Within 24 hours after admission to an intensive care unit (ICU), adults who were expected to require treatment in the ICU on 3 or more consecutive days were randomly assigned to undergo either intensive glucose control, with a target blood glucose range of 81 to 108 mg per deciliter (4.5 to 6.0 mmol per liter), or conventional glucose control, with a target of 180 mg or less per deciliter (10.0 mmol or less per liter). We defined the primary end point as death from any cause within 90 days after randomization.

Recognition of the importance of land-use history and its legacies in most ecological systems has been a major factor driving the recent focus on human activity as a legitimate and essential subject of environmental science. Ecologists, conservationists, and natural resource policymakers now recognize that the legacies of land-use activities continue to influence ecosystem structure and function for decades or centuries—or even longer—after those activities have ceased. Consequently, recognition of these historical legacies adds explanatory power to our understanding of modern conditions at scales from organisms to the globe and reduces missteps in anticipating or managing for future conditions. As a result, environmental history emerges as an integral part of ecological science and conservation planning. By considering diverse ecological phenomena, ranging from biodiversity and biogeochemical cycles to ecosystem resilience to anthropogenic stress, and by examining terrestrial and aquatic ecosystems in temperate to tropical biomes, this article demonstrates the ubiquity and importance of land-use legacies to environmental science and management.

Fire activity has varied globally and continuously since the last glacial maximum (LGM) in response to long-term changes in global climate and shorter-term regional changes in climate, vegetation, and human land use. We have synthesized sedimentary charcoal records of biomass burning since the LGM and present global maps showing changes in fire activity for time slices during the past 21,000 years (as differences in charcoal accumulation values compared to pre-industrial). There is strong broad-scale coherence in fire activity after the LGM, but spatial heterogeneity in the signals increases thereafter. In North America, Europe and southern South America, charcoal records indicate less-than-present fire activity during the deglacial period, from 21,000 to ∼11,000 cal yr BP. In contrast, the tropical latitudes of South America and Africa show greater-than-present fire activity from ∼19,000 to ∼17,000 cal yr BP and most sites from Indochina and Australia show greater-than-present fire activity from 16,000 to ∼13,000 cal yr BP. Many sites indicate greater-than-present or near-present activity during the Holocene with the exception of eastern North America and eastern Asia from 8,000 to ∼3,000 cal yr BP, Indonesia and Australia from 11,000 to 4,000 cal yr BP, and southern South America from 6,000 to 3,000 cal yr BP where fire activity was less than present. Regional coherence in the patterns of change in fire activity was evident throughout the post-glacial period. These complex patterns can largely be explained in terms of large-scale climate controls modulated by local changes in vegetation and fuel load.

1. Histories of changing land use and vegetation of a 380-ha forested area in central Massachusetts (Prospect Hill tract of the Harvard Forest) were reconstructed to investigate (i) the environmental controls over land ownership patterns, agricultural practice and logging activity, and (ii) the vegetation response to these land-use factors. 2. Forest clearance and agricultural expansion parallel trends for central New England: increasing rates of deforestation through the late eighteenth century led to a peak in 1820-80 when more than 80% of the land was open. Reforestation on abandoned fields commenced in 1850 and increased progressively through the early twentieth century

We review and compare well-studied examples of five large, infrequent disturbances (LIDs)—fire, hurricanes, tornadoes, volcanic eruptions, and floods—in terms of the physical processes involved, the damage patterns they create in forested landscapes, and the potential impacts of those patterns on subsequent forest development. Our examples include the 1988 Yellowstone fires, the 1938 New England hurricane, the 1985 Tionesta tornado, the 1980 eruption of Mount St. Helens, and the 1993 Mississippi floods. The resulting landscape patterns are strongly controlled by interactions between the specific disturbance, the abiotic environment (especially topography), and the composition and structure of the vegetation at the time of the disturbance. The very different natures of these interactions yield distinctive temporal and spatial patterns and demand that ecologists increase their knowledge of the physical characteristics of disturbance processes. Floods and fires can occur over a long period, whereas volcanic eruptions and wind-driven events often last for no more than a few hours or days. Tornadoes and floods produce linear patterns with sharp edges, but fires, volcanic eruptions, and hurricanes can affect broader areas, often with gradual transitions of disturbance intensity. In all cases, the evidence suggests that LIDs produce enduring legacies of physical and biological structure that influence ecosystem processes for decades or centuries.

ORWIG, D. A. AND D. R. FOSTER (Harvard University, Harvard Forest, Petersham, Massachusetts 01366). Forest response to the introduced hemlock woolly adelgid in southern New England, USA. J. Torrey Bot. Soc. 125:60-73. 1998.-Hemlock woolly adelgid (HWA), Adelges tsugae, an introduced aphid-like insect from Asia, is expanding its range across the northeastern United States through the range of Tsuga canadensis (eastern hemlock) and can severely reduce or eliminate this important late-successional species. As part of a study investigating standand landscape-level forest dynamics resulting from HWA infestation, we examined initial community response of eight T. canadensis stands in south-central Connecticut. Our major objectives were to assess mortality patterns in T. canadensis, evaluate subsequent changes in stand microenvironment, and relate these and stand composition to initial patterns of regeneration, understory response, and community reorganization. Tsuga canadensis damage varied broadly across the study area ranging from near zero to greater than 95% mortality. All size and age classes sampled were attacked by HWA, although smaller trees exhibited higher mortality rates than larger trees. All remaining T. canadensis sampled in seven of the eight stands were infested with HWA and over 90% suffered at least 50% foliar loss. Substantial accumulations of downed woody debris have developed in stands with severe HWA damage. Canopy gaps created by HWA damage significantly increased the amount of light reaching the forest floor and resulted in rapid understory vegetation responses. Prolific Betula lenta (black birch) establishment occurred in stands with moderate to severe T. canadensis mortality. In addition, opportunistic herbaceous species (Erechtites hieracifolia, Phytolacca americana) and exotic species (Ailanthus altissima, Microstegium vimineum) have recently invaded these stands. Due to mortality from HWA, T. canadensis seedlings were scarce in sampled stands, suggesting that advance regeneration and seedbanks will not be important mechanisms for T. canadensis reestablishment. Tsuga canadensis cannot sprout following defoliation and has no apparent resistance to HWA. Therefore, dramatic reductions in T. canadensis across broad geographical areas appear imminent if HWA dispersal continues unimpeded and no effective natural enemies of HWA are found.

Hurricanes represent an important natural disturbance process to tropical and temperate forests in many coastal areas of the world. The complex patterns of damage created in forests by hurricane winds result from the interaction of meteorological, physiographic, and biotic factors on a range of spatial scales. To improve our understanding of these factors and of the role of catastrophic hurricane wind as a disturbance process, we take an integrative approach. A simple meteorological model (HURRECON) utilizes meteorological data to reconstruct wind conditions at specific sites and regional gradients in wind speed and direction during a hurricane. A simple topographic exposure model (EXPOS) utilizes wind direction predicted by HURRECON and a digital elevation map to estimate landscape—level exposure to the strongest winds. Actual damage to forest stands is assessed through analysis of remotely sensed, historical, and field data. These techniques were used to evaluate the characteristics and impacts of two important hurricanes: Hurricane Hugo (1989) in Puerto Rico and the 1938 New England Hurricane, storms of comparable magnitude in regions that differ greatly in climate, vegetation, physiography, and disturbance regimes. In both cases patterns of damage on a regional scale were found to agree with the predicted distribution of peak wind gust velocities. On a landscape there was also good agreement between patterns of forest damage and predicted exposure in the Luquillo Experimental Forest in Puerto Rico and the town of Petersham, Massachusetts. At the Harvard and Pisgah Forests in central New England the average orientation of wind—thrown trees was very close to the predicted peak wind direction, while at Luquillo there was also good agreement, with some apparent modification of wind direction by the mountainous terrain. At Harvard Forest there was evidence that trees more susceptible to windthrow were felled earlier in the storm. This approach may be used to study the effects of topography on wind direction and the relation of forest damage to wind speed and duration; to establish broad—scale gradients of hurricane frequency, intensity, and wind direction for particular regions; and to determine landscape—level exposure to long—term hurricane disturbance at particular sites.

(1) The effect of catastrophic hurricane wind on forest vegetation in central New England was examined at the species and stand level. (2) Species susceptibility to wind is largely explained by canopy position: fast-growing, pioneer species that form overstorey dominants (Pinus strobus, P. resinosa, Populus spp. and Betula papyrifera) suffered much greater damage than slower growing, or tolerant species occurring primarily in codominant, intermediate and suppressed canopy positions (Carya spp., Acer rubrum, Quercus alba, Q. velutina and Tsuga canadensis). Uprooting was much more important than breakage as the primary form of damage. This result, which contrasts with the findings of most studies of wind damage, may perhaps be explained by the very high levels of precipitation that accompanied the storm, saturating the soil and loosening the roots. (3) Damage to forest stands exhibits a positive, linear relationship with stand age and height and negative relationship with density. Conifer forests are significantly more susceptible than hardwood forests. Pinus strobus and P. resinosa stands are susceptible to wind at 15 years of age and are completely destroyed at 30 years; hardwood stands exhibit increasing damage from age 20 years, but are not completely blown down until age 80-100 years. (4) Within stands, damage shifts progressively from the dominant trees in young stands to include trees in the codominant, intermediate and suppressed layers in older forests. Parallel changes with age in the type of damage include a decline in the number of leaning trees and increase in uprooting. (5) Damage to species and stands from a catastrophic windstorm occurs quite predictably and specifically within the forests studied. This discriminating impact of wind has profound consequences on the vegetation at a range of spatial scales and is largely mediated by historical factors and structural and compositional aspects of the vegetation mosaic.

Purpose. To compare gene expression profiles and drug permeability differences in Caco-2 cell culture and human duodenum. Methods. Gene expression profiles in Caco-2 cells and human duodenum were determined by GeneChip® analysis. In vivo drug permeability measurements were obtained through single-pass intestinal perfusion in human subjects, and correlated with in vitro Caco-2 transport permeability. Results. GeneChip® analysis determined that 37, 47, and 44 percent of the 12,559 gene sequences were expressed in 4-day and16-day Caco-2 cells and human duodenum, respectively. Comparing human duodenum with Caco-2 cells, more than 1000 sequences were determined to have at least a 5-fold difference in expression. There were 26, 38, and 44 percent of the 443 transporters, channels, and metabolizing enzymes detected in 4-day, 16-day Caco-2 cells, and human duodenum, respectively. More than 70 transporters and metabolizing enzymes exhibited at least a 3-fold difference. The overall coefficient of variability of the 10 human duodenal samples for all expressed sequences was 31% (range 3% to 294%) while that of the expressed transporters and metabolizing enzymes was 33% (range 3% to 87%). The in vivo / in vitro drug permeability measurements correlated well for passively absorbed drugs (R2 = 85%). The permeability correlation for carrier-mediated drugs showed 3- 35-fold higher in human above the correlation of passively absorbed drugs. The 2- 595-fold differences in gene expression levels between the Caco-2 cells and human duodenum correlated with the observed 3- 35-fold difference in permeability correlation between carrier-mediated drugs and passively absorbed drugs. Conclusions. Significant differences in gene expression levels in Caco-2 cells and human duodenum were observed. The observed differences of gene expression levels were consistent with observed differences in carrier mediated drug permeabilities. Gene expression profiling is a valuable new tool for investigating in vitro and in vivo permeability correlation.