Cyanobakterien bilden zahlreiche bioaktive Substanzen mit zum Teil humantoxischer Relevanz. Nicht selten spielen dabei zyklische Peptide, zu denen unter anderem die Microcystine (MCYST) gehören, eine Schlüsselrolle. MCYST werden u.a. von Microcystis KÜTZING EX LEMMERMANN 1907 gebildet. Erkenntnisse zur ökophysiologischen Funktion der MCYST, die zweifelsfrei bei den Produzenten selbst zu suchen ist, liegen bisher kaum vor. Mit Hilfe von Freilanduntersuchungen sollten im Rahmen der vorliegenden Arbeit Kenntnisse zu einer möglichen ökologischen Funktion der MCYST erweitert und vertieft werden. Grundlage stellte dabei die Phänologie von Microcystis als einer der bedeutendsten limnischen MCYST-Produzenten dar. Microcystis zeigt im Freiland einen charakteristischen annuellen Lebenszyklus mit benthisch-pelagischer Kopplung. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die phänologischen Phasen des Lebenszyklus von Microcystis im Freiland zu differenzieren sowie die Dynamik der MCYST während dieser Phasen kompartimentübergreifend gesamtheitlich zu erfassen. Über eine MCYST-Massenbilanzierung sollen anschließend die dem annuellen Zyklus zugrundeliegenden Teilprozesse quantifiziert und zusammengeführt werden. Vordergründiges Anliegen war es, Phasen einzugrenzen, bei denen MCYST möglicherweise eine ökophysiologische Funktion haben könnte. Der annuelle Lebenszyklus von Microcystis wurde anhand von Biomasseänderungen am Sediment und im Pelagial der TS Quitzdorf in die phänologischen Phasen Überwinterung, Reinvasion, pelagisches Wachstum und Sedimentation unterteilt: Intakte, im Herbst aus dem Freiwasser aussedimentierte, Microcystis-Kolonien überwintern am Sediment und steigen im Frühjahr und Frühsommer zurück ins Freiwasser auf. Dort erfolgt der Wachstumsprozess, dem sich im darauffolgenden Herbst erneut ein Zusammenbruch und die Sedimentation der Freiwassergemeinschaft anschließt. Die benthisch-pelagische Kopplung wirkt dabei als interannuelles Bindeglied. Zwischen dem annuellen Lebenszyklus von Microcystis und der MCYST-Dynamik wurde eine enge Bindung nachgewiesen: Änderungen der absoluten MCYST-Konzentrationen während der Übergangsphasen Aufstieg (Frühjahr) und Sedimentation (Herbst) zeigen, dass MCYST mit den aufsteigenden bzw. aussedimentierenden Microcystis-Kolonien aus dem bzw. in das Sediment ‚transportiert’ werden. Ausschließlich während der pelagischen Phase, die sich dem Reinvasionsprozess anschließt, kommt es in Abhängigkeit vom Wachstum der Produzenten und deren Sukzession zur Neubildung von MCYST. Während den Wintermonaten wurden MCYST am Sediment intrazellulär ‚konserviert’. Der Verlauf der pelagischen MCYST-Konzentration wurde mit Hilfe eines Wachstumsmodells nachgebildet. In dieses Modell wurde die genetische Variabilität der MCYST-Produzenten sowie eine mögliche physiologische Steuerung der MCYST-Synthese über die Verfügbarkeit des anorganischen Kohlenstoffs integriert. Der prinzipielle Verlauf zeigte dabei weitestgehend Koinzidenz zwischen den real gemessenen und den simulierten MCYST-Konzentrationswerten. Abweichungen zwischen beiden konnten mit Hilfe des gesamtheitlich kompartimentübergreifenden MCYST-Bilanzierungsansatzes – in erster Linie über benthisch-pelagische Kopplungsprozesse – plausibel erklärt werden. Der Habitatwechsel ist für Microcystis prinzipiell mit Verlusten (Seneszenz/Lyse oder möglicherweise Apoptose) verbunden, sowohl für MCYST-Produzenten und Nichtproduzenten. Die auffallende Stabilität der benthischen MCYST-Zellquote während der Überwinterung gibt Grund zur Annahme, dass eine Funktion von MCYST am/im Sediment eher unwahrscheinlich ist. Da MCYST über derart lange Zeiträume am Sediment intrazellulär ‚konserviert’ werden, ist eine Bedeutung der MCYST während der Reinvasionsphase und in der frühen pelagischen Phase nicht auszuschließen. Im Speziellen wurde eine mögliche ökologische Funktion von MCYST in Zusammenhang mit der Variation der Koloniegröße bzw. dem epiphytischen Bewuchs von Microcystis-Kolonien mit Pseudanabaena mucicola geprüft: Aus dem Zusammenhang zwischen extra-/intrazellulärer MCYST-Konzentration und der Microcystis-Koloniegrößenverteilung waren keine konsistenten Schlussfolgerungen abzuleiten, welche auf eine Steuerung der Koloniebildung durch MCYST deuten. Vor dem Hintergrund, dass MCYST keinen nachweislich allelopathischen Effekt auf den Epibionten Pseudanabaena mucicola ausüben, wurde postuliert, dass zwischen dem beobachteten epiphytischen Besiedlungs-/Verteilungsmuster und der MCYST-Produktion ein indirekter Zusammenhang besteht, welcher die zeitweise Einnischung von Pseudanabaena mucicola auf Microcystis-Kolonien ermöglicht. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung lassen weder unmittelbar noch mittelbar eine Variabilität der ökophysiologischen Bedeutung von MCYST, die im Zusammenhang mit der raum-zeitlichen Verteilung potentieller Produzenten steht, erkennen. Eine divergierende Funktion der MCYST auf intra- bzw. extrazellulärer Ebene kann nicht zwingend ausgeschlossen werden. Die Mehrzahl der aus der MCYST-Phänologie und MCYST-Bilanzierung abzuleitenden Schlussfolgerungen deutet allerdings eher auf eine Funktion auf (intra-)zellulärer Ebene hin, wie etwa die Effizienzsteigerung des Kohlenstoffmetabolismus (d.h. der intrazellulä-ren Akkumulation anorganischen Kohlenstoffs) während der pelagischen (Wachstums-)Phase der Produzenten.

La variabilité temporelle de la macrofaune benthique en réponse à son environnement sédimentaire a été étudiée à travers une approche temporelle hiérarchisée, les trois échelles temporelles sélectionnées correspondant à trois constats sédimentologiques : (i) le comblement pluri-annuel de l'estuaire, (ii) la variabilité saisonnière de la couverture sédimentaire, et (iii) les remodelages sédimentaires induits par le système macrotidal. Cette étude a permis dans un premier temps de distinguer un faciès du peuplement des sables fins plus ou moins envasés, riche, diversifié et stable dans la zone la plus avale. En revanche, plus en amont, prennent place des faciès d'appauvrissement dont les cortèges spécifiques soulignent le caractère écotonal de ces secteurs internes, et les frontières imprécises et fluctuantes témoignent d'une forte variabilité temporelle de leurs structures. Cette étude a dans un second temps, mis en évidence la faible influence de la dynamique sédimentaire sur celle des peuplements, soulignant ainsi la difficulté à évaluer les relations « faune - sédiment » sur le seul critère de la taille des particules.<br />En vue de comprendre les relations entre les peuplements macrobenthiques et le fonctionnement du système, la contribution de la faune aux processus géochimiques à l'interface eau-sédiment a été étudiée à travers l'estimation des flux d'irrigation d'ammonium et d'oxygène. Si les premiers sont apparus comme de mauvais marqueurs de l'activité macrobenthique, les seconds ont pu être corrélés aux caractéristiques de la macrofaune. Toutefois, selon les densités et les paramètres faunistiques considérés (richesse spécifique, régime trophique, type de bioturbation), trois hypothèses « diversité biologique – fonctionnement du système » peuvent s'appliquer à l'estuaire de la Seine (idiosyncrasie, rivet-pop et diversité-stabilité). Il est par conséquent difficile d'établir une loi unique de fonctionnement du compartiment macrobenthique de cet estuaire.<br />Les études expérimentales dévelopées en méscosmes ont montré de facon surprenante une réponse temporelle variable de la marofaune à des dépôts sédimentaires. En effet, quels que soient la nature, l'épaisseur, la stabilité et le temps de résidence des dépôts sédimentaires, la perturabation de l'habitat induit une mortalité significative de la macrofaune en période hivernale tandis qu'en période printano-estivale, sa survie n'est pas menacée. La fréquence des modifications sédimentaires que connaît la macrofaune de l'embouchure de l'estuaire de la Seine pourrait être à l'origine de sa réactivité et de ses capacités de résistance.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de réflexions sur la réhabilitation des structures urbaines des stations touristiques françaises de montagne, visant à une meilleure adéquation entre les pratiques actuelles des individus et l'organisation de l'espace environnant existant. Au sein de cette thématique apparaît le besoin d'élaborer un outil d'aide à la réflexion capable d'évaluer les fonctionnements des espaces des stations touristiques de montagne. A partir de ce constat, ce travail cherche à articuler une réflexion sur les pratiques de populations de stations touristiques de montagne avec une analyse de l'utilisation du temps et de l'espace par les individus (emplois du temps et de l'espace). L'approche méthodologique et théorique est fondée sur les principes et concepts de la « Time-Geography » développé par Torsten Hägerstrand (université de Lund). Les fondements de la « Time-Geography » sont développés et commentés à travers les travaux de l'école de géographie de Lund. Sont ensuite définis les objectifs d'une méthodologie cherchant à rendre compte de l'image globale des actions individuelles et collectives et de comprendre les mécanismes qui régulent, au quotidien, les processus mis en œuvre dans l'élaboration de la chaîne des activités que les individus réalisent dans l'espace et dans le temps. A titre d'exemple, une enquête est réalisée auprès des touristes, d'habitants permanents et de travailleurs saisonniers dans la station de Valloire (Savoie). Les emplois du temps et de l'espace de chaque individu interrogé sont analysés de façon exploratoire grâce à deux approches : un traitement statistique résume l'information en cherchant des homogénéités dans les emplois du temps et de l'espace ; l'utilisation d'une base de données temporelles gérant des historiques enrichit les conclusions du traitement statistique en mettant en évidence des formes de structures d'organisation des emplois du temps et de l'espace.

Dicorynia guianensis (Angélique) est un grand arbre de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes et la première espèce exploitée pour son bois en Guyane. La gestion durable de cette ressource exige de pouvoir prédire à long terme le renouvellement du stock exploitable et pour cela, de mieux cerner les processus écologiques qui déterminent la dynamique de sa régénération. Le travail présenté est la synthèse d'études menées sur l'écologie de la graine et la démographie de la régénération de D. guianensis en forêt naturelle et en forêt exploitée sur le site de Paracou, en Guyane. Les connaissances acquises, à l'échelle de la population, sur la régénération de l'espèce ont permis de calibrer un modèle de recrutement à partir de la graine intégrant la variabilité des processus d'installation, de croissance et de mortalité. Ce modèle constitue le point de départ d'un simulateur de la dynamique des populations naturelles de D. guianensis sélectivement exploitées en Guyane.

Les travaux présentés portent sur les retombées atmosphériques en zone rurale et s'inscrivent dans le cadre du programme français de Mesure des Retombées Atmosphériques (MERA). Les polluants mesurés dans les stations du dispositif sont en rapport avec les problèmes des pluies acides et de la pollution photochimique. Deux tests statistiques pour détecter et estimer les tendances au sein de séries chronologiques ont été utilisés. La procédure est basée sur le test non paramétrique de Mann-Kendall pour déterminer la tendance et sur la méthode de Sen pour en estimer la magnitude. Ces tests ont été appliqués aux 5.000.000 de données MERA, annuelles, saisonnières et mensuelles sur la période 1990-2003, puis, aux émissions nationales et européennes des principaux polluants précurseurs. L'acidité moyenne des pluies, après avoir baissée au début des années 90, augmente légèrement depuis 1996 alors que les émissions de composés acidifiants diminuent. Cette observation semble être corrélée à la diminution en cations basiques, NH4+ et aux aérosols acides. Les concentrations en composés soufrés (gaz et aérosols) ont fortement diminué depuis le début des années 90 associées aux fortes réductions d'émission. Pour l'O3, une augmentation des teneurs est observée entre 1995 et 2003, associée à une diminution des émissions de précurseurs. Plusieurs facteurs peuvent expliquer cette augmentation : les changements des émissions de précurseurs, les échanges strato-troposphériques, le transport intercontinental, les changements climatiques, le rapport COV/NOx, les émissions des composés bio-géogéniques. Prochainement, des prévisions subjectives par extrapolations linéaires pourront être effectuées avec un intervalle de confiance à 99%.

A growing body of literature suggests that aging causes restrictions in mobility, gaze, and cognitive functions, increasing the risk of falls and adverse health events. A novel Dual-Task Treadmill walking (DT-TW) program was designed to train balance, gaze, cognition, and gait simultaneously. Eleven healthy community-dwelling older adults (age 70-80 yrs) were recruited to play a variety of computer games while standing on a sponge surface and walking on a treadmill. Data on centre of pressure (COP) excursion for core balance, spatio-temporal gait variability parameters, head tracking performances, and neuropsychological tests were collected pre and post intervention. A significant improvement in balance, gaze, cognition, and gait performance was observed under dual-task conditions. The study thus concludes that DT-TW is a novel intervention program which combines interactive games with exercises to train dual-task abilities in community dwelling older adults. / October 2015

This dissertation presents an efficient multilayer background modeling approach to distinguish among midground objects, the objects whose existence occurs over varying time scales between the extremes of short-term ephemeral appearances (foreground) and long-term stationary persistences (background). Traditional background modeling separates a given scene into foreground and background regions. However, the real world can be much more complex than this simple classification, and object appearance events often occur over varying time scales. There are situations in which objects appear on the scene at different points in time and become stationary; these objects can get occluded by one another, and can change positions or be removed from the scene. Inability to deal with such scenarios involving midground objects results in errors, such as ghost objects, miss-detection of occluding objects, aliasing caused by the objects that have left the scene but are not removed from the model, and new objects’ detection when existing objects are displaced. Modeling temporal layers of multiple objects allows us to overcome these errors, and enables the surveillance and summarization of scenes containing multiple midground objects.

Despite the benefits of applying methods of geographic information science (GIScience), the use of such methods in health service planning and provision remains greatly underutilized. Spread of epidemic diseases is a constant threat to mankind and the globalization of the world increases the risk for global attacks from multi-resistant bacteria or deadly virus strains. Therefore, research is needed to better understand how GIScience could be used in epidemiologic analyses and other health applications. This thesis is divided into two parts; one for epidemiologic analyses and one for neighbourhood studies. The overall objective of the epidemiologic part of this research is to understand more about the spatial spread of past pandemics and to find out if there are any common patterns. This overall objective is divided into four specific research objectives; 1) to describe the spatial spread of the Russian Influenza in Sweden, 2) to create models of propagation of the Black Death in Sweden, 3) to establish spatiotemporal characteristics common to past pandemics in Sweden and 4) to visualize the spatiotemporal occurrence of salmonella among animal herds in Sweden. This thesis also discusses some other aspects of health related to place. Are differences in neighbourhood deprivation related to the amount of presence of goods and services? Is the way cities are planned affecting the behaviour within the local population regarding spontaneous walking and physical activity? The specific research objectives for this part are to define how deprivation is related to presence of goods and services in Sweden and to create walkability indices over the city of Stockholm including a quality test of these indices. Case data reported by physicians were used for the epidemiologic studies. The pandemics discussed covered the entire world, but our data is from Sweden only and as regards the Black Death there was no case data at all. The data for the goods and services analyses are from all of Sweden, whereas the walkability indices are based on data from the city of Stockholm. Various methods have been used to clean, structure and geocode the data, including hand written reports on case data, maps of poor geometric quality, information from databases on climate, demography, diseases, goods and services, income data and more, to make this data feasible for spatial analysis, modeling and visualization. Network analysis was used to model food transports in the 14th century as well as walking in the city of Stockholm today. Proximity analysis was used to assess the spatio-temporal spread of the Russian Influenza. The impact of climatological factors on the propagation of the Asian Influenza was analyzed and geographically weighted mean (GWM) calculations were used to discover common characteristics in the spatio-temporal spread of three past pandemics. Among the results generated in the epidemiologic study the following should be noted in particular; the local peaking periods of the Asian Influenza were preceded by falling temperature, the total peaking period for the three pandemics (Russian, Asian and A(H1N1)pdm09) was approximately 10 weeks and their weekly GWM followed a path from southwest to northeast (opposite direction for the A(H1N1)pdm09). From the neighborhood studies one can note that compared to the results measured and reported by tested individuals there is a positive (small but significant) association between neighborhood walkability and physical activity outcomes. The main contribution of this work is that it gives epidemiologists and public health specialists new ideas, not only on how to formulate, model, analyze and visualize different health related research questions but also ideas on how new procedures could be implemented in their daily work. Once the data reporting is organized in a suitable manner there is a multitude of options on how to present important and critical information to officials and policy makers. / <p>QC 20140313</p>

Depuis de nombreuses années, les évaluations de la faune circulante au sein de l'estuaire de la Gironde s'appuient sur plusieurs dispositifs de suivis ichtyologiques, chroniques de pêches scientifiques et professionnelles. Cependant, ces approches conventionnelles nécessitent souvent un échantillonnage conséquent, restent ponctuelles dans le temps, spatialement limitées et destructrices. Tester la mise en œuvre d'un suivi acoustique prend ainsi toute son sens et son intérêt. Plus largement appliqué en milieux marin et lacustre, cette approche reste encore rarement utilisée en estuaires. En raison de l'extrême variabilité intrinsèque de ce type d'écosystème, la mise en œuvre de cet outil est un réel défi. En s'appuyant sur la connaissance préalablement acquise, une réflexion méthodologique approfondie a été menée pour définir des stratégies d'échantillonnage acoustiques afin d'optimiser la récolte de ce type de données. Plusieurs stratégies acoustiques ont d'abord été testées en tenant compte de la complexité et de la taille importante de l'écosystème étudié. La pertinence de ces données recueillies a ensuite été confrontée aux données des pêches scientifiques. Enfin, l'hydroacoustique a été mis à profit pour répondre à des questions sur la dynamique ichtyologique à des échelles spatiales et temporelles plus fines notamment pour étudier les influences tidales et nycthémérales. Ce travail démontre qu'il est possible de mettre en place un suivi acoustique des peuplements ichtyologiques pour un estuaire comme la Gironde. Comme outil complémentaire aux approches traditionnelles, l'hydroacoustique ouvre un large champ de possibilités pour appréhender la biocénose piscicole pour les milieux estuariens.

Disertacija yra skirta išnagrinėti ir paaiškinti impulsinių šviesos pluoštų parametrinio stiprinimo metu vykstančius reiškinius. Ypatingas dėmesys yra skiriamas erdvinei-laikinei impulsinio šviesos pluošto dinamikai stiprinimo metu. Visi nagrinėjamų reiškinių tyrimai buvo atliekami taikant skaitmeninio modeliavimo metodus. Modelyje panaudotos lygtys buvo išvestos iš Maksvelo lygčių, išsamiai aptariant lygčių išvedimo metu daromas prielaidas. Naudojantis pateiktu modeliu buvo gauti skaitmeniniai rezultatai, kurie parodė, jog nekolineariame parametriniame stiprintuve, kuomet kaupinimo ir signalinio impulsų frontai nėra sutapatinti, signalinis impulsas tampa pakrypęs ir be kampinės dispersijos taip pat įgyja ir erdvinį čirpą. Nustatyta, kad indukuotų erdvinės ir kampinės dispersijų mažėjimo sparta, didinant signalinio impulso laikinį čirpą, yra skirtinga. Pagrindiniai šio teorinio tyrimo rezultatai buvo patvirtinti eksperimentiškai. Taip pat šioje disertacijoje yra pristatomas naujas ir universalus impulsinių kūginių bangų parametrinio stiprinimo metodas, kuriame sustiprinti impulsai patys susispaudžia laike ir erdvėje paprasčiausiai sklisdami laisvoje erdvėje. Šis metodas leidžia formuoti didelio smailinio intensyvumo invariantiškus bangų paketus, galinčius nusklisti daugelį Relėjaus nuotolių norimoje medžiagoje. Priešingai nei įprastame čirpuotų impulsų stiprinimo metode, šis metodas nereikalauja impulsų spaustuvo, o tai žymiai palengvina parametrinį kelių optinių ciklų... [toliau žr. visą tekstą] / This thesis is aimed to provide an extensive picture of the phenomena encountered in optical parametric amplification of pulsed light beams. The particular attention is paid for the spatio-temporal dynamics of the pulsed light beams being amplified. All the research has been done by means of numerical methods. The equations used in the model were derived from the Maxwell’s equations and the assumptions made along the derivation of equations were discussed. Using the presented model it has been numerically demonstrated, that in noncollinear optical parametric amplifier, when pulse fronts of pump and signal are not matched, the signal pulse becomes tilted and aside from angular dispersion acquires a spatial chirp. It has been shown, that the magnitudes of the induced spatial and angular dispersions decrease at different rates with the increase of the signal pulse temporal chirp. The main results of this study were verified experimentally. Additionally, in this thesis we have proposed a novel and versatile method for pulsed conical wave parametric amplification with subsequent spatio-temporal compression during propagation in free space. It allows to form ultra-intense and propagation invariant wave-packets capable to propagate over many Rayleigh range in the desired material. In contrast to ordinary chirped-pulse amplification technique it does not require a pulse compressor, thus greatly facilitates the parametric amplification of few-cycle light pulses.