivent ce travail, sont la caractérisation et la quantification (i) des champs de vitesse locaux et instantanés, (2) des contraintes pariétales de cisaillement à la surface de la membrane et (3) l'impact mécanique sur les cellules microbiennes.Dans ce but, des expériences et des simulations numériques ont été réalisées pour étudier l'hydrodynamique à des échelles globales et locales, en régimes laminaire et turbulent avec des fluides newtoniens dans des environnements biotique et abiotique. Pour l'approche globale, la distribution des temps de séjour (RTD) et le bilan thermique ont été réalisés et comparés aux précédentes études globales (courbes de consommation de puissance et de frottement). Une étude analytique des fonctions de distribution a été effectuée et les moments statistiques ont été calculés et discutés. Une analyse systémique a été utilisée pour décrire les comportements hydrodynamiques du module RVF. En combinant la simulation des écoulements (CFD) et les observations (RTD), les conditions et les zones de dysfonctionnement des cellules de filtration sont éclairées. Pour l'approche locale, la vélocimétrie laser (PIV) a été réalisée dans les plans horizontaux et verticaux et comparée à la simulation numérique (CFD). Une étude préliminaire basée sur une synchronisation entre la prise d’image et la position de l’agitateur (résolution angulaire) a permis d’accéder aux champs de vitesse moyens. Une campagne de mesure PIV a été réalisée sans synchronisation afin d’appliquer une décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) pour 'identifier les composantes moyennes, organisées et turbulentes des champs de vitesse (énergie cinétique). Pour l'application aux bioprocédés, un travail exploratoire a caractérisé l'effet de la filtration dynamique sur des cellules procaryotes (E. coli) en quantifiant l'intégrité cellulaire ou leur dégradation en fonction du temps et de la vitesse de rotation. / This thesis focuses on the understanding and the control of dynamic interactions between physical and biological mechanisms considering an alternative membrane separation into industrial bioprocess. It aims to carry scientific knowledge related to the control of bioreaction considering complex hydrodynamics and retention-permeation locks specific to membrane separation. A dynamic filtration technology, called Rotating and Vibrating Filtration (RVF), was investigated. It consists of filtration cells in series including two flat disc membranes fixed onto porous substrates in the vicinity of a three-blade impeller attached to a central shaft. This simple mechanical device runs continuously and generates a high shear stress as well as a hydrodynamic perturbation in the narrow membrane-blade gap. Several scientific and technical locks motivating this work are to characterize and to quantify (i) the velocity fields locally and instantaneously, (2) the shear stresses at membrane surface and (3) the mechanical impact on microbial cells.To this end, experiments and numerical simulations have been performed to investigate the hydrodynamics at global and local scales under laminar and turbulent regimes with Newtonian fluids under biotic and abiotic environment. For global approach, investigation of Residence Time Distribution (RTD) and thermal balance was carried out and compared to the previous global study (power consumption and friction curves). Analytical study of distribution functions was conducted and statistical moments were calculated and discussed. A systemic analysis was used to describe the hydrodynamic behaviors of the RVF module. Combining Computational Fluid Dynamics (CFD) and RTD observations, it leads to demonstrate dysfunctioning conditions and area. For the local approach, Particle Image Velocimetry (PIV) was be carried out in both horizontal and vertical planes and compared to CFD simulation. PIV preliminary study was conducted with a trigger strategy to access through angle-resolved measurements to an averaged velocity field. PIV further study were performed with a non-trigger strategy and applied to Proper Orthogonal Decomposition (POD) analysis in order to identify the coherent structure of the flow by decomposing the organized and turbulent fluctuations. For the bioprocess application, an exploratory work characterized the effect of Dynamic Filtration on prokaryote cell population (Escherichia coli) by quantifying cell integrity or damage as a function of time and rotation speed during filtration process in turbulent regime.

No description available.

Plant invasions represent a major ecological and socio-economical issue and understanding the drivers as well as consequences of plant invasions is thus one of the main goals of plant ecology. It is equally important to reveal general patterns underlying plant invasions and to understand the details of biology of individual invaders. In this thesis I explored plant-soil feedback (PSF) as a possible general mechanism underlying plant invasiveness, and also focused in detail on drivers and consequences of Impatiens parviflora invasion. The aims of this thesis were to i) assess the differences in intraspecific PSF between invasive and alien non-invasive species using a large set of species; ii) explore the relationship between PSF, residence time and phylogenetic novelty of the alien species; iii) compare the importance of PSF and other plant characteristics for plant invasiveness; iv) compare PSF between invasive and native congeners of similar level of dominance in the field; v) evaluate the effect of cultivating conditions on results of PSF experiments; vi) describe invasion dynamics and determine factors affecting spread of invasive I. parviflora using a method of monitoring its natural spread in several types of habitats, and vii) assess the impact of I. parviflora on native vegetation of oak-...