|
Arctic tundra dendrochronology
Lehejček, Jiří ; Svoboda, Miroslav (advisor) ; Monika, Monika (referee)
Historically unprecedented environmental change in the Arctic ecosystems is often given into the context of its past and possible future development. In the region where instrumental meteorological observations are scarce archives need to be investigated in order to address this issues. The comprehensive synthesis one of the archives: long-live circumpolar evergreen Juniperus communis L. shrub is presented here. 20 individuals from southwest Greenland were investigated at the cell anatomy level to understand the ecology of the species and unhide its potential for environmental and climate reconstructions. The findings are as follows:
i) Stop of exponential cross-sectional conduit-lumen widening with increasing age is in contrast with conduit-lumen nature of trees. This indicates that shrubs do not need to saturate their water and nutrient demands via traits of classical hydraulic conductivity law but rather developed different mechanisms. Extreme weather conditions result in prostrate growth form. However, different weather factors probably influence shrub growth differently: While snow and wind act mechanically (a), temperature influences the form of growth physiologically (b). a) So long as the young shrub stem has high resilience to bend back to an upright position after snow melt and so long as it can withstand the wind during the vegetation season it most likely grows upright and the conduit-lumens widen. b) Temperature, resp. freeze-thaw events are responsible for the shrubs preference of safety (finite size of conduit-lumens) over hydraulic efficiency, thus not allowing for more primary growth. All of these (and other) factors are apparently working together and the transition of vertical to more horizontal growth is gradual. As a consequence, the conduit-lumen sizes may not have to be further increased (due to ecophysiological restrictions possibly also must not) because water is no longer transported against gravity.
ii) Observed age/growth trend has to be taken into consideration for further employment of the wood anatomical parameter in paleoenvironmental studies. That is, shrub cell parameters can only be used for this purposes if correctly detrended. This allows for more accurate as well as longer reconstructions because youth trend was often neglected in reconstructions based on shrub annual-rings.
iii) The south-western Greenland Ice-Sheet (GrIS) melt rates reconstruction is presented for the whole 20th century. This part of GrIS is considered as the most active. According to the presented reconstruction current GrIS melt rates are not uncommon for the last century being comparable to first decades of 20th century. This finding is particularly important contribution to the debate on Atlantic meridional overturning circulation (AMOC). Too high fresh water inputs into the Northern Atlantic from GrIS melting may slow down or even stop the AMOC which would result in more continental climate in Europe. Presented results indicate that this threshold lies higher than observed current melt rates of GrIS.
Fascinating Juniperus comunnis species has shown to be able to address many ecological as well as environmental open questions and due to its longevity and abundant distribution has a great potential to become an important player in the Arctic research.
|
|
Influence of meadow management on the migration behavior of selected species of butterflies
Bubová, Terezie ; Langrová, Iva (advisor) ; Farkač, Jan (referee)
Migrations are the key process and one of the basic biological features, which allow survival of endangered species in fragmented landscape. In the last decades, agriculture intensification, industry and urbanization caused that number of natural butterfly habitats has significantly decreased. The localities originally suitable for butterflies are currnetly converted to farmland or building plots. This PhD thesis aimed to find a compromise solution of meadow management, which should allow a commercial use and concurrently do not jeopardize the continued existence of endangered or threatened species. The main idea of this study was in the intentional emigration causing in the middle of flight period, which should lead into resettlement of the population to another (potentially more suitable) locality. Possibility of aimed manipulation with butterfly emigrations would be considered as a major breakthrough in their protection.
The investigated species Phengaris nausithous (Bergsträsser, 1779) and Phengaris teleius (Bergsträsser, 1779) are both considered to be flagship species for protection of European butterflies at open meadows. This study is based on research, which was carried out in 2013-2015 at 17 patch in localities Dolní Labe, Czech Republic. In above mentioned years, one selected meadow was mowed in the middle of flight season and the emigrations were then monitored using mark-release-recapture method. Results of population and migration characteristics were calculated in MARK 8.1 software. Subsequently, the effect of mowing on emigration (comparison of emigrations from the meadow before and after mowing) was evaluated using Statistica 13.
The hypotheses of this study were based on the assumption, that the loss of resources after well-timed mowing should increase the activity of adult butterflies. During the monitoring, number of emigrations was increased only in flight season 2015. Unfortunately, the statistical evaluation did not show significant effect of mowing on migrations. On the other hand, the hypothesis dealing with colonization of nearest meadows was confirmed.
Effect of intentional emigration caused by management interventions was unfortunately not proved. However, we found out, that even though the population at one mowed meadow decreased clearly, the metapopulation size at the locality remained more or less stable.
At investigated (mowed) meadow, there was observed a sharp decline of P. nausithous abundance. On the other hand, P. teleius population was only slightly reduced. It is therefore conceivable, that P. teleius are not as susceptible to innapropriate term of mowing. The results obtained in our research conclusively displayed no possible positive effect of mowing in the middle of flight season and a necessity of suitable management maintenance at localities inhabited by Phengaris butterflies.
|
|
Antioxidant, anti-proliferative and immunomodulatory effect of fruits, vegetables and mushrooms in vitro
Doskočil, Ivo ; Havlík, Jaroslav (advisor) ; Orsák, Matyáš (referee)
Recently there has been an increasing interest in discovering of new species of plants and mushrooms which have antioxidant or anti proliferative activity. The interest is caused by the fact that these species have medicinal and food utilization. These properties of plants and mushrooms can be used when dealing with many diseases which may be connected with oxidative stress (inflammatory bowel disease, cardiovascular disease, hypertension, and tumour disease, etc.).
The thesis propounds characteristics of in vitro antioxidant and anti proliferative activity of 19 types of juices and 28 methanol extracts of fruits and vegetables, which are common parts of a diet. In the thesis there are also characteristics of 13 ethanol extracts of edible mushrooms of the order of Polypore (Popyporales). Antioxidant activity was quantifie by 2, 2 diphenyl 1 picrylhydrazyl (DPPH), oxygen radical absorbance capacity (ORAC), and inhibition of nitric oxide (NO) production. Cytotoxicity was measured by MTT (3 (4,5 dimethylthiazol 2 yl) 2,5 diphenyltetrazolium bromide. Immunomodulatory activity was determined by an assay of phagocytic activity of human neutrophil granulocytes. Further a total phenolic content (TPC) and total beta glucan content were investigated; these are considered to be the potentially active constituents participating in mentioned activities.
From the obtained results it is evident that juices (TPC = 1603.2 mg GAE/L; ORAC = 438.5 umol TE/g)
and a bilberry (Vaccinium myrtillus) fruit extract (ORAC 836.6 umol TE/g; DPPH = 404.6 umol TE/g) showed
the highest antioxidant activity of all tested samples of fruits and vegetables. Capsicum (Capsicum L.)
juices (TPC = 642.1 mg GAE/L; ORAC = 127.9 umol TE/g) and a radish (Raphanus sativus L.) extract
(ORAC 724.5 umol TE/g; DPPH = 52.2 umol TE/g) also proved to have the high values of antioxidant activity. From the tested fruits and vegetables the following inhibited to produce a nitric oxide: onion (Allium cepa L) juices (lowered the NO production by 57%), tangerine juices (Citrus reticulata Blanco)(by 52%), broccoli (Brassica oleracea var. botrytis italic) extract (by 21%), and orange (Citrus sinensis Pers.) extract (by 10%). Concerning edible
mushrooms, Lentinus tigrinus (Bull.) Fr. (TPC = 216.2 umol GAE/g of extract), Ganoderma lucidum (Curtis) P. Kras (TPC = 257.9 umol GAE/g of extract), and Royoporus badius (Pers.) A.B. De (TPC = 257.8 umol GAE/g of extract) presented the highest phenolic content. Sparassis crispa (Wulfen) Fr. (117.4 mg/g of extract) had the highest content of beta glucan. Substantial effect on phagocytic activity of granulocytes was noticed in connection with Neolentinus lepideus (Fr.) Redhead & Ginns, Polyporus squamosus (Huds.) Fr., and S. crispa. In connection with the latter of mentioned mushrooms, a moderate inhibitory effect towards HT 29 human colorectal adenocarcinoma cell line
(IC50 = 107 ug/ml of extract) was noticed.
The results indicate that the tested plants and mushrooms can be beneficial when reducing the negative effects of oxidative stress. The oxidative stress has been recognized as a contributing factor to a whole range of diseases and the reduction of the oxidative stress may lead to the decrease in the possibility of the diseases´ progression. The results show the possible favourable effects on the human health. When evaluating the results, the following fact should be taken into consideration; the in vitro tests and screenings are considered to be the first phase of systematic research of the effects and serve for the choice of respondents for further detailed studies.
|
|
Total contents and speciation of arsenic and selenium in plants growing in soils with different physico-chemical properties
Tremlová, Jana ; Száková, Jiřina (advisor) ; Vymazal, Jan (referee)
This dissertation thesis deals with uptake, accumulation and transformation of arsenic and selenium in plants growing on soils with different chemico-physical soil properties. The contents of arsenic were investigated in 99 wild plant species, coming from 27 different families and 6 different vegetables growing in arsenic contaminated soils. The results suggest that there are species-specific mechanisms which protects certain plants from the excessive uptake of arsenic from the soil. On the other hand, there are plants using a strategy of accumulation, which theoretically may increase the risk of arsenic entry into the food chain, whether through grazing cattle and wildlife or through consumption of vegetables growing on arsenic contaminated soils. The most prevalent arsenic compounds are AsV and AsIII. Other arsenic compounds occure as minor species. An important finding was detection of arsenobetaine in Plantago lanceolata L. and Carex praecox Schreb ..
The contents of selenium were examined in 73 species of wild plants, coming from 29 different families. The results suggest that naturally low levels of selenium in the soil of selected locations along with a low capability of selenium uptake via collected plant species lead to the low content of selenium in plant biomass which may contribute to selenium deficient throughout the food chain. Foliar application of selenate on wild plant communities and on some types of vegetables in our case Brassica oleracea var. italica can have a positive impact on increasing the selenium content in the aboveground biomass of these plants and by extension, increase the selenium content in the human diet. Dominant selenium compounds in the aboveground biomass of the analyzed plants were SeVI and selenomethionine, with variable proportion of other commonly occurring organic selenium compounds, which is mainly affected by plant species.
|
|
(100) substrate processing optimization for fabrication of smooth boron doped epitaxial diamond layer by PE CVD
Mortet, Vincent ; Fekete, Ladislav ; Ashcheulov, Petr ; Taylor, Andrew ; Hubík, Pavel ; Trémouilles, D. ; Bedel-Pereira, E.
Boron doped diamond layers were grown in an SEKI AX5010 microwave plasma enhanced chemical vapour deposition system. Effect of surface preparation, i.e. polishing and O2/H2 plasma etching on epitaxial growth on type Ib (100) HPHT synthetic diamonds were investigated. Using optimized substrate preparation, smooth (RRMS ~ 1 nm) boron doped diamond layers with metallic conduction and free of un-epitaxial crystallites were grown with a relatively high growth rate of 3.7 μm/h. Diamond were characterized by optical microscopy, optical profilometry, atomic force microscopy and Hall effect.
|
|
Café - an architectural phenomena of the First Czechoslovak Republic´s society
PFEFEROVÁ, Dita
This bachelor thesis deals with restored cafés in Brno and Prague that were established in the First Czechoslovak Republic. In the case of Brno´s coffee houses it is mostly emphasized their origin, historical context, history of coffee making and how the coffee houses returned to their former look and function. The author deals with the analysis of coffee houses and the purposes and goals of their restoration. The author focuses on Zeman´s café by the architect Bohuslav Fuchs and it´s replica from 1995 and on ERA coffee house by Josef Kranz. Then the focus is shifted to an elegant coffee house Savoy owned by Jan Nekvapil and designed by Jindřich Kumpošt and to a pastry shop and coffee house Kolbaba designed by Jan Víšek. To compare evolution of the coffee houses in Brno the author chose unique cubist coffee house Grand Café Orient in Prague located in Dům U Černé Matky Boží by the architect Josef Gočár. The thesis summarizes the circumstances of the formation of coffee houses during the First Czechoslovak Republic in Prague and Brno and examines different conditions for its development. It also looks into the circumstances of restoration and today´s activity of these coffee houses and evaluates its success rate.
|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (referee) ; Navrátil, Vladislav (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Při vývoji současných číslicových systémů, např. vestavěných systému a počítačového hardware, je nutné hledat postupy, jak zvýšit jejich spolehlivost. Jednou z možností je zvyšování efektivity a rychlosti verifikačních procesů, které se provádějí v raných fázích návrhu. V této dizertační práci se pozornost věnuje verifikačnímu přístupu s názvem funkční verifikace. Je identifikováno několik výzev a problému týkajících se efektivity a rychlosti funkční verifikace a ty jsou následně řešeny v cílech dizertační práce. První cíl se zaměřuje na redukci simulačního času v průběhu verifikace komplexních systémů. Důvodem je, že simulace inherentně paralelního hardwarového systému trvá velmi dlouho v porovnání s během v skutečném hardware. Je proto navrhnuta optimalizační technika, která umisťuje verifikovaný systém do FPGA akcelerátoru, zatím co část verifikačního prostředí stále běží v simulaci. Tímto přemístěním je možné výrazně zredukovat simulační režii. Druhý cíl se zabývá ručně připravovanými verifikačními prostředími, která představují výrazné omezení ve verifikační produktivitě. Tato režie však není nutná, protože většina verifikačních prostředí má velice podobnou strukturu, jelikož využívají komponenty standardních verifikačních metodik. Tyto komponenty se jen upravují s ohledem na verifikovaný systém. Proto druhá optimalizační technika analyzuje popis systému na vyšší úrovni abstrakce a automatizuje tvorbu verifikačních prostředí tím, že je automaticky generuje z tohoto vysoko-úrovňového popisu. Třetí cíl zkoumá, jak je možné docílit úplnost verifikace pomocí inteligentní automatizace. Úplnost verifikace se typicky měří pomocí různých metrik pokrytí a verifikace je ukončena, když je dosažena právě vysoká úroveň pokrytí. Proto je navržena třetí optimalizační technika, která řídí generování vstupů pro verifikovaný systém tak, aby tyto vstupy aktivovali současně co nejvíc bodů pokrytí a aby byla rychlost konvergence k maximálnímu pokrytí co nejvyšší. Jako hlavní optimalizační prostředek se používá genetický algoritmus, který je přizpůsoben pro funkční verifikaci a jeho parametry jsou vyladěny pro tuto doménu. Běží na pozadí verifikačního procesu, analyzuje dosažené pokrytí a na základě toho dynamicky upravuje omezující podmínky pro generátor vstupů. Tyto podmínky jsou reprezentovány pravděpodobnostmi, které určují výběr vhodných hodnot ze vstupní domény. Čtvrtý cíl diskutuje, zda je možné znovu použít vstupy z funkční verifikace pro účely regresního testování a optimalizovat je tak, aby byla rychlost testování co nejvyšší. Ve funkční verifikaci je totiž běžné, že vstupy jsou značně redundantní, jelikož jsou produkovány generátorem. Pro regresní testy ale tato redundance není potřebná a proto může být eliminována. Zároveň je ale nutné dbát na to, aby úroveň pokrytí dosáhnutá optimalizovanou sadou byla stejná, jako u té původní. Čtvrtá optimalizační technika toto reflektuje a opět používá genetický algoritmus jako optimalizační prostředek. Tentokrát ale není integrován do procesu verifikace, ale je použit až po její ukončení. Velmi rychle odstraňuje redundanci z původní sady vstupů a výsledná doba simulace je tak značně optimalizována.
|
|
Subspace Modeling of Prosodic Features for Speaker Verification
Kockmann, Marcel ; Kenny, Patrick (referee) ; Nöth, Elmar (referee) ; Černocký, Jan (advisor)
Předložená disertační práce se zabývá ověřováním mluvčího pomocí prozodických příznaků zahrnujících hodnoty základního tónu, energie a délek řečových úseků. Studovali jsme dvě rozdílné techniky pro parametrizaci: první vede k dobře definované sadě menšího počtu příznaků, druhá k vysoko-dimenzionální sadě heterogenních prozodických příznaků. První část práce se věnuje vývoji příznaků reprezentujících prozodické kontury, zde jsme vyvinuli a ověřili několik modelovacích technik, s důrazem na modelování v reprezentativních podprostorech. Druhá část práce se zaměřuje na nové pod-prostorové modelovací techniky pro heterogenní prozodické parametry s velkou dimenzionalitou. Model je teoreticky odvozen a experimentálně ověřen na oficiálních datech z NIST evaluací ověřování mluvčího (NIST Speaker Recognition Evaluation). Ve srovnání s ostatními současnými prozodickými jsme dosáhli podstatně lepších výsledků. Na konci práce presentujeme také novou techniku pro elegantní kombinaci dvou prozodických systémů. Tato technika může být použita rovněž pro fúzi prozodického systému se standardním přesným cepstrálním systémem, což vede k dalšímu podstatnému zvýšení úspěšnosti verifikace.
|
|
Optimization of Gaussian Mixture Subspace Models and Related Scoring Algorithms in Speaker Verification
Glembek, Ondřej ; Brummer, Niko (referee) ; Campbell,, William (referee) ; Burget, Lukáš (advisor)
Tato práce pojednává o modelování v podprostoru parametrů směsí gaussovských rozložení pro rozpoznávání mluvčího. Práce se skládá ze tří částí. První část je věnována skórovacím metodám při použití sdružené faktorové analýzy k modelování mluvčího. Studované metody se liší převážně v tom, jak se vypořádávají s variabilitou kanálu testovacích nahrávek. Metody jsou prezentovány v souvislosti s obecnou formou funkce pravděpodobnosti pro sdruženou faktorovou analýzu a porovnány jak z hlediska přesnosti, tak i z hlediska rychlosti. Je zde prokázáno, že použití lineární aproximace pravděpodobnostní funkce dává výsledky srovnatelné se standardním vyhodnocením pravděpodobnosti při dramatickém zjednodušení matematického zápisu a tím i zvýšení rychlosti vyhodnocování. Druhá část pojednává o extrakci tzv. i-vektorů, tedy nízkodimenzionálních reprezentací nahrávek. Práce prezentuje dva přístupy ke zjednodušení extrakce. Motivací pro tuto část bylo jednak urychlení extrakce i-vektorů, jednak nasazení této úspěšné techniky na jednoduchá zařízení typu mobilní telefon, a také matematické zjednodušení umožněňující využití numerických optimalizačních metod pro diskriminativní trénování. Výsledky ukazují, že na dlouhých nahrávkách je zrychlení vykoupeno poklesem úspěšnosti rozpoznávání, avšak na krátkých nahrávkách, kde je úspěšnost rozpoznávání nízká, se rozdíly úspěšnosti stírají. Třetí část se zabývá diskriminativním trénováním v oblasti rozpoznávání mluvčího. Jsou zde shrnuty poznatky z předchozích prací zabývajících se touto problematikou. Kapitola navazuje na poznatky z předchozích dvou částí a pojednává o diskriminativním trénování parametrů extraktoru i-vektorů. Výsledky ukazují, že při klasickém trénování extraktoru a následném diskriminatviním přetrénování tyto metody zvyšují úspěšnost.
|
guest ::
