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17 : Module 14 : Ecosystem Lab - Biologie

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17 : Module 14 : Laboratoire des écosystèmes

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Contenu

Début de l'histoire : 19ème siècle Modifier

Le Laboratoire de biologie marine est né de la vision de plusieurs Bostoniens et de Spencer Fullerton Baird, le premier commissaire américain à la pêche (un fonctionnaire du gouvernement concerné par l'utilisation de la pêche). Baird avait mis en place une station de recherche de la United States Fish Commission à Woods Hole en 1882 et avait l'ambition de l'étendre en un grand laboratoire. Il a invité Alpheus Hyatt à déménager son laboratoire et son école de biologie marine qu'il avait fondés à la Norwood-Hyatt House à Annisquam, dans le Massachusetts, à Woods Hole. Inspiré par l'école d'été d'histoire naturelle de courte durée du biologiste de Harvard Louis Agassiz sur l'île Penikese, au large de Woods Hole, Hyatt a accepté l'offre. Avec 10 000 $ collectés par la Woman's Education Association de Boston et la Boston Society of Natural History, un terrain a été acheté, un bâtiment a été érigé et la MBL a été constituée en société avec Hyatt en tant que premier président du conseil d'administration. La Commission du poisson a fourni un soutien crucial, notamment pour les organismes marins et l'eau de mer courante.

Le professeur de l'Université de Chicago, Charles Otis Whitman, embryologiste, a été retenu pour servir également en tant que premier directeur de la MBL. [5] Whitman croyait que « toutes choses étant égales par ailleurs, le chercheur est toujours le meilleur instructeur », a souligné la nécessité de combiner la recherche et l'éducation dans le nouveau laboratoire. Le premier cours d'été du MBL a fourni une introduction de six semaines aux installations de zoologie des invertébrés pour les chercheurs d'été invités.

La bibliothèque MBL a été créée en 1889, avec la scientifique et future administratrice de la MBL Cornelia Clapp comme bibliothécaire. En 1899, la MBL commence à publier Le Bulletin Biologique, une revue scientifique toujours éditée à la MBL.

Gertrude Stein, plus tard bien connue comme romancière et collectionneuse d'art, a participé au cours d'embryologie de MBL à l'été 1897, tandis que son frère Leo a participé au cours sur les invertébrés. [6] [7] [8]

20e siècle Modifier

Écrivant en 1972, Lewis Thomas a à la fois expliqué et loué la nature de la MBL en tant qu'institution scientifique. Il a écrit à ce sujet dans son périodique Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre colonne intitulée "Notes of a Biology-Watcher", dans un article intitulé "The MBL" [9], l'essai a ensuite été rassemblé dans le volume intitulé La vie d'une cellule : notes d'un observateur de la biologie. [10] : 66-74 Il a dit du MBL de ce jour, « Aujourd'hui, il se présente comme le seul centre national de biologie dans ce pays, c'est le Laboratoire national de biologie sans être officiellement désigné (ou encore financé) en tant que tel. l'influence sur la croissance et le développement de la science biologique a été équivalente à celle de beaucoup d'universités du pays réunies, car elle a eu son choix parmi les talents scientifiques du monde pour la recherche et l'enseignement de chaque été. […] Quelqu'un a compté trente lauréats du prix Nobel qui ont travaillé au MBL à un moment ou à un autre. Il est étonnant qu'une telle institution, exerçant autant d'influence sur la science académique, ait pu rester aussi absolument autonome. en dehors des universités pour certains programmes d'études supérieures, et il adhère délicatement, de manière quelque peu ambiguë, à la Woods Hole Oceanographic Institution juste en haut de la rue. Mais il n'a jamais été sous la domination d'une institution extérieure o r organisme gouvernemental, et aucun groupe extérieur ne lui a jamais dit quoi faire. […] Il n'y a aucun moyen de prédire l'avenir d'une institution comme la MBL. D'une manière ou d'une autre, il évoluera. Il pourrait bientôt passer à une nouvelle phase, avec un programme d'enseignement et de recherche à l'année et un personnel à l'année, mais il devra y parvenir sans compromettre l'immense pouvoir de ses programmes d'été, sinon tout l'enfer institutionnel se déchaînera. . Il lui faudra trouver de nouvelles relations avec les universités si l'on veut que ses programmes d'études supérieures se développent comme ils le devraient. Il devra développer de nouvelles relations symbiotiques avec l'Institut océanographique, tant les deux lieux sont en jeu. Et il devra trouver plus d'argent, beaucoup plus — le genre d'argent que seuls les gouvernements fédéraux possèdent — sans rien perdre de sa propre initiative. Ce sera un endroit intéressant à regarder, dans les années à venir." [10] : 66-74

Développement récent : 21e siècle Modifier

Le MBL est devenu officiellement affilié à l'Université de Chicago le 1er juillet 2013. [2] [3] Afin de faire avancer la recherche scientifique et l'éducation, l'affiliation s'appuie sur des liens historiques avec l'université, car le MBL était dirigé par le corps professoral de l'Université de Chicago. membres au cours de ses quatre premières décennies. Le président de l'université préside le conseil d'administration de la MBL et, avec son avis, nomme ses membres. [11] Le Laboratoire est une société à but non lucratif du Massachusetts, dont le seul membre est l'université. [12]

En septembre 2018, Nipam Patel devient directeur du Marine Biological Laboratory [13] succédant à Huntington F. Willard. [14]

Personnel Modifier

La MBL compte environ 250 employés à l'année, dont environ la moitié sont des scientifiques et du personnel de soutien scientifique. [15] Ils sont rejoints chaque année par plus de 500 scientifiques invités, employés d'été et associés de recherche de centaines d'institutions à travers le monde, ainsi qu'un grand nombre de professeurs et d'étudiants participant aux cours MBL (en 2016, 550 étudiants de 333 établissements et 58 pays). [3]

En 2018, parmi les scientifiques ayant une affiliation significative avec le MBL (scientifiques, professeurs de cours et étudiants) se trouvaient 58 lauréats du prix Nobel (depuis 1929). [4] En outre, il y a 131 chercheurs du Howard Hughes Medical Institute, scientifiques en début de carrière, chercheurs internationaux et professeurs (depuis 1960), 280 membres de la National Academy of Sciences (depuis 1960) et 236 membres de l'American Academy of Arts and Sciences (depuis 1960). [1]

Installations Modifier

Les centres de recherche résidents du MBL sont le Eugene Bell Center for Regenerative Biology and Tissue Engineering, le Ecosystems Center et le Bay Paul Center for Comparative Molecular Biology and Evolution. Les scientifiques invités sont affiliés au Whitman Center de la MBL. Les autres ressources comprennent le Centre des ressources marines, une installation de pointe pour le maintien, la culture et la fourniture d'organismes aquatiques et marins essentiels à la recherche biologique, biomédicale et écologique et la ressource nationale Xenopus, qui élève et maintient les stocks génétiques de Xenopus (grenouille) et fournit une formation dans l'élevage du Xénope, la biologie cellulaire, l'imagerie, la génétique, la transgénèse et la génomique.

La MBL partage une bibliothèque, la MBLWHOI Library, avec la Woods Hole Oceanographic Institution. La bibliothèque MBLWHOI détient des collections imprimées et électroniques dans les sciences biologiques, biomédicales, écologiques et océanographiques, et abrite une collection d'archives croissante, y compris des photographies et des vidéos des 120 ans d'histoire de la MBL. La bibliothèque mène également des projets de numérisation et d'informatique.

Domaines de recherche Modifier

La recherche à la MBL s'articule autour de quatre thèmes :

  • recherche biologique fondamentale, utilisant souvent des organismes marins comme nouveaux systèmes modèles, englobant la recherche en biologie régénérative, neurosciences, physiologie sensorielle, évolution comparative et génomique
  • l'étude des microbiomes et de la diversité et de l'écologie microbiennes dans une variété d'habitats océaniques et terrestres
  • imagerie et calcul
  • la science des écosystèmes et le changement climatique, et l'adaptation des organismes aux environnements changeants.

Biologie cellulaire, du développement et de la reproduction Modifier

La biologie cellulaire, du développement et de la reproduction est au cœur des programmes de la MBL depuis les années 1890. Des découvertes importantes dans ces domaines au MBL remontent à 1899, lorsque Jacques Loeb a démontré la parthénogenèse artificielle dans des œufs d'oursins jusqu'en 1905, lorsque Edwin Grant Conklin a identifié pour la première fois des régions cytoplasmiques d'œufs programmées pour former certains tissus ou organes jusqu'en 1916, lorsque Frank Rattray Lillie a identifié des hormones circulantes qui influencent la différenciation sexuelle (Lillie, 1944). Au cours des deux premières décennies de la MBL, les cytologistes Edmund Beecher Wilson, Nettie Stevens et d'autres ont établi des liens entre les chromosomes et l'hérédité mendélienne, tandis que le collègue de Wilson à la fois à la MBL et à l'Université de Columbia, Thomas Hunt Morgan, a lancé le domaine de la génétique expérimentale (Pauly, 2000 :158). Keith R. Porter, considéré par beaucoup comme l'un des fondateurs de la biologie cellulaire moderne en raison de ses travaux de pionnier sur la structure fine des cellules, y compris la découverte des microtubules, a mené des recherches au MBL à partir de 1937 et a dirigé le laboratoire de 1975- 77 (Barlow et al., 1993 : 95-115).

Le MBL est également un terrain d'essai pour les nouvelles technologies en microscopie et en imagerie. La disponibilité d'instruments d'imagerie de pointe dans les cours de recherche avancée de la MBL place les professeurs et les étudiants à la pointe de l'expérimentation. MBL Distinguished Scientist Osamu Shimomura, qui a rejoint la MBL en 1983, a reçu le prix Nobel de chimie 2008 pour sa découverte de la protéine fluorescente verte (GFP) au début des années 1960, qui a conduit au développement de techniques révolutionnaires pour l'imagerie des cellules vivantes et de leurs Composants. Les innovations du chercheur émérite résident Shinya Inoué en microscopie à lumière polarisée et en imagerie vidéo depuis les années 1950 ont contribué à clarifier les événements cellulaires de la mitose, y compris sa découverte des fibres fusiformes.

Le MBL est depuis longtemps un centre pour les experts mondiaux de la division cellulaire. Au début des années 1980, Tim Hunt, Joan Ruderman et d'autres de la MBL ont identifié la première d'une classe de protéines qui régulent le cycle de division cellulaire (cycline). Hunt a reçu un prix Nobel en 2001 pour ce travail (Hunt, 2004). En 1984, Ron Vale, Michael Sheetz et d'autres ont découvert la kinésine, une protéine motrice impliquée dans la mitose et d'autres processus cellulaires, au cours de la recherche estivale sur la MBL. Vale, Sheetz et James Spudich ont reçu le Lasker Award for Basic Medical Research 2012 pour leurs découvertes liées aux moteurs moléculaires. En 1991, le scientifique israélien Avram Hershko a commencé à venir au MBL pour étudier le rôle que joue la protéine ubiquitine dans la division cellulaire. En 2004, Hershko a remporté un prix Nobel pour ses travaux visant à établir le mécanisme de base de la dégradation des protéines par l'ubiquitine.

Une grande partie des principaux biologistes du développement aux États-Unis, à la fois historiquement et aujourd'hui, ont participé au cours d'embryologie du MBL en tant que directeurs, conférenciers ou étudiants. L'un des attraits est l'emplacement de Woods Hole et la disponibilité d'organismes marins, en particulier l'oursin, qui sont idéaux pour l'analyse embryologique car ils jettent des œufs presque transparents qui sont fécondés et se développent à l'extérieur. Dans les premières décennies après la fondation du cours en 1893, sa faculté a été pionnière dans des directions de recherche qui restent centrales aujourd'hui, notamment l'étude de la localisation cytoplasmique dans la lignée cellulaire embryonnaire des œufs (importante dans la recherche moderne sur les cellules souches) et la biologie du développement évolutif (aujourd'hui appelée 'evo devo'). Certains embryologistes distingués qui ont dirigé le cours sont :

    (1893–1895) (1896–1903)
  • Viktor Hamburger (1942-1945)
  • James Ebert (1962-66) (1972-74 1988-96)
  • Rudolf Raff (1980–82) (voir Davidson, 1993) et Richard Behringer (2012-2016).

Biologie et médecine régénératives Modifier

En 2010, le MBL a créé le Centre Eugene Bell de biologie régénérative et d'ingénierie tissulaire, où les chercheurs étudient la capacité des animaux marins et autres à régénérer spontanément des parties du corps endommagées ou vieillissantes. Une compréhension de la régénération des tissus et des organes chez les animaux inférieurs est prometteuse pour la traduction aux traitements pour les conditions humaines, y compris les lésions de la moelle épinière, le diabète, la défaillance d'organes et les maladies neuronales dégénératives telles que la maladie d'Alzheimer. Une pierre angulaire du Centre Bell est une ressource nationale pour la recherche sur la grenouille, Xenopus, qui est un modèle animal majeur utilisé dans la recherche biomédicale américaine. La ressource nationale Xenopus à la MBL est financée par les National Institutes of Health (MBL Facts).

Neurosciences, neurobiologie et physiologie sensorielle Modifier

Les contributions de la MBL aux neurosciences et à la physiologie sensorielle sont importantes, encouragées aujourd'hui par plus de 65 chercheurs invités et chercheurs résidents dans ces domaines, ainsi que cinq cours de formation avancée en recherche de deuxième et troisième cycles. La MBL est un pôle d'attraction pour la discipline depuis L.W. Williams en 1910 a découvert, et John Zachary Young en 1936 a redécouvert, l'axone géant du calmar, une fibre nerveuse 20 fois plus grosse que le plus gros axone humain. Young a porté ce système expérimental idéal localement abondant à l'attention de son collègue MBL KS Cole, qui en 1938 l'a utilisé pour enregistrer les changements de résistance sous-jacents au potentiel d'action, ce qui a fourni la preuve que les ions traversant la membrane axonale génèrent cette impulsion électrique. En 1938, Alan Lloyd Hodgkin est venu au MBL pour en savoir plus sur l'axone géant du calmar de Cole. Après la Seconde Guerre mondiale, Hodgkin et Andrew Huxley, travaillant à Plymouth, en Angleterre et utilisant la technique de voltage imposé développée par Cole, ont jeté les bases de la compréhension moderne de l'activité électrique dans le système nerveux en mesurant quantitativement le flux d'ions à travers la membrane axonale. . Hodgkin et Huxley ont reçu le prix Nobel en 1963 pour leur description de la base ionique de la conduction nerveuse (Barlow et al., 1993 : 151-172). À la suite des travaux de Hodgkin et Huxley, dans les années 1960 et 1970, Clay Armstrong et d'autres chercheurs de la MBL ont décrit un certain nombre de propriétés des canaux ioniques qui permettent aux ions sodium et potassium de transporter le courant électrique à travers la membrane cellulaire et Rodolfo Llinas a décrit les propriétés de transmission à la synapse géante du calmar (Llinas 1999). La « carrière scientifique » du « calmar de Woods Hole », Doryteuthis (anciennement Loligo) pealeii, se poursuit aujourd'hui avec des études sur le transport axonal, la synapse géante du calmar, la génomique du calmar et les mécanismes moléculaires de la maladie d'Alzheimer.

D'autres organismes marins attirent chaque été des neuroscientifiques et des neurobiologistes au MBL, où un historique de la recherche sur la physiologie sensorielle et le comportement a été établi. Haldan Keffer Hartline, un chercheur d'été du MBL dans les années 1920 et au début des années 1930, a découvert plusieurs mécanismes de base de la fonction des photorécepteurs grâce à ses études sur le crabe en fer à cheval. Hartline a partagé le prix Nobel 1967 avec son collègue de l'été MBL George Wald, qui a décrit la base moléculaire de la photoréception en montrant que les molécules de pigment visuel sensibles à la lumière consistent en une forme légèrement modifiée de vitamine A couplée à une protéine. Un autre chercheur d'été à long terme, Stephen W. Kuffler, est crédité d'avoir «fondé» la science de la neurobiologie au milieu des années 1960 à la Harvard Medical School et il a également initié l'enseignement de la neurobiologie à la MBL (Barlow et al., 1993 : 175 -234 203-234). Albert Szent-Györgyi (lauréat du prix Nobel en 1937) a mené des recherches au MBL de 1947 à 1986, notamment sur la nature biochimique de la contraction musculaire. Dans les années 1950 et 1960, Frederik Bang et Jack Levin du MBL ont découvert que le sang du limule coagulait lorsqu'il était exposé à des endotoxines bactériennes, même en quantités infimes. À partir de cette recherche fondamentale, un réactif, le lysat d'amibes de Limulus (LAL), a été développé qui peut détecter des quantités infimes de toxines bactériennes. Le test LAL a permis d'améliorer considérablement la qualité des médicaments et des produits biologiques destinés à l'injection intraveineuse.

Science des écosystèmes Modifier

La recherche sur les écosystèmes est devenue un engagement tout au long de l'année au MBL en 1962 avec la fondation du programme Systématique-Ecologie, sous la direction de Melbourne R. Carriker. En 1975, le Centre des écosystèmes de la MBL a été créé, avec George Woodwell comme directeur. La recherche initiale était axée sur le cycle mondial du carbone, un accent maintenu aujourd'hui. Le Centre des écosystèmes a un personnel permanent de plus de 40 scientifiques qui étudient une variété d'écosystèmes et leurs réponses aux activités humaines et aux changements environnementaux. Le centre est situé à Woods Hole mais a une portée mondiale, avec des sites de recherche actifs dans la toundra arctique dans des sites forestiers, côtiers et marins en Nouvelle-Angleterre, en Suède et au Brésil. L'Ecosystems Center abrite deux des 26 sites de recherche écologique à long terme (LTER) des États-Unis : Toolik Lake, Alaska et Plum Island, Massachusetts. Les scientifiques du Centre des écosystèmes étudient les effets du défrichement des forêts et du changement d'affectation des terres sur la chimie atmosphérique, les processus des bassins versants et l'écologie côtière, l'enrichissement anthropique à l'échelle mondiale du cycle de l'azote et les réponses des écosystèmes au réchauffement climatique. La directrice par intérim du Centre des écosystèmes est Anne Giblin. Les anciens directeurs du Centre qui font toujours partie du personnel scientifique sont Jerry Melillo, qui étudie la biogéochimie des écosystèmes terrestres, et John Hobbie, un écologiste microbien. Le Centre des écosystèmes est fondé sur une vision d'installations et d'instruments de laboratoire et d'instruments scientifiques collaboratifs et interdisciplinaires et sur une vision à long terme, à grande échelle et à l'échelle des systèmes des processus écosystémiques.

Génomique comparée, évolution moléculaire et écologie microbienne Modifier

Le Josephine Bay Paul Center for Comparative Molecular Biology and Evolution a été fondé au MBL en 1997 et est actuellement dirigé par David Mark Welch. En comparant divers génomes, les scientifiques du centre élucident les relations évolutives des systèmes biologiques et décrivent les gènes et les génomes d'importance biomédicale et environnementale. Les micro-organismes présents dans un large éventail d'écosystèmes, y compris le microbiome humain, sont étudiés. Mitchell Sogin, le fondateur du Bay Paul Center, a également fondé deux cours au MBL : l'atelier sur l'évolution moléculaire et les stratégies et techniques d'analyse des structures de population microbienne. En 2003-2004, Sogin a lancé le Recensement international des microbes marins, un effort mondial pour décrire la biodiversité des micro-organismes marins. Les premiers résultats de ce recensement en 2006 ont révélé quelque 10 à 100 fois plus de types de microbes marins que prévu, et la grande majorité sont des micro-organismes jusque-là inconnus et en faible abondance maintenant appelés la « biosphère rare ». D'autres projets du Bay Paul Center se concentrent sur les microbes qui vivent dans des environnements extrêmes, des cheminées hydrothermales aux écosystèmes très acides, ce qui peut conduire à une meilleure compréhension de la vie qui pourrait exister sur d'autres planètes. Les activités du Bay Paul Center sont soutenues par le séquençage avancé de l'ADN et d'autres équipements génomiques à l'installation de génétique écologique et évolutive Keck du centre.

La MBL propose une gamme de cours, d'ateliers, de conférences et de stages tout au long de l'année. [1] [16] Au cœur de ses programmes se trouvent plus de 20 cours de formation avancée en recherche, des cours de deuxième cycle sur des sujets allant de la physiologie, de l'embryologie, de la neurobiologie et de la microbiologie à l'imagerie et au calcul intégrés à la recherche biologique. [1] [16]

En outre, le MBL organise des cours pour les étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs de l'Université de Chicago et d'autres collèges et universités, ainsi que des ateliers et des conférences, accueillant plus de 2 600 participants en 2016. [1] [16] [17]


Bienvenue au laboratoire de Bradford !

Pourquoi se concentrer sur le carbone et les écosystèmes ? Les sols et les plantes stockent d'énormes quantités de carbone. Les perturbations qui dégradent les écosystèmes le libèrent dans l'atmosphère – sous des formes telles que le dioxyde de carbone et le méthane – contribuant au changement climatique. Mais les sols et les écosystèmes sont bien plus que des réservoirs de carbone – leur santé est directement liée à la purification de l'eau, à la prévention des inondations, au maintien de la biodiversité et à la production agricole. Comprendre comment et pourquoi les plantes, les animaux, les microbes et les sols réagissent aux changements environnementaux nous aidera donc à comprendre les conséquences pour le bien-être humain et environnemental, et comment nous pourrions les gérer.

Nous utilisons des approches expérimentales et observationnelles pour étudier ces effets du changement global, à la fois sur le terrain et en laboratoire. Nous travaillons principalement dans les forêts, les terres agricoles et les prairies aux États-Unis.

L'objectif global de notre recherche est de fournir la compréhension mécanistique nécessaire pour une prédiction fiable des impacts du changement global sur les écosystèmes, leurs rétroactions probables sur le système climatique, et de développer une compréhension qui éclaire une gestion [plus] durable des services agronomiques et environnementaux.

Comme le révèlent nos objectifs de recherche, nous combinons de plus en plus la science fondamentale et appliquée, et notre travail est le plus avancé pour la gestion des forêts urbaines et pour traduire les objectifs de santé des sols en résultats agronomiques. Pour atteindre les parties prenantes, nous travaillons à produire à la fois des articles et des résumés concis des recherches qui y sont rapportées. Voir par exemple un article invité récent que nous avons produit sur les initiatives de santé des sols pour l'Aspen Global Change Insitute en cliquant ici, et l'un de nos récents articles d'une page Notes de publication en cliquant ici qui montre comment une teneur plus élevée en carbone du sol contribue à des rendements de maïs « résistants à la sécheresse ». Pour les forêts urbaines, nous collaborons avec des organisations politiques et pratiques telles que Natural Areas Conservancy pour aider à produire des rapports tels que celui disponible en cliquant ici qui souligne l'importance, les menaces et les opportunités pour la protection des forêts dans les villes.


La perte locale et l'homogénéisation spatiale de la diversité végétale réduisent la multifonctionnalité des écosystèmes

La biodiversité décline dans de nombreuses communautés locales tout en s'homogénéisant de plus en plus dans l'espace. Les expériences montrent que la perte d'espèces végétales locales réduit le fonctionnement et les services écosystémiques, mais le rôle de l'homogénéisation spatiale de la composition des communautés et l'interaction potentielle entre la diversité à différentes échelles dans le maintien du fonctionnement des écosystèmes reste incertain, surtout lorsque de nombreuses fonctions sont prises en compte (multifonctionnalité des écosystèmes). Nous présentons une analyse de huit fonctions écosystémiques mesurées dans 65 prairies à travers le monde. Nous constatons que les prairies plus diversifiées - celles avec à la fois des communautés locales riches en espèces (α-diversité) et de grandes différences de composition entre les localités (β-diversité) - avaient des niveaux plus élevés de multifonctionnalité. De plus, la diversité α et a affecté de manière synergique la multifonctionnalité, avec des niveaux plus élevés de diversité à une échelle amplifiant la contribution aux fonctions écologiques à l'autre échelle. L'identité des espèces influençant le fonctionnement de l'écosystème différait selon les fonctions et selon les communautés locales, expliquant pourquoi des prairies plus diversifiées maintenaient une plus grande fonctionnalité lorsque plus de fonctions et de localités étaient prises en compte. Ces résultats étaient robustes à la variation des facteurs environnementaux. Nos résultats révèlent que la diversité végétale, à l'échelle locale et paysagère, contribue au maintien des multiples services écosystémiques fournis par les prairies. La préservation du fonctionnement des écosystèmes passe donc par la conservation de la biodiversité à la fois au sein des communautés écologiques et entre elles.


Niveau 4

Sciences de la vie : écosystèmes Introduction et narration du flux conceptuel

Introduction: Les Unité des sciences de la vie de 4e année se concentre sur les écosystèmes et répond aux normes scientifiques californiennes pour les sciences de la vie de 4e année. À la fin de l'unité, les étudiants sauront : les écosystèmes sont des communautés d'organismes qui interagissent les uns avec les autres et leur environnement physique que les facteurs vivants sont appelés facteurs biotiques et les facteurs non vivants sont appelés facteurs abiotiques les biomes ont des facteurs biotiques et abiotiques spécifiques qui un seul tous les organismes ont des besoins qui sont satisfaits par leur environnement et les adaptations offrent un avantage pour répondre à ces besoins les interactions de base dans les écosystèmes sont les chaînes alimentaires et les réseaux trophiques dans lesquels les cycles de matière et les flux d'énergie au fil du temps, les écosystèmes maintiennent un équilibre, mais cet équilibre peut être changé positivement ou négativement par des actions naturelles et humaines. Les Unité des sciences de la vie de 4e année est présenté aux étudiants à travers une série d'enquêtes, d'expériences, d'expériences d'apprentissage actif, de questions et d'évaluations. Les évaluations comprennent : pré-, post- et 3 évaluations formatives.

Récit du flux conceptuel : Les Narration de flux conceptuel de 4e année pour les sciences de la vie : écosystèmes s'appuie sur les concepts présentés sur le graphique de flux conceptuel en décrivant le(s) concept(s) abordé(s) dans chaque leçon et les liens qui relient chaque leçon à la suivante. Les leçons sont liées à la leçon précédente et à la leçon qui suit via un scénario conceptuel pour permettre le développement de la compréhension des élèves au fur et à mesure qu'ils progressent d'un concept à l'autre.

Une fois que les élèves ont terminé le Pré-évaluation, ils commencent leur exploration des sciences de la vie avec Leçon 1, « Visite de l'école ». Dans cette leçon, les élèves apprennent que le monde est constitué de composants biotiques (vivants) et abiotiques (non vivants). Les élèves apprennent que ces éléments peuvent être identifiés n'importe où, y compris dans la cour de leur école.

Dans la leçon précédente, les élèves ont appris les différences entre les choses biotiques et abiotiques. Dans Leçon 2, « Étude de l'intrigue », les élèves apprennent que ces composants interagissent dans un écosystème. Les élèves étudient une petite parcelle du terrain de l'école pour identifier les facteurs abiotiques et biotiques et différents types d'interactions.

Dans Lecon 3, « biomes », les élèves appliquent leur compréhension de l'interaction des composants biotiques et abiotiques d'un environnement à des biomes spécifiques. Les élèves effectuent des recherches sur divers biomes (par exemple, la toundra, le désert, les prairies) et comparent et contrastent les facteurs biotiques et abiotiques. Ils résument leur apprentissage dans un livre pliable.

Évaluation formative #1 est aligné sur les concepts des leçons 1-3. En tant qu'évaluation formative, les réponses des étudiants fournissent une rétroaction à l'enseignant et à l'étudiant pour tout ajustement de l'apprentissage. Dans l'évaluation formative n° 1, les élèves démontrent qu'ils comprennent que les écosystèmes sont constitués de facteurs abiotiques et biotiques qui interagissent les uns avec les autres. Les élèves sont invités à identifier les composants abiotiques et biotiques dans un biome du désert et à expliquer deux types d'interactions spécifiques (par exemple, un serpent interagissant avec la roche pour s'abriter, un lézard mangeant des insectes pour se nourrir, un cactus utilisant la pluie pour l'eau).

La leçon 3 résume le concept selon lequel les écosystèmes sont constitués d'interactions entre et parmi les composants biotiques et abiotiques. Leçon 4, « Besoins fondamentaux”, introduit les concepts selon lesquels les êtres vivants ont des besoins satisfaits dans leur environnement, et les êtres vivants ont des adaptations qui les aident à mieux répondre à leurs besoins. Dans la leçon 4, les élèves comparent les besoins des humains, des animaux domestiques et des animaux sauvages pour trouver les besoins communs en nourriture, eau, abri et espace.

Dans la leçon précédente, les élèves ont appris que les êtres vivants ont des besoins qui sont satisfaits dans leur environnement. Dans cette leçon, les élèves apprennent comment un équilibre entre la nourriture, l'eau, l'abri et l'espace a un impact sur les êtres vivants. Dans Leçon 5, « Oh Héron ! Jeu de l'écosystème,” les élèves jouent à un jeu de simulation pour apprendre comment un équilibre entre la nourriture, l'eau, l'abri et l'espace a un impact sur les êtres vivants. Les élèves reconnaissent le flux et le reflux des ressources et du nombre d'organismes dans une zone donnée et que si les ressources sont limitées, les organismes peuvent mourir.

Ayant appris l'importance de l'équilibre pour la survie dans la leçon 5, les élèves de « Leçon 6, reniflez ça ! » explorer comment les adaptations offrent un avantage aux êtres vivants pour répondre à leurs besoins. Dans une simulation, les élèves apprennent que les récepteurs olfactifs d'un renard insulaire sont adaptés à un sens aigu de l'odorat que le renard utilise pour communiquer et se nourrir.

Dans Leçon 7, « Gants de graisse : tout est question d'isolation » les élèves continuent d'explorer les adaptations comme un avantage pour un environnement particulier. Dans cette leçon, les élèves portent des « gants de graisse » pour reconnaître comment la graisse permet aux animaux de fonctionner dans les écosystèmes marins polaires.

Ayant expérimenté des exemples d'adaptations animales dans la leçon 6 et la leçon 7, Leçon 8, « Adaptations de semences pour la dispersion, » offre des opportunités d'étudier comment les graines sont adaptées à la dispersion. Les élèves observent une variété de graines, identifiant les adaptations pour la dispersion qui incluent le vol, le flottement et le transport par les animaux. Les élèves conçoivent des graines avec des adaptations pour répondre à l'un de ces modes de transport.

Une excursion à Lotusland est l'impulsion pour Leçon 9, « Lotusland. " Dans cette leçon, les élèves appliquent les concepts d'adaptation et d'interdépendance écologique dans un jardin botanique diversifié. Bien que cette leçon ne soit pas facultative, si une sortie sur le terrain ne peut pas être programmée, les élèves doivent avoir développé une compréhension de ces concepts dans les leçons 4-8.

Évaluation formative #2 est donné après la leçon 9 comme indicateur de la compréhension des élèves des leçons 4 à 9 que les êtres vivants ont des besoins satisfaits par leur environnement et que les adaptations offrent un avantage pour répondre à ces besoins. En tant qu'évaluation formative, les réponses des étudiants fournissent une rétroaction à l'enseignant et à l'étudiant pour tout ajustement de l'apprentissage. Dans cette évaluation, les élèves démontrent leurs connaissances dans une simulation sur le camouflage dans laquelle ils rassemblent, tracent, représentent graphiquement et interprètent les données qui soutiennent les concepts d'adaptation.

Leçon 10, « Chaîne alimentaire, introduit le troisième sous-concept selon lequel les cycles de matière et les flux d'énergie dans les écosystèmes. Dans la leçon 10, les élèves découvrent l'interaction des êtres vivants dans une chaîne alimentaire comme exemple du cycle de la matière. Les élèves créent des chaînes alimentaires pour au moins 2 biomes différents afin qu'ils puissent reconnaître que toutes les chaînes alimentaires utilisent l'énergie du soleil pour que les producteurs produisent des nutriments. Les producteurs sont mangés par les consommateurs (herbivores), qui sont mangés par d'autres consommateurs (carnivores ou omnivores). Les décomposeurs décomposent les producteurs et les consommateurs, renvoyant les nutriments (matière) dans le sol pour que les producteurs les réutilisent.

Dans la leçon précédente, l'accent était mis sur le producteur et les consommateurs. Dans Leçon 11, « Composteurs à grande échelle », les élèves apprennent comment les décomposeurs décomposent la matière et la renvoient au sol. Students build worm composters and observe how the worms help decay the garbage, converting it to rich nutrients for the soil.

Dans Lesson 12, “Mighty Microorganisms,” microorganisms are introduced as another kind of decomposer. Students investigate the impact of mold on bread, and view slides of other microorganisms that recycle matter. Students understand that microorganisms can be both beneficial (as in decomposers) and harmful as in those that cause disease.

In previous Lessons 10-12, students learned that food chains, with all of the parts (producer, consumer, decomposer), recycle matter. Dans Lesson 13, “Matter Cycles— Sum It Up,” students perform a readers’ theatre to summarize their key learning from the previous lessons.

Dans Lesson 14, “Energy Flow,” students conduct a simulation that represents the flow of energy through a food chain from the producer to the top consumers. This lesson serves as an introduction to this concept that students will learn more deeply in middle school.

Students build on their knowledge about food chains and apply it to food webs in Lesson 15, “Food Webs.” In this lesson, students build a food web from yarn to learn that a food web is the interaction of food chains within a specific community. Students also learn that food webs provide various pathways for matter to cycle and energy to flow, and that a change (e.g., removal of one producer or consumer) to one part of a web, impacts all of the food chains in the web.

Formative Assessment #3 is given after Lesson 15 as a indicator of student understanding from Lessons 10-15 that matter cycles and energy flows in food webs/food chains through producers, consumers and decomposers. Students are given information about a food web in the Channel Islands. They are asked to create the food chains that make up the food web, and identify and label the roles of each organism (producer, consumer, decomposer, herbivore, carnivore and omnivore). They must also indicate the flow of energy with arrows. As a formative assessment, student answers provide feedback to the teacher and student for any adjustments in the learning.

The unit concludes with two lessons that introduce the concept of ecological balance. Dans Lesson 5, “Oh Heron,” students participated in a simulation game in which the number of living organisms was dependent on the amount of resources available. Dans Lesson 16, It’s An Otter Story,” students investigate the impact of human action on ecological balance recognizing that it can have a positive or negative impact. Dans Lesson 17, “Island Fox Outreach,” personnel from the Channel Islands come to the classroom to solidify student understanding about human impact using examples from the Channel Islands.

Upon completion of the 17 lessons, students take a Post-Assessment to determine their overall understanding of the concepts presented in the unit.


Biocontainment Research Facilities

Map of NBL and RBL facility locations in the United States. The facilities are listed below.

Map of NBL and RBL facility locations in the United States. The facilities are listed below.

The National Biocontainment Laboratories (NBLs) and Regional Biocontainment Laboratories (RBLs) provide BSL4/3/2 and BSL3/2 biocontainment facilities, respectively, for research on biodefense and emerging infectious disease agents.

Investigators in academia, not-for-profit organizations, industry, and government studying biodefense and emerging infectious diseases may request the use of biocontainment laboratories. Please contact the NBLs and RBLs directly for further information.


Welcome to the Searle Lab website!

It was great to celebrate in person the graduation of Hector Zumbado-Ulate and Meredith Scherer! Congratulations to you both!

Hector successfully defended his Ph.D. research today! Congratulations to the newly minted Dr. Zumbado-Ulate!

Our last lab meeting of the semester was today. Here's our lab photo for 2020!

We spent a beautiful day today working hard to remove the in-ground mesocosms from Martell.

Congratulations to Spencer for being awarded the Graduate Teaching Award! Photo = Spencer training lab undergrads in methods of amphibian sampling.

Fall semester has begun and we have one new undergraduate joining the lab. Welcome Margaret!

We have two new undergraduate students joining us this summer. Lulu Davis is a Purdue student who will be joining us through the Summer Stays program. Fabiola Fontan is a student at the University of Puerto Rico Humacao, who is working remotely and supported through an NSF REU. Welcome to the lab Lulu and Fabiola!

Congratulations to Paradyse on being awarded an NSF Graduate Research Fellowship! Paradyse will be studying the effects of abiotic stressors on disease susceptibility in amphibians.

Kacie made the most amazing cookies for lab meeting today!

Spring semester has begun and we have one new undergraduate joining the lab. Welcome Allison!

Congratulations to our three graduating seniors, Brittany, Kiersten and Marin! Best of luck with everything in your future - we will miss you! 

Left to right: Brittany, Kiersten, Cat, Marin

Brittany presented the results of her honors thesis at Purdue's undergraduate research conference today. Her poster was titled "Effects of salinity on invasion in freshwater communities."

Kacie has been leading efforts to collect Daphnie for our upcoming experiments on evolutionary rescue. There have been some beautiful (and not so beautiful) days! 

Fall semester has started and we have several new people. First, Paradyse Blackwood is joining us as a new Ph.D. étudiant. Paradyse received a B.S. from Binghamton University and is interested in studying the interactive effects of abiotic stressors on disease susceptibility in amphibians. Welcome to the lab Paradyse!

We also have four (!) new undergraduates joining the lab. Welcome to Emily, Meredith, Diego, and Maddie!

Today's the last day of the Ecological Society of America meeting where Cat, Hector, Spencer, Stephanie, Kiersten and Mariah all presented. We had a great time!

Left to right: Spencer, Kiersten, Mariah, Hector, Cat

Hector's latest paper was on the cover of Diversity. You can see the image here. 

Today we said goodbye to Isa Adarve who has been an intern in our lab for the last six months. She will be missed!

Left to right: Marin, Isa, Kacie, Stephanie, Spencer, Emily, Mariah

Hector presented the results of his most recent paper at the Interdisciplinary Programs reception today. You can find more about his work here.

Congratulations to our two seniors who are graduating this spring, David Prather and Mariah Burgmeier. We wish you the best of luck with everything in your future! 

We finally got an updated lab photo!

Hector's latest paper was just published in Écologie et évolution. He found that Bd infection is common in tropical lowland ecosystems in Costa Rica. Check it out here. 

Gray is apparently the color of the day!

Left to right: Kiersten, Isa, David, Kacie, Spencer

We are very proud of the undergraduates in our lab who presented at the Purdue Undergraduate Research Conference!

Left to right: Brittany, Marin, Isa, Mariah, and David (misssing: Kiersten)

Congratulations to Spencer on being awarded the A.A. Lindsey Graduate Fellowship in Ecology. Spencer will be using the funds to support his field sampling at the Ross Reserve this winter.

Congratulations to Brittany for being awarded a research grant from the Office of Undergraduate Research! Brittany will be using the funds to study the effects of salinity on species invasions.

Isabel Adarve, a visiting student from EAFIT University in Colombia, just arrived and will be working in the lab through June. Isa will be studying the effects of leaf litter on Bd growth. Welcome to the lab Isa!

Abbie's first, first-authored paper just came out in Freshwater Biology! She looked at the effects of elevated salinity on host-pathogen interactions in Daphnie. Check it out here.

Laura's project investigating the interactive effects of salinity and duckweed on Daphnie is looking good!

Everyone worked hard to dig the artificial ponds today! We'll be looking at establishment of amphibians and their parasites in these containers through time.

Kacie did a great job setting up the mesocosm experiment at the Ross Reserve today. She is studying the effects of salinity on freshwater communities. 

We've had a busy summer! Here are some photos from our summer field sampling and experiments:

Mariah did a great job presenting the results of her summer research at the SURF symposium today. Her talk was titled "Effect of salts on the amphibian chytrid fungus, Batrachochhytrium dendrobatidis."

Congratulations to Hector on being awarded a Yeunkyung Woo Achieve Excellence Travel Award! Hector will be using the award to travel to the Amphibian Disease annual meeting in Arizona this October. There, he will present the results of his research on disease dynamics of two critically endangered Costa Rican frogs. 

Summer has started and we have three new undergraduates joining the lab. Jeannine and Mariah will be studying Bd dynamics in Indiana while Kiersten will be travelling to Costa Rica to study endangered frog populations. Welcome to the lab!

We have a new technician joining the lab, Kacie Jonasen, who comes to us from the University of Illinois at Urbana-Champaign. Welcome to the lab Kacie! 

Congratulations to our graduating seniors: Juliana Ilmain, Mackenzie Chapman, and Prasanna Janakiraman! Juliana will begin graduate school at NYU this fall while both Mackenzie and Prasanna will continue their education at Purdue. Best of luck to all of you!

      

Juliana, Mackenzie, and David presented the results from their honors theses at the Purdue Undergraduate Research Conference.


PAWR launches new lab for open-source 5G SA software

The Platforms for Advanced Wireless Research (PAWR) Project Office is moving to support development and testing of an open-source Standalone 5G software stack from the OpenAirInterface (OAI) Software Alliance, with the launch of OpenAirX-Labs (OAX).

The lab launch under PAWR gives a U.S.-based home to work from OAI, which has had its home in Europe, and expands the potential ecosystem of companies and partners.

OAX will be located at the Institute for the Wireless Internet of Things at Northeastern University in Boston, and PAWR says it will mirror a similar OpenAirInterface test location at Eurecom in France, which has a cloud-based Continuous Integration and Development (CI/CD) suite and provides a neutral, remotely accessible lab environment. Once the initial development and testing are complete, PAWR said, the open-source 5G software will be set up as a new software profile on PAWR’s wireless test beds it has two currently operational, one in New York City and on in Salt Lake City, with another being built in the Research Triangle area of North Carolina and a fourth, rural wireless testbed to be announced later this month.

Researchers will have access to the software profile for “ongoing exploration of 5G spectrum sharing, network automation, and other advanced wireless technologies,” PAWR said. OAX will have an end-to-end 5G implementation for development and testing across multiple metrics, according to PAWR, and it will also maintain a “crowd sourced inventory of different ecosystem solutions to encourage increased collaboration and critical interoperability testing.”

“The launch of OAX puts muscle not only behind U.S. efforts to expand the capabilities and performance of 5G networks, but also behind the technologies that will move the wireless industry beyond 5G,” said PAWR Technical Program Director Abhimanyu (Manu) Gosain. “By hosting OAX as part of the PAWR program, we are also ensuring there is a clear path from software development through to testing and prototyping of new software, hardware, and wireless applications.”

PAWR is a public-private partnership for wireless research, funded by the National Science Foundation and nearly three dozen wireless companies and associations. OAX specifically is funded by both the NSF and the U.S. Department of Defense’s Office of the Under Secretary of Defense for Research and Engineering, which is awarded under PAWR’s umbrella.

Founding industry partners for OAX include Facebook, Interdigital, NI, Qualcomm, Radisys, and Xilinx, which are also part of PAWR’s existing industry consortium.

Charles Schroeder, NI fellow, said in a statement that OAX will “expand accessibility of 5G and beyond to an entire ecosystem of innovators.” Laurent Depersin, director of InterDigital’s Home Experience Lab, said that OAX “will enable new levels of collaboration and develop a path forward for the Open RAN ecosystems integral to Beyond 5G and 6G initiatives.”

Ed Tiedemann, SVP of engineering at Qualcomm, noted that “The mission of extending the Open Air Interface 5G stack implementation with additional features and O&M capabilities that are essential for U.S. government 5G-related R&D projects is vital for maintaining and growing U.S. government and academic research leadership in 5G (and beyond) technologies.”

“As networks evolve toward more disaggregated and virtualized environments, there are significant opportunities to optimize and innovate on network operations. However, those opportunities have largely been limited to organizations with access to commercial software, making it difficult to broaden the 5G innovation ecosystem,” PAWR said in a release announcing OAX, which it said “promises to provide a vital resource for development work and interoperability testing specific to Open RAN.” PAWR noted that it is already “closely partnered” with Open RAN players its NYC and SLC testbeds hosted North American Open RAN test events last year.


APES (A.P. Environmental Science) Notes & Handouts First semester

TEXTBOOK: Friedland and Relyea. Environmental Science for AP. New York, NY: W.H. Freeman and Company, 2015.

SUPPLEMENTARY RESOURCE: Williams, Linda. 5 Steps to a 5: AP Environmental Science.. New York, NY: McGraw-Hill. (updated yearly)



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NOTE ON PAPER COPIES:
I will photocopy or print any document for any student, as long as the request is made ahead of time and not the day we are doing the activity.
Hard copies of documents will be made available to those who need them, but I am encouraging students to use the web site whenever possible.

Students may download the notes and keep them in the electronic format.


Voir la vidéo: 9 Ökosüsteemid aine ja energiaringes (Octobre 2022).