A matéria orgânica do solo (MOS) representa um importante reservatório de carbono (C) nos ecossistemas terrestres. O conteúdo de C estocado no solo pode ser liberado para a atmosfera na forma de CO2, com a decomposição da MOS, ou pode ser aumentado com a entrada de resíduos e retenção da MOS. Nesse sentido, é importante entender os mecanismos de estabilidade e retenção da MOS para predizer como os solos respondem a mudanças, quer sejam elas induzidas por alterações climáticas ou por práticas de manejo. Dentro dos Latossolos, classe que ocupa cerca de 32 % do território brasileiro, há aqueles que possuem horizonte A húmico hiper espesso e, portanto, com maior estoque de C. Aspectos sobre a origem, formação e preservação do horizonte A húmico destes solos em suas ocorrências em diferentes biomas ainda não foram completamente elucidados e estão estritamente ligados à fonte, dinâmica e mecanismos de preservação e distribuição da MOS no solo. O objetivo deste trabalho é entender a gênese da MO dos Latossolos húmicos que ocorrem no Bioma Cerrado, por meio da caracterização molecular pela técnica da pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectroscopia de massas (pirólise - CG/EM). Para isso, foram coletadas amostras dos horizontes A em dois perfis de Latossolos com horizonte A húmico (LH1, LH2) e um perfil de Latossolo com horizonte A moderado (solo de referência; LNH) situados em superfície de aplanamento adjacente à Serra do Espinhaço, no município de Grão Mogol - MG, sob clima tropical semi-úmido e vegetação de cerrado sensu strictu. Por meio da descrição morfológica dos solos em diferentes níveis de observação (campo, lupa e microscópio) procurou-se entender melhor os mecanismos de espessamento do horizonte A e a distribuição de partículas de carvão ao longo do perfil. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento físico e extração da MOS, gerando as seguintes frações: fração leve livre (FLL); fração leve oclusa (FLO), fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis evidencia a intensa e longa atividade biológica (fauna e raízes) a que esses solos foram e estão submetidos. Isso explica a abundância de microagregados e a consequente macropososidade elevada, assim como a ampla distribuição de fragmentos de carvão em todo o horizonte A, e parte do B, com dimensões milimétricas a submilimétricas, sugerindo a fragmentação destes ao longo do tempo. Foi evidenciado o maior conteúdo de carvões nos dois LHs em comparação ao LNH. A distribuição da MOS nas frações estudadas foi a mesma para os três perfis estudados: RES>EXT>FLL>FLO, que mostra a importância da fração RES para estes solos. Produtos da carbonização (Black carbon; BC: hidrocarbonetos poliaromáticos) foram mais abundantes na fração RES e FLO, no entanto, a maior diferença qualitativa entre a MOS de LHs e LNH diz respeito à abundância de BC na fração RES, que é maior em LHs do que LNH; confirmando a maior quantidade de carvões em LHs verificada na morfologia. Um índice de degradação do BC foi estabelecido com base em análise fatorial com os todas as frações estudadas e produtos poliaromáticos. Este índice, aplicado às frações EXT e RES, mostrou que a degradação do BC aumenta com a profundidade/idade, e não houve diferenças significativas entre os perfis estudados. Portanto, LHs provavelmente tem maior entrada de carvões, o que deve estar ligado a um histórico de maior incidência de incêndios ou maior abundância local de espécies arbóreas. / Soil organic matter (SOM) is an important carbon (C) stock in terrestrial ecosystems. C in soils can be released to the atmosphere in CO2 form by SOM decomposition, or can be stored with residue inputs and SOM retention in the soils. In this sense, it is important to understand the SOM stability mechanisms to predict how soils behave under climatic or human management induced environmental changes. Latosols occupy 40% of the national territory in Brazil. Some of them have a hyper thick A horizon with a major C stock, Humic Latasols. Aspects that underlie the formation of humic A horizon are still unclear, and mainly concern SOM dynamics, SOM preservation mechanisms, and SOM distribution with depth. The aim of this work is to understand the genesis of Humic Latosols through molecular characterization of SOM by pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry (pyrolysis - GC/MS). For this purpose samples from two profiles (LH1, LH2) were collected, and in addition a reference profile was sampled (Latosol without humic characteristics, LNH). All profiles were located near Grão Mogol city (MG) under a semi-humid tropical climate and Cerrado vegetation. Morphology at different levels (field, bloom and microscope) showed that charcoal was abundant in all three profiles, and an extremely high biological activity. Profiles were sampled in detail and all samples were submitted to sequential physical fractionation and chemical extraction, generating the following SOM fractions: free light fraction (FLF); occluded light fraction (OLF); NaOH extractable fraction (EXT) and residue (RES). The molecular composition of the samples was studied by pyrolysis-GC/MS. Profile morphology evidence the long and intense biological activity (faunal and roots) in this soils, in the past and present time. This explains the microaggregate abundance and consequent macroporosity, and also the distribution of charcoal fragments in all of A and part of B horizon. These fragments have submilimetrical a milimetrical dimensions, suggests its fragmentation along the time. It was evidenced too, the bigger charcoal content in LHs than LNH. The C distribution in the fractions was the same for all the studied profiles: RES>EXT>FLL>FLO, which shows the importance of the RES fraction for these soils. Pyrolysis products derived from black carbon (BC; polyaromatics hydrocarbons) were most abundant in RES and FLO. In the RES, PAHs were more abundant in the LH than LNH; confirming the biggest quantity of charcoals in LHs verified in morphology. A BC degradation index was established using factor analysis with all PAH and all fractions studied. Depth records of these parameter showed an increase with depth in both EX and RES, and showed no differences between the studied profiles. It is concluded, therefore, that the LH had a larger input of charcoal. It is hypothesized that the larger contribution from BC in LHs is related to local differences in fire intensity and/or more trees in the vegetation.

A qualidade da matéria orgânica e a magnitude de suas deposições estão entre os principais fatores que controlam as respostas dos organismos bênticos marinhos. Uma vez depositada nos sedimentos, a matéria orgânica é degradada por processos biogeoquímicos microbianos, que podem ser acelerados mediante a bioturbação da macrofauna. Entretanto, em regiões costeiras, a dinâmica das forçantes ambientais influencia tanto a qualidade dos recursos alimentares, quanto os mecanismos de utilização pelos organismos, implicando em alterações na remineralização da matéria orgânica. Este estudo visou investigar o sistema bêntico da área costeira de Ubatuba frente às variações da qualidade e quantidade da matéria orgânica, incluindo os impactos da bioturbação na diagênese recente e regeneração de nutrientes. Observou-se que os processos físicos da região atuaram na variação da qualidade da matéria orgânica e na estruturação dos organismos bênticos. Os microorganismos exploraram matéria orgânica de diferentes composições, exercendo também importante papel para a comunidade macrobêntica, enriquecendo os detritos orgânicos disponíveis como alimento. A meiofauna não apresentou relação direta com alta qualidade da matéria orgânica, já a macrofauna foi estruturalmente modificada pela passagem de frentes frias e pela presença de compostos lábeis, quando os mesmos apareceram em maiores concentrações. Experimentalmente, verificou-se que a mistura de partículas foi significativa somente quando altas densidades da macrofauna estiveram presentes na superfície do sedimento. Além disso, foi demonstrado em laboratório que a macrofauna exerceu pouca influência nos fluxos de oxigênio e nutrientes do sedimento para a água, porém suficiente para estimular a decomposição de material orgânico verticalmente na coluna sedimentar. Portanto, a dinâmica dos processos físicos e as variações estruturais da macrofauna são importantes fatores ecológicos na modulação de funções fundamentais do ecossistema costeiro de Ubatuba, como produtividade, metabolismo bêntico, degradação da matéria orgânica e fluxos de energia. / The magnitude and quality of organic matter inputs to the seafloor are among the main factors regulating the responses of marine benthic communities. Once deposited on the sediments, the organic matter is degraded by several microbial biogeochemical processes that may be stimulated through macrofauna bioturbation. However, in coastal regions the dynamics of environmental forcing not only influences the quality of food sources, but the food uptake by organisms, resulting in changes on remineralization rates of organic material. This study aimed to investigate the benthic system of Ubatuba coastal area in relation to quality and quantity of organic matter as well as bioturbation impacts on early diagenesis and nutrient regeneration. Data suggests that physical stresses influenced the quality of organic matter and the structure of benthic organisms. Different compositions of organic matter were assimilated by microorganisms, which in turn played an important role to the macrobenthic community, enriching the organic detritus available as food. The meiofaunal organisms did not numerically respond to the deposition of high quality organic matter, while macrofauna community structure was modified by the incidence of cold fronts and by the presence of labile compounds, whenever available. Experimentally, sediment reworking was only significant at higher levels of macrofaunal density on the sediment surface. In addition, it was demonstrated in laboratory that macrofauna imposed weak effects on the fluxes of oxygen and nutrients from sediments to the water column, but those changes were enough to stimulate vertically in the sediments, the decomposition of organic matter. Therefore, the dynamics of physical processes and the variability on macrofaunal structure are both important ecological factors modulating fundamental functions of the coastal ecosystem in Ubatuba, including productivity, benthic metabolism, degradation of organic matter and energy flow.

Uma evidência contundente da ocupação pré-histórica na Amazônia são os solos de cor escura com material arqueológico, conhecidos regionalmente como Terra Preta de Índio (TPI). Apesar de amplamente estudados, alguns de seus atributos permanecem ainda pouco conhecidos, especialmente os micromorfológicos, mineralógicos e geoquímicos. Esses estudos podem identificar os processos envolvidos na gênese e evolução desses solos, e quando empregados em conjunto com estudos fitolíticos, podem auxiliar na elucidação das suas formas de uso pretéritas. O objetivo desse estudo foi obter uma aproximação da hierarquia dos processos envolvidos na gênese desses solos e as suas prováveis formas de uso em tempos pré-colombianos. A pesquisa foi conduzida no Campo Experimental do Caldeirão, Iranduba - AM. Foram estudados dois perfis com TPI (P1 e P2) e um solo adjacente com horizonte A moderado (P3). Em cada horizonte foram coletadas amostras deformadas para análises físico-químicas, mineralógicas e geoquímicas e a cada 5 cm de profundidade para análise fitolítica e isotópica. Lâminas delgadas de amostras indeformadas de horizontes selecionados foram confeccionadas e descritas em sua micromorfologia, com posterior exame em microscópio eletrônico de varredura com microanálise química. A idade dos solos foi estabelecida com base em datações 14C de carvões. A microestrutura granular das TPI é de origem zoogenética e geoquímica. A gênese dos horizontes antrópicos envolveu: i) a ação do homem descartando e queimando resíduos (antropização); ii) espessamento do horizonte A e escurecimento dos horizontes subsuperficiais por bioturbação (cumulização e melanização); iii) dispersão e translocação de colóides (argiluviação); iv) condições pedoambientais diferentes das atuais (pedorrelíquia - nódulos ferruginosos). Revestimentos de argila com extinção forte, contínua e estriada nas cerâmicas indica que o processo de argiluviação é atual. O processo de elutriação predomina no solo não antrópico. A degradação dos nódulos de ferro na TPI favorece a xantização e atua como fonte de argila (pedoplasmação). Arecaceae e Cyperaceae são mais abundantes nos horizontes antrópicos, notadamente nos níveis com maior quantidade de cerâmica. A ausência de fitólitos de plantas domesticadas indica que a formação das TPI não está relacionada com práticas agrícolas. As evidências fitolíticas demonstram que as atividades antrópicas ocorreram de forma mais intensa no P1. A rápida ciclagem de silício, evidenciada pela presença de fitólitos com silicificação incompleta, favorece a estabilidade da mineralogia caulínitica. VHE, ilita e variscita-estrengita ocorrem somente nos perfis com TPI. P2O5-CaO-K2O-NaO-Cs-Co-Zn-Cu-Ba-Rb-Ni representa a assinatura geoquímica das TPI. A presença de variscita-estrengita, tridimita e maghemita nas TPI, notadamente nas cerâmicas, confirma a formação de minerais em decorrência das práticas antrópicas. As cerâmicas apresentam predominantemente cauixi (Tubella reticulata e Parnula betesil) e cariapé (Licania utilis). A presença comum de micas primárias nesses artefatos sugere material alóctone em seu fabrico. As TPI resultam da adição de artefatos arqueológicos e melanização de horizontes pedogenéticos não antropizados. Tais atividades enriqueceram em nutrientes e alteraram a assinatura geoquímica do solo, assim como promoveram a formação de minerais. Essa antropização acelerou os processos de argiluviação e de degradação de petroplintitas. No decorrer de sua evolução, foram utilizados e adicionados resíduos de plantas, destacadamente de palmeiras e Cyperaceae. / A remarkable evidence of human occupation in Amazonian region is the existence of soils with dark colors and presence of ceramic materials, known as Indigenous Dark Earth (IDE). Despite of widely studied some of their features are still poorly understood, mainly that related to micromorphology, mineralogy and geochemical aspects. Such approach, in combination to phytolytic studies, is able to identify soil genesis processes and unravel the comprehension of occupation mechanisms of human. The aim of this study was to establish the hierarchy of these processes and their association with ancient activities of pre-Columbian populations. The research was carried out in the experimental site of Caldeirão, Iranduba city (Amazon state, Brazil). Two pedons containing surface anthropogenic horizons (P1 and P2) were directly compared to a non-anthropogenic soil (P3). In each soil horizon disturbed soil samples were sampled in order to perform physical, chemical, mineralogical and geochemical analyses. For phytolitic analyses samples were taken each 5 cm of depth. Micromorphological samples were studied in thin sections in the optical microscope and further analyzed in Scanning Electron Microscopy (SEM). The chronology was accomplished after 14C dating. The microaggregates in anthropogenic horizon are related to geochemical and biological processes. The genesis of IDE implicates in the following mechanisms: i) disposal and burning of residues by humans (anthropization); ii) deepening A horizons and darkening subsurface horizons by bioturbation (cumulization and melanization processes); iii) dispersion and migration of colloidal particles leading to argiluviation process; iv) different condictions of environment that not occur nowdays (pedorelict - ferruginous nodules). Clay coatings with extinction bands and continuous orientation in the ceramic artifacts suggest a current argiluviation process. The degradation of Fe nodules enhances the xantization process also providing clay (source of clay). The prevalent soil genesis in non-anthropic soil is the elutriation. The degradation of Fe nodules in the IDE enhances the xantization process also providing clay (pedoplasmation). The number of phytoliths of Arecaceae and Cyperaceae is higher in IDE than non-IDE, mainly in the horizons with more ceramics. The phytolitic evidence demonstrate that activities anthropic was more intense in the P1. The rapid Si cycling, highlighted by the presence of phytoliths without complete silicification, contribute to stability of kaolinitic mineralogy. HIV, illite and variscite-strengite are constrained to IDE pedons. P2O5-CaO-K2O-NaO-Cs-Co-Zn-Cu-Ba-Rb-Ni represents the geochemical signature of IDE. The presence of maghemite, variscite-strengite and tridimite strengthen a mineral forming process linked to human activity. In ceramic materials there is a prevalence of phytoliths from cauixi (Tubella reticulata and Parnula betesil) and cariapé (Licania utilis). The presence of mica suggests an alloctone material for their manufacturing. Hence the anthropic horizons result from the addition of archeological artifacts and melanization of non-anthropic horizons. These activities chemically enriched and modify the geochemical signature of soil, as soon as promoted formation of minerals. The anthropic activities conducted the argiluviation and degradation of Fe nodules. During their evolution there was a clear addition of plant residues, notably related to palm trees and Cyperaceae species.

Uma evidência contundente da ocupação pré-histórica na Amazônia são os solos de cor escura com material arqueológico, conhecidos regionalmente como Terra Preta de Índio (TPI). Apesar de amplamente estudados, alguns de seus atributos permanecem ainda pouco conhecidos, especialmente os micromorfológicos, mineralógicos e geoquímicos. Esses estudos podem identificar os processos envolvidos na gênese e evolução desses solos, e quando empregados em conjunto com estudos fitolíticos, podem auxiliar na elucidação das suas formas de uso pretéritas. O objetivo desse estudo foi obter uma aproximação da hierarquia dos processos envolvidos na gênese desses solos e as suas prováveis formas de uso em tempos pré-colombianos. A pesquisa foi conduzida no Campo Experimental do Caldeirão, Iranduba - AM. Foram estudados dois perfis com TPI (P1 e P2) e um solo adjacente com horizonte A moderado (P3). Em cada horizonte foram coletadas amostras deformadas para análises físico-químicas, mineralógicas e geoquímicas e a cada 5 cm de profundidade para análise fitolítica e isotópica. Lâminas delgadas de amostras indeformadas de horizontes selecionados foram confeccionadas e descritas em sua micromorfologia, com posterior exame em microscópio eletrônico de varredura com microanálise química. A idade dos solos foi estabelecida com base em datações 14C de carvões. A microestrutura granular das TPI é de origem zoogenética e geoquímica. A gênese dos horizontes antrópicos envolveu: i) a ação do homem descartando e queimando resíduos (antropização); ii) espessamento do horizonte A e escurecimento dos horizontes subsuperficiais por bioturbação (cumulização e melanização); iii) dispersão e translocação de colóides (argiluviação); iv) condições pedoambientais diferentes das atuais (pedorrelíquia - nódulos ferruginosos). Revestimentos de argila com extinção forte, contínua e estriada nas cerâmicas indica que o processo de argiluviação é atual. O processo de elutriação predomina no solo não antrópico. A degradação dos nódulos de ferro na TPI favorece a xantização e atua como fonte de argila (pedoplasmação). Arecaceae e Cyperaceae são mais abundantes nos horizontes antrópicos, notadamente nos níveis com maior quantidade de cerâmica. A ausência de fitólitos de plantas domesticadas indica que a formação das TPI não está relacionada com práticas agrícolas. As evidências fitolíticas demonstram que as atividades antrópicas ocorreram de forma mais intensa no P1. A rápida ciclagem de silício, evidenciada pela presença de fitólitos com silicificação incompleta, favorece a estabilidade da mineralogia caulínitica. VHE, ilita e variscita-estrengita ocorrem somente nos perfis com TPI. P2O5-CaO-K2O-NaO-Cs-Co-Zn-Cu-Ba-Rb-Ni representa a assinatura geoquímica das TPI. A presença de variscita-estrengita, tridimita e maghemita nas TPI, notadamente nas cerâmicas, confirma a formação de minerais em decorrência das práticas antrópicas. As cerâmicas apresentam predominantemente cauixi (Tubella reticulata e Parnula betesil) e cariapé (Licania utilis). A presença comum de micas primárias nesses artefatos sugere material alóctone em seu fabrico. As TPI resultam da adição de artefatos arqueológicos e melanização de horizontes pedogenéticos não antropizados. Tais atividades enriqueceram em nutrientes e alteraram a assinatura geoquímica do solo, assim como promoveram a formação de minerais. Essa antropização acelerou os processos de argiluviação e de degradação de petroplintitas. No decorrer de sua evolução, foram utilizados e adicionados resíduos de plantas, destacadamente de palmeiras e Cyperaceae. / A remarkable evidence of human occupation in Amazonian region is the existence of soils with dark colors and presence of ceramic materials, known as Indigenous Dark Earth (IDE). Despite of widely studied some of their features are still poorly understood, mainly that related to micromorphology, mineralogy and geochemical aspects. Such approach, in combination to phytolytic studies, is able to identify soil genesis processes and unravel the comprehension of occupation mechanisms of human. The aim of this study was to establish the hierarchy of these processes and their association with ancient activities of pre-Columbian populations. The research was carried out in the experimental site of Caldeirão, Iranduba city (Amazon state, Brazil). Two pedons containing surface anthropogenic horizons (P1 and P2) were directly compared to a non-anthropogenic soil (P3). In each soil horizon disturbed soil samples were sampled in order to perform physical, chemical, mineralogical and geochemical analyses. For phytolitic analyses samples were taken each 5 cm of depth. Micromorphological samples were studied in thin sections in the optical microscope and further analyzed in Scanning Electron Microscopy (SEM). The chronology was accomplished after 14C dating. The microaggregates in anthropogenic horizon are related to geochemical and biological processes. The genesis of IDE implicates in the following mechanisms: i) disposal and burning of residues by humans (anthropization); ii) deepening A horizons and darkening subsurface horizons by bioturbation (cumulization and melanization processes); iii) dispersion and migration of colloidal particles leading to argiluviation process; iv) different condictions of environment that not occur nowdays (pedorelict - ferruginous nodules). Clay coatings with extinction bands and continuous orientation in the ceramic artifacts suggest a current argiluviation process. The degradation of Fe nodules enhances the xantization process also providing clay (source of clay). The prevalent soil genesis in non-anthropic soil is the elutriation. The degradation of Fe nodules in the IDE enhances the xantization process also providing clay (pedoplasmation). The number of phytoliths of Arecaceae and Cyperaceae is higher in IDE than non-IDE, mainly in the horizons with more ceramics. The phytolitic evidence demonstrate that activities anthropic was more intense in the P1. The rapid Si cycling, highlighted by the presence of phytoliths without complete silicification, contribute to stability of kaolinitic mineralogy. HIV, illite and variscite-strengite are constrained to IDE pedons. P2O5-CaO-K2O-NaO-Cs-Co-Zn-Cu-Ba-Rb-Ni represents the geochemical signature of IDE. The presence of maghemite, variscite-strengite and tridimite strengthen a mineral forming process linked to human activity. In ceramic materials there is a prevalence of phytoliths from cauixi (Tubella reticulata and Parnula betesil) and cariapé (Licania utilis). The presence of mica suggests an alloctone material for their manufacturing. Hence the anthropic horizons result from the addition of archeological artifacts and melanization of non-anthropic horizons. These activities chemically enriched and modify the geochemical signature of soil, as soon as promoted formation of minerals. The anthropic activities conducted the argiluviation and degradation of Fe nodules. During their evolution there was a clear addition of plant residues, notably related to palm trees and Cyperaceae species.

Aquatic sediments are the recipients of a continual rain of organic debris from the water column. The decomposition reactions within the sediment and the rates of material exchange between the sediment and water column are critically moderated by the transport processes within the sediment. The sediment and solute movement induced by burrowing animals – bioturbation and bioirrigation – far exceed abiotic transport processes such as sedimentation burial and molecular diffusion. Thalassinidean shrimp are particularly abundant burrowing animals. Living in high density populations along coastlines around the world, these shrimp build complex burrow networks which they actively maintain and irrigate.¶ I used a laser scanner to map thalassinidean shrimp (Trypaea australiensis) mound formation. These experiments measured rapid two-way exchange between the sediment and depth. Subduction from the sediment surface proved to be just as important as sediment expulsion from depth, yet this is not detected by conventional direct entrapment techniques. The experiments demonstrated that a daily sampling frequency was needed to capture the extent of the two-way exchange.¶ I derived a one-dimensional non-local model accounting for the excavation, infill and collapse (EIC) of burrows. Maximum likelihood analyses were used to test the model against 210Pb and 228Th profiles taken from sediment cores in Port Phillip Bay, Melbourne. The maximum likelihood approach proved to be a useful technique for quantifying parameter confidence bounds and allowing formal comparison with a comparable biodiffusion model. The EIC model generally outperformed the biodiffusion model, and in all cases best EIC model parameter estimates required some level of burrow infill with surface material. The EIC model was expanded to two and three dimensions, which allowed the representation of lateral heterogeneity resulting from the excavation, infill and collapse of burrow structures. A synthetic dataset generated by the two-dimensional model was used to demonstrate the effects of heterogeneity and core sampling on the mixing information that can be extracted from one-dimensional sediment core data.¶ Burrow irrigation brings oxygenated water into burrow depths, and can affect the nitrogen cycle by increasing the rates of coupled nitrification and denitrification reactions. I modelled the nitrogen chemistry in the annulus of sediment surrounding an irrigated burrow using a radially-symmetrical diffusion model. The model was applied to three published case studies involving thalassinidean shrimp experiments and to field data from Port Phillip Bay. The results highlighted divergences between current theoretical understanding and laboratory and field measurements. The model further demonstrated potential limitations of measurements of burrow characteristics and animal behaviour in narrow laboratory tanks. Activities of burrowing animals had been hypothesised to contribute to high denitrification rates within Port Phillip Bay. Modelling work in this thesis suggests that the model burrow density required to explain these high denitrification rates is not consistent with the sampled density of thalassinidean shrimp in the Bay, although dense burrows of other animals are likely to be important. Limitations of one-dimensional representations of nitrogen diagenesis were explored via comparisons between one-dimensional models and the full cylinder model.

Le degré d'intégrité des ensembles archéologiques est à la base de toute étude intéressant les paléocomportements humains. De ce point de vue, l'origine des restes d'un fouisseur de grande taille tel que le Blaireau peut être problématique. Souvent présent dans le registre fossile, la contemporanéité de ses restes a souvent été mise en doute créant une profonde lacune dans la connaissance de cette espèce tant du point de vue paléontologique que des relations qu'il a entretenu avec les populations humaines.<br />Des synthèses sont réalisées concernant 1) sa phylogénie, 2) les différents critères permettant d'identifier les agents accumulateurs, 3) l'exploitation des carnivores depuis le Paléolithique. De même, une partie est consacrée à décrire l'impact du Blaireau sur les ensembles archéologiques. Ce bilan est enrichi par la constitution de référentiels néotaphonomiques ainsi que d'expérimentations de boucherie sur les petits carnivores. Les outils méthodologiques établis sont appliqués aux séries de la grotte Scladina (Paléolithique moyen – Néolithique), d'Artenac (Moustérien), du Bois-Ragot (Azilien), de l'abri Faustin (Magdalénien final), du gisement du porche de Rouffignac (Mésolithique) et d'Unikoté (Paléolithique moyen – sub-actuel). L'origine des restes de Blaireau établie, nous procédons à une discussion concernant la validité des ensembles archéologiques prédéfinis. Le cas échéant, le traitement des carcasses par les Préhistoriques est décrit. Les stigmates relevés témoignent davantage de leur consommation que du prélèvement de leur fourrure et ce, non pas au Paléolithique supérieur mais dès le Paléolithique moyen.

This thesis investigates how benthic fluxes of phosphorus (P), nitrogen (N), and silicon (Si) change upon oxygenation of anoxic soft bottoms in the brackish, eutrophicated Baltic Sea. Direct measurements in situ by benthic landers demonstrated that fluxes of dissolved inorganic P (DIP) from anoxic bottom sediments in the Eastern Gotland Basin are higher than previously thought (Paper I). It is argued that the benthic DIP flux has a much larger influence on the DIP inventory in the Baltic proper than the external sources. Similarly, benthic fluxes of DIP and dissolved inorganic N (DIN) from anoxic sediment in the coastal Kanholmsfjärden Basin, Stockholm archipelago, were sufficiently high to renew the pools of these nutrients below the upper mixed layer in roughly one year (Paper II). A natural inflow of oxygen rich water into the deep, and previously long-term anoxic part of Kanholmsfjärden Basin, increased the P content in the sediment by 65% and lowered DIP and dissolved silica (DSi) concentrations in the pore water. These changes, as well as the large increases in benthic effluxes of these solutes following de-oxygenation of the bottom water, suggest that they are influenced similarly by changing oxygen conditions. Experimental results in papers III and IV show that common benthic macrofauna species in the Baltic Sea can stimulate benthic release of DIN and DSi, as well as dissolved organic and particulate bound nutrients. Thus, if benthic oxygen conditions would improve in the Baltic, initial effects on benthic–pelagic nutrient coupling will change due to animal colonisation of currently azoic soft bottoms. A new box corer was designed (Paper V) which can be used to obtain highly needed virtually undisturbed samples from soft bottom sediments – if lowered slowly and straight into the bottom strata – as demonstrated by in situ videography and turbidimetry. The commonly used USNEL box corer caused severe biasing during sediment collection. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 2: Manuscript. Paper 4: Manuscript. Paper 5: Manuscript.</p> / Baltic oxygenation project

A matéria orgânica do solo (MOS) representa um importante reservatório de carbono (C) nos ecossistemas terrestres. O conteúdo de C estocado no solo pode ser liberado para a atmosfera na forma de CO2, com a decomposição da MOS, ou pode ser aumentado com a entrada de resíduos e retenção da MOS. Nesse sentido, é importante entender os mecanismos de estabilidade e retenção da MOS para predizer como os solos respondem a mudanças, quer sejam elas induzidas por alterações climáticas ou por práticas de manejo. Dentro dos Latossolos, classe que ocupa cerca de 32 % do território brasileiro, há aqueles que possuem horizonte A húmico hiper espesso e, portanto, com maior estoque de C. Aspectos sobre a origem, formação e preservação do horizonte A húmico destes solos em suas ocorrências em diferentes biomas ainda não foram completamente elucidados e estão estritamente ligados à fonte, dinâmica e mecanismos de preservação e distribuição da MOS no solo. O objetivo deste trabalho é entender a gênese da MO dos Latossolos húmicos que ocorrem no Bioma Cerrado, por meio da caracterização molecular pela técnica da pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectroscopia de massas (pirólise - CG/EM). Para isso, foram coletadas amostras dos horizontes A em dois perfis de Latossolos com horizonte A húmico (LH1, LH2) e um perfil de Latossolo com horizonte A moderado (solo de referência; LNH) situados em superfície de aplanamento adjacente à Serra do Espinhaço, no município de Grão Mogol - MG, sob clima tropical semi-úmido e vegetação de cerrado sensu strictu. Por meio da descrição morfológica dos solos em diferentes níveis de observação (campo, lupa e microscópio) procurou-se entender melhor os mecanismos de espessamento do horizonte A e a distribuição de partículas de carvão ao longo do perfil. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento físico e extração da MOS, gerando as seguintes frações: fração leve livre (FLL); fração leve oclusa (FLO), fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis evidencia a intensa e longa atividade biológica (fauna e raízes) a que esses solos foram e estão submetidos. Isso explica a abundância de microagregados e a consequente macropososidade elevada, assim como a ampla distribuição de fragmentos de carvão em todo o horizonte A, e parte do B, com dimensões milimétricas a submilimétricas, sugerindo a fragmentação destes ao longo do tempo. Foi evidenciado o maior conteúdo de carvões nos dois LHs em comparação ao LNH. A distribuição da MOS nas frações estudadas foi a mesma para os três perfis estudados: RES>EXT>FLL>FLO, que mostra a importância da fração RES para estes solos. Produtos da carbonização (Black carbon; BC: hidrocarbonetos poliaromáticos) foram mais abundantes na fração RES e FLO, no entanto, a maior diferença qualitativa entre a MOS de LHs e LNH diz respeito à abundância de BC na fração RES, que é maior em LHs do que LNH; confirmando a maior quantidade de carvões em LHs verificada na morfologia. Um índice de degradação do BC foi estabelecido com base em análise fatorial com os todas as frações estudadas e produtos poliaromáticos. Este índice, aplicado às frações EXT e RES, mostrou que a degradação do BC aumenta com a profundidade/idade, e não houve diferenças significativas entre os perfis estudados. Portanto, LHs provavelmente tem maior entrada de carvões, o que deve estar ligado a um histórico de maior incidência de incêndios ou maior abundância local de espécies arbóreas. / Soil organic matter (SOM) is an important carbon (C) stock in terrestrial ecosystems. C in soils can be released to the atmosphere in CO2 form by SOM decomposition, or can be stored with residue inputs and SOM retention in the soils. In this sense, it is important to understand the SOM stability mechanisms to predict how soils behave under climatic or human management induced environmental changes. Latosols occupy 40% of the national territory in Brazil. Some of them have a hyper thick A horizon with a major C stock, Humic Latasols. Aspects that underlie the formation of humic A horizon are still unclear, and mainly concern SOM dynamics, SOM preservation mechanisms, and SOM distribution with depth. The aim of this work is to understand the genesis of Humic Latosols through molecular characterization of SOM by pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry (pyrolysis - GC/MS). For this purpose samples from two profiles (LH1, LH2) were collected, and in addition a reference profile was sampled (Latosol without humic characteristics, LNH). All profiles were located near Grão Mogol city (MG) under a semi-humid tropical climate and Cerrado vegetation. Morphology at different levels (field, bloom and microscope) showed that charcoal was abundant in all three profiles, and an extremely high biological activity. Profiles were sampled in detail and all samples were submitted to sequential physical fractionation and chemical extraction, generating the following SOM fractions: free light fraction (FLF); occluded light fraction (OLF); NaOH extractable fraction (EXT) and residue (RES). The molecular composition of the samples was studied by pyrolysis-GC/MS. Profile morphology evidence the long and intense biological activity (faunal and roots) in this soils, in the past and present time. This explains the microaggregate abundance and consequent macroporosity, and also the distribution of charcoal fragments in all of A and part of B horizon. These fragments have submilimetrical a milimetrical dimensions, suggests its fragmentation along the time. It was evidenced too, the bigger charcoal content in LHs than LNH. The C distribution in the fractions was the same for all the studied profiles: RES>EXT>FLL>FLO, which shows the importance of the RES fraction for these soils. Pyrolysis products derived from black carbon (BC; polyaromatics hydrocarbons) were most abundant in RES and FLO. In the RES, PAHs were more abundant in the LH than LNH; confirming the biggest quantity of charcoals in LHs verified in morphology. A BC degradation index was established using factor analysis with all PAH and all fractions studied. Depth records of these parameter showed an increase with depth in both EX and RES, and showed no differences between the studied profiles. It is concluded, therefore, that the LH had a larger input of charcoal. It is hypothesized that the larger contribution from BC in LHs is related to local differences in fire intensity and/or more trees in the vegetation.

Des pollutions des sols (péri)urbains et urbaines fortement peuplées en métaux et metalloïdes persistants (éco)toxiques sont couramment observées à l’échelle globale. Certains éléments (Se, Cu…) ont des rôles biologiques et par contre d’autres (Pb, Cd…) ont uniquement un impact (éco)toxique qui peut être influencé par leur spéciation et compartimentation qui modifient leurs transferts et biodisponibilité. Dans une optique de gestion des sols et d’alimentation durables, des questions scientifiques pluridisciplinaires sont à creuser concernant : (i) les mécanismes en jeu dans la biodisponibilité et l’impact sur les organismes vivants des éléments inorganiques en lien avec leur spéciation ; (ii) la co-gestion des risques environnement-santé induits par des installations industrielles classées : ICPE en France (ex. usine de recyclage de batteries) avec les riverains qui cultivent des potagers ou les employés. Dans ce contexte, ont été étudiés : (i) le transfert des métaux entre phase solide et solution du sol sous l’influence des vers de terre sur un site ICPE; (ii) le transfert et la bioaccessibilité du Se en conditions contrôlées pour 2 formes chimiques; (iii) le risque sanitaire pour les riverains d’un site ICPE qui jardinent, et les facteurs influant les plombémies des professionnels (étude statistique des données). Une review bibliographique de la qualité du manioc en lien avec les pratiques culturales et culinaires et les caractéristiques de l’environnement a finalement été réalisée pour compléter la démarche « Sciences et Société » de la thèse. L’analyse des différents isotopes du plomb dans les sols aux alentours de l’usine de recyclage a permis de conclure que 84 à 100% du plomb des sols de surface est d’origine anthropique. Un comportement d’évitement des zones les plus polluées en plomb a été observé pour l’espèce de vers de terre A. caliginosa. Le transfert racinaire, la translocation du sélénium vers le maïs et sa bioaccessibilité dans le grain sont plus élevés dans le cas du séléniate (facteur de translocation de 1.1, et bioaccessibilité humaine de 89,3%) par rapport au sélénite (0.13, et bioaccessibilité de 82,7%). L’étude de la qualité des cultures des jardins proches de l’usine (à Bazoches), en relation avec la qualité du sol (faible contamination, pH basique et teneur élevée en matières organiques qui réduisent les transferts) et de l’atmosphère a mis en évidence un transfert atmosphère-plante qui dépend du métal (le Cd est le plus biodisponible) et du végétal. Les concentrations en Pb et Cd suivent respectivement les séquences : [laitue>poireau>céleri>carotte] et [laitue>céleri>carotte>poireau]. Pour réduire l’exposition des populations, un lavage soigneux des productions avant la consommation est préconisé.

O tema desta pesquisa é a influência da atividade de minhocas no solo de uma vertente do Planalto Atlântico Paulista. O local estudado está cercado por áreas de preservação ambiental, possui florestas primárias em bom estado de conservação e apresenta clima quente com precipitações acima dos 2.000 mm por ano. Foi feito um levantamento das comunidades de anelídeos a partir de três diferentes técnicas de extração. Os organismos coletados foram identificados em nível de espécie e sua distribuição foi analisada ao longo da topografia. Demonstrou-se uma variação das populações de minhocas nos três setores da vertente, com maiores densidades no sopé e menores no topo. Verificou-se que há uma intensa atividade desses organismos no solo e que eles não se distribuem igualmente no perfil vertical, concentrando-se em algumas camadas, às vezes superficiais às vezes subsuperficiais, de acordo com o tipo de solo. Observou-se também a presença de espécies exóticas nas áreas antrópicas. Foi constatado que a atividade desses organismos modifica a morfologia (bioagregação) e também os atributos físicos (macroporosidade; bioporos) e químicos do solo (teores de matéria orgânica e dos nutrientes P, K+, Ca2+ e Mg2+; soma de bases; capacidade de troca catiônica), influenciando diversos processos pedológicos. Com seus comportamentos ecológicos (alimentar e construtor), as minhocas criam galerias, canais e produzem dejeções, ajudando na aeração do solo, na dinâmica hídrica e no processo de ciclagem dos nutrientes. Apesar do papel que desempenham na formação da cobertura pedológica, a maior parte dos levantamentos de solo não contempla os agregados biogênicos, por este motivo, demos ênfase especial à descrição destas morfologias. / The focus of this research is the activity of earthworms and their influence on the soil of an Atlantic Plateau hill slope in São Paulo State. Our area of study is surrounded by environmental preservation areas, it has primary forests in good conditions, warm climate and precipitations above 2,000 mm per year. Three different extraction techniques were used for the survey of annelid communities. The collected organisms were identified at the species level and its distribution was analyzed along the topography. We found a variation of earthworm populations in the three sectors of the slope, with the highest densities in the foothills and lower densities in the top. There is an intense activity of these organisms in the soil and they are not equally distributed in the vertical profile, concentrating on a few layers, sometimes in topsoil, sometimes in subsoil. We also observed the presence of exotic species in disturbed areas. The activity of soil fauna changes the morphology (bioaggregation), the physical (macroporosity), and chemical (P, K+, Ca2+, Mg2+ and organic matter dynamics, sum of bases and cation exchange capacity) attributes of soil, affecting many pedological processes. With their feeding and builder ecological behaviors, earthworms create galleries, channels and produce casts, helping in soil aeration, the water dynamics and nutrient cycling processes. Despite the role they play in the formation of soil mantle, most of the ground surveys does not include the biogenic aggregates, therefore, we gave special emphasis on the descriptions of such morphologies.