Orientador: Luís Henrique Bassoi / Resumo: Sensores podem auxiliar no monitoramento do nitrogênio no tecido foliar e da água no solo, mas para esse propósito eles necessitam ser calibrados. Assim, o presente trabalho teve como objetivo propor um procedimento para o uso do clorofilômetro em ma área de produção comercial de uva para vinho, no contexto da vitivinicultura de precisão, avaliando a variabilidade temporal do teor de nitrogênio foliar e as suas relações com as zonas homogêneas de solo e da planta. O estudo foi desenvolvido no município de Espirito Santo do Pinhal, estado de São Paulo, no ciclo de produção de 2019 de um vinhedo com a cv. Chardonnay sobre o porta-enxerto Paulsen 1103. O vinhedo foi irrigado e fertirrigado por um sistema de irrigação por gotejamento. O equipamento HS2 HydroSense, calibrado para diferentes zonas homogêneas quanto a fração granulométrica do solo, foi utilizado em 6 datas durante o ciclo de produção para a determinação do conteúdo de água a 0-20 cm de profundidade, e em 20 pontos por zona. O índice relativo de clorofila foi medido pelo clorofilômetro ClorofiLOG CFL 1030 em 4 datas durante o ciclo de produção, e em 40 plantas por data. Para a calibração do clorofilômetro, amostras de folhas foram coletadas para a determinação em laboratório dos teores de clorofila e de nitrogênio. A produção por planta, número de cachos por planta, massa média de cachos por planta e produtividade da área total foram determinados. A maturação tecnológica das bagas foi observada por amostragens periód... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sensors can assist in monitoring leaf tissue nitrogen and soil water, but for this purpose they need to be calibrated. Thus, the present study aimed to propose a procedure for the use of a chlorophyll meter in a commercial growing area of wine grapes, within the context of precision viticulture, evaluating the temporal variability of leaf nitrogen content and its relationship with homogeneous soil and plant zones. The study was carried out at Espirito Santo do Pinhal, state of São Paulo, Brazil, in the 2019 growing season of vineyard of cv. Chardonnay grifted on Paulsen 1103 rootstock. Plants were irrigated and fertigated by a drip irrigation system. The HS2 HydroSense equipment, calibrated for different homogeneous zone of soil fractions, was used to determine the water content at 0-20 cm depth in 6 days throughout the growing season, at 20 points in each zone. The relative chlorophyll index was measured using the chlorophyll meter ClorofiLOG CFL 1030 in 4 days throughout the growing season, in 40 plants by day. Leaf samples were collected for laboratory determination of chlorophyll and nitrogen contentes and calibration of the chlorophyll meter. The production per plant, number of bunches per plant, average mass of bunches per plant and yield (total area) were determined. The technological maturation was observed by periodic sampling of berries to determination of pH, malic acid and soluble solids in laboratory. From the mathematical models generated, the chlorophyll meter ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

La radiación solar es la fuente de energía primordial para la subsistencia de la vida sobre el planeta. Las plantas, responsables de la conversión de la luz en energía química a través de la fotosíntesis, no solo tienen que utilizar la energía solar para subsistir, sino que además deben lidiar con un exceso de energía de excitación (EEE). El EEE conduce a la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) potencialmente dañinas para las biomoléculas. La generación de ROS dependiente de la luz se conoce como estrés fotoxidativo. Esta situación se suele observar en las regiones semiáridas como el Alto Valle de Río Negro y Neuquén, donde los cultivos están sometidos a condiciones de alta radiación solar. En manzano (Malus domestica Borkh.) se han registrado hasta un 40 % de pérdida en la producción debido al asoleado de los frutos, producto del estrés fotoxidativo. El adecuado funcionamiento de la etapa fotoquímica de la fotosíntesis, así como la disipación del EEE a través de mecanismos fotoprotectores y el sistema antioxidante son fundamentales para evitar el daño fotoxidativo. Estos procesos requieren de nutrientes minerales esenciales, como el Mg para la adecuada disipación de energía en el PSII, y de Zn al ser cofactor de enzimas del sistema antioxidante. El objetivo general de la presente tesis fue estudiar el efecto de la alta radiación solar en plantas de manzano, daño fotoxidativo, y la influencia del estatus nutricional de Mg y Zn en la reducción del estrés, ya sea al incrementar la disipación de energía o a través de la promoción del sistema antioxidante. Los ensayos se llevaron a cabo en plantas de manzano adultas en plena producción. El material vegetal estudiado fueron hojas y frutos expuestos y no expuestos a la radiación solar directa. Se estudió el funcionamiento de la etapa fotoquímica a través de la fluorescencia directa de la clorofila a. En este experimento se observó que la etapa fotoquímica es afectada en condiciones de alta radiación solar en hojas y frutos expuestos, presentando mayor daño fotoxidativo y degradación de clorofila que las hojas y frutos no expuestos respectivamente. El crecimiento de los frutos redujo su capacidad fotoquímica. La exposición abrupta al sol produjo más daño oxidativo en los frutos en estadios tempranos y medios. En los ensayos con plantas deficientes de Mg se observó menor contenido de clorofila, menor tasa fotosintética y por ende una menor capacidad de procesar químicamente la luz. A niveles productivos se observó un 16 % más de frutos asoleados con respecto a las plantas no deficientes de Mg. En los ensayos con aplicaciones foliares de Zn se observó un incremento en el contenido de los pigmentos fotosintéticos y en la capacidad antioxidante de las hojas expuestas a la radiación solar, debido al aumento de la actividad de la enzima superóxido dismutasa. Por lo tanto, plantas de manzano con un adecuado nivel de Mg y Zn nutricional estarían mejor preparadas para soportar climas áridos con altos niveles de radiación solar. Los resultados obtenidos en esta tesis permitieron generar información con respecto a la fisiología de las plantas de manzano en situación de estrés por alta radiación solar en el Alto Valle de Río Negro que podría ser considerada para el manejo del cultivo. / Solar radiation is the main energy source for life subsistence on the planet. Plants, responsible for the conversion of light into chemical energy through photosynthesis, not only have to use solar energy to survive, but also must deal with an excess of excitation energy (EEE). The EEE leads to the formation of reactive oxygen species (ROS) potentially harmful to biomolecules. Light dependent ROS generation is known as photoxidative stress. This situation is frequently observed in semi-arid regions such as Alto Valle de Río Negro and Neuquén, where crops grow under high solar radiation conditions. Up to 40% of production loss has been recorded in apple crops (Malus domestica Borkh.) due to fruit sunburn caused by photoxidative stress. Photochemical stage of photosynthesis, as well as EEE dissipation through photoprotective mechanisms and antioxidant system, play a fundamental role in preventing photoxidative damage. These processes require essential mineral nutrients, such as Mg for the adequate energy dissipation in the PSII, and Zn as antioxidant enzymes cofactor. The main objective of this thesis was to study the effect of high solar radiation on apple plants, photoxidative damage, and influence of Mg and Zn nutritional status on stress alleviation, either by increasing energy dissipation or by promoting the antioxidant system. The tests were carried out in adult apple plants. Leaves and fruits exposed and not exposed to direct solar radiation were studied. Photochemical photosynthesis stage was studied through chlorophyll a fluorescence. Photochemical stage was affected by high solar radiation in exposed leaves and fruits, presenting greater oxidative damage and chlorophyll degradation than not exposed leaves and fruits. Fruit growth reduced their photochemical capacity. Suddenly sun exposed fruits presented more oxidative damage at early and mid-growth stages. Mg deficient plants showed lower chlorophyll content, lower photosynthetic rate and therefore a lower capacity to chemically process light. At harvest sunburn fruits was 16% greater respect to non-deficient Mg plants. Zn foliar sprays increased photosynthetic pigments content and antioxidant capacity of sun exposed leaves, with an increase in superoxide dismutase enzyme activity. Therefore, apple plants with adequate Mg and Zn nutritional status could be more prepared to withstand high solar radiation in arid zones. The results obtained in this thesis generated information regarding apple trees physiology under high solar radiation stress in Alto Valle of Río Negro that could be considered for crop management.

Las planicies de marea son ambientes altamente productivos y pueden proveer más del 50% de la productividad primaria y secundaria en los estuarios. Son sitios importantes donde se produce la acumulación, el procesamiento y re-mineralización de la materia orgánica tanto de origen autóctono como alóctono. El microfitobentos (MPB) es el mayor componente de la comunidad microbiana de los sedimentos intermareales en términos de biomasa y producción, constituyendo una fuente primaria para la fijación de carbono en la cadena trófica, y una fuente sustancial para los invertebrados bentónicos. Estos organismos pueden colonizar diferentes tipos de hábitats e interactuar unos con otros, formando comunidades más o menos complejas como biofilms y matas microbianas. Estos consorcios microbianos se desarrollan en una amplia variedad de ambientes marino-costeros incluyendo los sistemas estuariales. Se caracterizan por su capacidad para proteger y bioestabilizar los sedimentos de la erosión y desecación causadas por el viento, las olas y la marea, mediante la segregación de sustancias poliméricas extracelulares (EPS). El Estuario de Bahía Blanca (EBB) es un ambiente costero eutrófico, localizado en la zona sur la provincia de Buenos Aires (Argentina) y caracterizado por extensas planicies de mareas que tienen una gran importancia en los ciclos biogeoquímicos y principalmente en el ciclo del carbono (C), ya que el MPB que las conforma fija el C inorgánico a través del proceso de fotosíntesis y al mismo tiempo puede exudar enormes cantidades de EPS involucradas en diferentes procesos como la motilidad de los microorganismos. En esta tesis se abordó el estudio de la dinámica de clorofila a (Cla), materia orgánica (MO) y de los nutrientes, conjuntamente con los parámetros fisicoquímicos que pueden influenciar dichas variables. Como zona de estudio se seleccionaron las planicies de marea de Puerto Rosales (zona media) dentro del EBB donde se desarrollan matas microbianas. Se estudió la distribución espacial y temporal de la concentración de Cla y feopigmentos y fueron empleadas como un estimador de la biomasa del MPB y el estado fisiológico de los microorganismos. Los sedimentos de la zona media del EBB presentaron valores máximos de Cla principalmente durante la época invernal, al igual que en la columna de agua, donde el fitoplancton presenta un florecimiento. Con el fin de analizar la variabilidad espacio-temporal de las EPS en la planicie de marea bajo estudio, se determinó la concentración del componente mayoritario de las EPS, que son los carbohidratos. Los carbohidratos coloidales (solubles en agua, FC) y los capsulares (solubles en EDTA, FCAP) representaron respectivamente el 43% y 57% en la capa superficial del sedimento, indicando una mezcla de carbono lábil y refractario, mientras que en la capa subsuperficial la FCAP fue la predominante (75%). La máxima concentración FC y FCAP fueron registradas cuando la concentración de Cla fue alta, indicando la estrecha relación que existe entre el MPB y la segregación de exopolisacáridos. Además, el alto contenido de humedad y el menor tamaño de grano favorecieron la producción de carbohidratos extracelulares. Los nutrientes inorgánicos disueltos analizados fueron considerablemente mayores en agua intersticial que en agua superficial, sugiriendo que la planicie de marea podría estar aportando nutrientes desde los sedimentos hacia la columna de agua por difusión vía agua intersticial. Los nitratos (NO3-) y el amonio (NH4+) fueron el componente principal de los nutrientes nitrogenados. La evaluación de los g13C, g15N y relación C:N (~ 6,9) indicaron un origen principalmente autóctono de la MO de las planicies de marea de Puerto Rosales asociado a una alta producción primaria y excreción de las EPS. La alta disponibilidad de nutrientes y materia orgánica que existe en el área estudiada conforma el ambiente propicio para el desarrollo de matas microbianas, las cuales pueden incorporar nutrientes de nitrógeno, fósforo y silicio para llevar a cabo la producción primaria. / Tidal flats are highly productive environments and can provide more than 50% both primary and secondary productivity within estuaries. They are important sites where the accumulation, the processing and re-mineralization of the organic matter, both autochthonous and allochthonous, takes place. Microphytobenthos (MPB) is the major component of the microbial community of intertidal sediments in terms of biomass and production, constituting a primary source for the fixation of carbon in the trophic chain; and a substantial source for benthic invertebrates. These organisms can colonize different types of habitats and interact among each other, forming rather complex communities such as biofilms and microbial mats. These microbial consortia are developed in a wide variety of marine-coastal environments including estuary systems. They are characterized by their ability to biostabilize and protect sediments from erosion and desiccation caused by wind, waves and tide, through the segregation of extracellular polymeric substances (EPS). The Bahía Blanca Estuary (EBB) is an eutrophic coastal environment, located in the south of the province of Buenos Aires (Argentina) and characterized by extensive tidal plains that are of great importance in biogeochemical cycles and mainly in the carbon cycle (C), since their constituent MPB fixes the inorganic C through photosynthesis and at the same time exudes enormous quantities of EPS involved in different processes like the motility of microorganisms. This thesis addresses the study of the dynamics of chlorophyll a (Cla), organic matter (OM) and nutrients, together with the physicochemical parameters that can influence them. As a study area, the tidal flats of Puerto Rosales (middle zone) were selected within the EBB where microbial mats are developed. The spatial and temporal distribution of Cla and phaeopigments concentrations were studied and used as estimators of the microfitobentos biomass and the physiological state of the microorganisms. The sediments of the middle zone of the EBB presented maximum values of Cla mainly during the winter season, as well as in the water column, where the phytoplankton presents a bloom. IX In order to analyze the spatial-temporal variability of EPS in the studied tidal flats, the concentration of the major ESP component, the carbohydrates, was determined. Colloidal (water soluble, FC) and capsular carbohydrates (EDTA soluble, FCAP) represented 43% and 57% respectively in the surface layer of the sediment, indicating a mixture of labile and refractory carbon, while in the subsurface layer the FCAP was the predominant one (75%). The maximum concentration of FC and FCAP were recorded when the Cla concentration was high, indicating a close relationship between MPB and segregation of exopolysaccharides. In addition, the high moisture content and the smaller grain size favored the production of extracellular carbohydrates. The dissolved inorganic nutrients analyzed were considerably higher in interstitial water than in surface water, suggesting that the tidal flat could be providing nutrients from the sediments to the water column by diffusion via interstitial water. Nitrates (NO3 -) and ammonium (NH4 +) were the main component of nitrogenous nutrients. The evaluation of g13C, g15N and C:N ratio (~6,9) indicated a predominantly autochthonous origin of OM of the tidal flats from Puerto Rosales associated with high primary production and excretion of EPS. The high availability of nutrients and organic matter in the studied area creates the appropriate environment for the development of microbial mats, which can incorporate nutrients of nitrogen, phosphorus and silicon to carry out the primary production.

A dinâmica da matéria orgânica particulada (MOP) nos oceanos, desde sua formação até seu consumo/exportação, é um elo importante no ciclo biogeoquímico do carbono e elementos associados, que ganhou importância nas últimas décadas devido ao aumento do CO2 antropogênico. Para melhorar os modelos e as previsões climáticas, projetos oceanográficos investigam os fatores que influenciam na dinâmica da MOP, sobretudo em regiões produtivas e representativas em escala global. No Atlântico Sul, a região mais produtiva é ao largo do continente africano, devido à contínua ressurgência de borda leste. Entretanto, regiões hidrograficamente dinâmicas também podem contribuir com elevadas taxas de produção dependendo das condições ambientais, cuja importância no reservatório de MOP ainda é desconhecida. Este trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica do MOP em suspensão em duas regiões também produtivas do Atlântico Sudoeste: (i) o setor externo da Margem Continental Sudeste Brasileira (Capítulo 1); e (ii) o setor Austral ao sul de 30ºS (Capítulo 2). São discutidos os efeitos das condições oceanográficas no reservatório de MOP e seus padrões interanuais de distribuição geográfica. / The dynamics of particulate organic matter (POM) in the oceans, from its formation to its consumption/export, is an important link in the biogeochemical cycle of carbon and associated elements, which gained importance in the last decades due to increase of anthropogenic CO2. To improve models and climate predictions, oceanographic projects investigate the factors that influence the POM dynamics, especially in productive and representative regions on a global scale. In the South Atlantic, the most productive region is off the African continent, due to permanent Eastern Boundary upwelling. However, dynamic hydrographic regions can also provide with high production rates depending on environmental conditions, whose importance in the POM reservoir is still unknown. This work aims to study the suspended POM dynamics in two productive regions of the southwest Atlantic: (i) the outer Brazilian Southeast Continental Margin (Chapter 1); and (ii) the Austral sector south of 30ºS(Chapter 2). The effects of different oceanographic conditions in the POM reservoir, their interannual pattern and geographic distribution are discussed.

A dinâmica da matéria orgânica particulada (MOP) nos oceanos, desde sua formação até seu consumo/exportação, é um elo importante no ciclo biogeoquímico do carbono e elementos associados, que ganhou importância nas últimas décadas devido ao aumento do CO2 antropogênico. Para melhorar os modelos e as previsões climáticas, projetos oceanográficos investigam os fatores que influenciam na dinâmica da MOP, sobretudo em regiões produtivas e representativas em escala global. No Atlântico Sul, a região mais produtiva é ao largo do continente africano, devido à contínua ressurgência de borda leste. Entretanto, regiões hidrograficamente dinâmicas também podem contribuir com elevadas taxas de produção dependendo das condições ambientais, cuja importância no reservatório de MOP ainda é desconhecida. Este trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica do MOP em suspensão em duas regiões também produtivas do Atlântico Sudoeste: (i) o setor externo da Margem Continental Sudeste Brasileira (Capítulo 1); e (ii) o setor Austral ao sul de 30ºS (Capítulo 2). São discutidos os efeitos das condições oceanográficas no reservatório de MOP e seus padrões interanuais de distribuição geográfica. / The dynamics of particulate organic matter (POM) in the oceans, from its formation to its consumption/export, is an important link in the biogeochemical cycle of carbon and associated elements, which gained importance in the last decades due to increase of anthropogenic CO2. To improve models and climate predictions, oceanographic projects investigate the factors that influence the POM dynamics, especially in productive and representative regions on a global scale. In the South Atlantic, the most productive region is off the African continent, due to permanent Eastern Boundary upwelling. However, dynamic hydrographic regions can also provide with high production rates depending on environmental conditions, whose importance in the POM reservoir is still unknown. This work aims to study the suspended POM dynamics in two productive regions of the southwest Atlantic: (i) the outer Brazilian Southeast Continental Margin (Chapter 1); and (ii) the Austral sector south of 30ºS(Chapter 2). The effects of different oceanographic conditions in the POM reservoir, their interannual pattern and geographic distribution are discussed.

Made available in DSpace on 2014-07-29T12:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese ana.pdf: 3317264 bytes, checksum: 1b832f28771563b1839c5af29d886623 (MD5) Previous issue date: 2008-09-11 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma modelagem para inserção de restrição de qualidade de água ao planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de longo prazo. Considerar a qualidade da água no planejamento garante, o enfoque do uso múltiplo da água. O objetivo deste é explorar a sensibilidade do planejamento de sistemas hidrotérmicos à inserção de uma variável ambiental, focando a qualidade da água. Dentre os indicadores de qualidade da água, a escolha foi pela clorofila-a e aporte de fósforo estabelecendo uma relação com o volume do reservatório. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma modelagem para inserção de restrição de qualidade de água ao planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de longo prazo. Considerar a qualidade da água no planejamento garante, o enfoque do uso múltiplo da água. O objetivo deste é explorar a sensibilidade do planejamento de sistemas hidrotérmicos à inserção de uma variável ambiental, focando a qualidade da água. Dentre os indicadores de qualidade da água, a escolha foi pela clorofila-a e aporte de fósforo estabelecendo uma relação com o volume do reservatório.

A atividade bovina do Brasil é uma das maiores do mundo, devido principalmente, ao uso predominante de pastagens tropicais na dieta do gado, porém, o alto custo dos insumos, com destaque para a adubação nitrogenada, dificulta a obtenção de altas produções de forragens. Por esta razão, a utilização de novas tecnologias que permitam melhorar o manejo e aumentar o rendimento de culturas como o capim \'Mombaça\', por meio do uso racional dos fatores de produção, é de alta relevância. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso de dados hiperespectrais para a discriminação de diferentes tratamentos de adubação nitrogenada, e comparar diferentes métodos para obter valores de concentração de clorofila a partir de assinaturas espectrais de capim \'Mombaça\'. Foram estabelecidos quatro tratamentos de com doses diferentes de adubação nitrogenada. Foi medida a reflectância espectral de folhas coletadas em cada tratamento por meio de um sensor hiperespectral em laboratório além de medições de clorofila das folhas. Foi encontrado que as assinaturas espectrais de cada tratamento tiveram comportamentos diferentes, principalmente nas regiões do verde e do red-edge, sendo que tais diferenças dependeram da quantidade de adubo nitrogenado aplicado e do teor de clorofila foliar. A separação dos tratamentos foi possível mediante o uso de análise linear discriminante, baseando-se nos dados de reflectância espectral obtidos em cada tratamento. A obtenção de valores de concentração de clorofila da folha por meio de reflectância espectral foi possível por meio de técnicas de machine learning, destacando-se o support vector machine, como a melhor alternativa. As regiões do red-edge e do verde foram as mais influentes para realizar o cálculo dos valores de concentração de clorofila na folha. / Brazil\'s cattle production is one of the largest in the world, due mainly, to the predominant use of tropical pastures in the cattle diet. However, the high cost of inputs, especially nitrogen fertilizer, makes it difficult to obtain high forage production, for this reason, the use of new technologies to improve the management and to boost the yield of crops such as Mombaça grass, through the rational use of resources, is of high relevance. The aim of this study was to evaluate the use of hyperspectral data to discriminate different treatments of nitrogen fertilization, and to compare different methods to obtain chlorophyll values of chlorophyll concentration based on spectral signatures of \'Mombaça\' grass. Four treatments were established with different doses of nitrogen fertilization. The spectral reflectance of leaves collected in each treatment was measured with a hyperspectral sensor, and leaf chlorophyll measurements were performed, both, on laboratory conditions. It was found that the spectral signatures of each treatments had different behaviors, mainly in the green and red-edge regions, and such differences depended on the amount of nitrogen fertilizer applied and the chlorophyll content of the leaf. The separation of the treatments was possible through the use of linear discriminant analysis, based on the spectral reflectance data obtained in each treatment. Retrieve chlorophyll concentration values from the leaf spectral reflectance was possible by the use of machine learning techniques, highlighting the support vector machine as the best alternative. The red-edge and green regions were the most influential in calculating the values of leaf chlorophyll concentration.

[pt] A tomada de consciência dos riscos ambientais em escala global e o desenvolvimento científico e tecnológico têm incrementado a demanda pelo sensoriamento das condições ambientais marítimas. A distribuição da população do fitoplâncton é o indicador mais utilizado para avaliar a qualidade e a biomassa de ambientes marinhos. Uma característica diferencial do fitoplâncton é a presença da clorofila a, que apresenta fluorescência in vivo na região do vermelho do espectro visível, e que permite o uso de técnicas de sensoriamento remoto para sua detecção. Um radar-laser baseado na detecção da fluorescência do alvo é mais comumente denominado LIF-LIDAR (Laser Induced Fluorescence - LIght Detection And Ranging) e se constitui em uma ferramenta útil para o monitoramento da distribuição de clorofila a nos oceanos, principalmente quando se utiliza uma radiação laser na faixa de comprimento de onda associada à cor verde. O LIDAR-PUC, cuja fonte de excitação é o 2º harmônico de um laser de Nd-YAG, foi ajustado para a detecção e discriminação espectral de emissões inelásticas decorrentes da excitação a 532nm; em especial, a fluorescência da clorofila a. Nesta tese foram desenvolvidos algoritmos para a extração de parâmetros de interesse ambiental, em especial a concentração relativa da clorofila a. Estas metodologias foram testadas quanto a sua repetitividade, linearidade e aplicabilidade em ambiente real. Finalmente, os valores calculados foram analisados em conjunto, indicando sua utilidade para o monitoramento efetivo de ambientes marinhos. / [en] Global scale environmental risks and scientific and technological development have increased demands on marine environment monitoring. Phytoplankton distribution is the most frequently used marker employed to assess biomass in marine environment. Analysis of chlorophyll-a plays a central role on phytoplankton studies once this pigment, present in every phytoplankton algae species, exhibits fluorescence in the red region of visible spectrum, thus allowing its detection by remote sensing techniques. A radar-laser based on fluorescence detection, usually called a LIF-LIDAR (Laser Induced Fluorescence - LIght Detection And Ranging), is a valuable tool for monitoring chlorophyll-a distribution in ocean waters, especially when green light lasers are employed. LIDAR-PUC was settled to function with its second harmonic Nd-YAG laser as excitation source. The equipment was adjusted for detection and spectral discrimination of inelastic emissions resulting from excitation at 532nm, with special attention to chlorophyll a fluorescence. In this study, algorithms were developed for the extraction of environmental parameters such as relative chlorophyll a concentration. These algorithms were analyzed regarding the following aspects: repeatability, linearity and applicability to the real world. Finally, ensembles were analyzed, pointing to their usefulness for effective marine environment monitoring.

[pt] Objetivo. Fornecer confiabilidade às medições do LIDAR a partir: (i) do estabelecimento de padrões de configuração dos parâmetros do equipamento, na obtenção de sinais de fluorescência para medições de pigmentos em água; (ii) da avaliação de diferentes procedimentos para melhorar a relação sinal-ruído, preservando a integridade das bandas de interesse contidas no espectro de fluorescência; (iii) da verificação da repetitividade do equipamento para medições de comprimentos de onda associados aos máximos do espalhamento Raman da água, da banda de clorofila a, assim como, da banda de matéria orgânica dissolvida (MOD); (iv) e da avaliação da eficiência do processamento desenvolvido para obtenção de concentrações relativas da clorofila a quando comparadas aos resultados correlacionados à concentrações absolutas desse tipo de pigmento. Motivação. Contribuir para o desenvolvimento do monitoramento remoto utilizando um sistema LIDAR, fornecendo parâmetros que possibilitem maior confiabilidade às informações adquiridas pelo sistema. Contextualização. O monitoramento ambiental é uma prática adotada com maior freqüência por inúmeras empresas e instituições com o objetivo de minimizar impactos nocivos ao meio ambiente. O monitoramento remoto é uma ótima alternativa, pois, possibilita um levantamento prévio de possíveis vazamentos de diferentes tipos de poluição, sendo sensível à avaliação de sutis alterações no meio, possibilitando a identificação desses problemas antes mesmo de se tornarem aparentes. Metodologia. A prática adotada na obtenção de êxito dos objetivos apontados baseou-se: (i) na coleta de informação de diferentes modelos de monitoramento remoto, principalmente, utilizando um sistema LIDAR; (ii) na coleta de dados através da experimentação em laboratório e em campo e (iii) no desenvolvimento de processos que possibilitaram a análise das informações contidas nos sinais obtidos. Resultados. Na busca de um sinal-padrão de resposta do equipamento, o trabalho consiste em análises experimentais e no desenvolvimento de processos que auxiliem na análise das informações contidas nos sinais. Dentre os experimentos pode-se destacar duas abordagens: (i) a primeira, no laboratório, a partir de análise de amostras de água pura, que avalia as flutuações do sinal de fluorescência do espalhamento Raman da água para diferentes parâmetros do equipamento; (ii) e uma segunda análise, com dados in vivo, que avalia a concentração relativa de clorofila a para diferentes processos a fim de obter um processo padrão que diminui a sua incerteza na determinação desse quantitativo. Conclusões. O sensoriamento retomo é uma técnica útil para a investigação ambiental, porém, a implantação de práticas que contribuem para o aumento da confiabilidade dos dados fornecidos pelo sistema são igualmente indispensáveis. / [en] Aim. Providing reliability of LIDAR readings of fluorescence signals for measurements of pigments in ocean water by: (i) establishing configuration standards for equipment parameters. (ii) assessing different procedures to improve the signal-tonoise relationship. (iii) preserving the integrity of the wavelength bandwidth of the fluorescence spectrum. (iv) verifying the repeatability of wavelength measurements associated with local maxima of the Raman scattering curve of ocean water and chlorophyll a, as well as organic materials (dissolved in water) bandwidths. (v) and assessing the efficiency of the methodology developed for obtaining relative concentrations of chlorophyll a. Motivation. Contributing to the development of remote monitoring when using the LIDAR technique. This would bring about greater reliability. Context. Over the years environmental surveillance has been adopted by many companies and institutions as an effective practice to minimize harmful impacts on the environment. The remote monitoring is unquestionably a versatile alternative for detecting possible leaking of noxious substances before they become apparent. Methodology. The procedures included: (i) collecting information of different physical models of remote monitoring. (ii) collecting data from experiments carried out in the laboratory and in situ. (iii) and developing a procedure to analyze signal information. Results. Two approaches were adopted when carrying out the experiments: (i) in the laboratory, by evaluating fluorescence signal fluctuations of the Raman scattering in ocean water for different equipment parameters. (ii) and in situ, by measuring the relative concentration of chlorophyll a in ocean water for different schemes in order to choose the standard one. Conclusions. The remote monitoring is a useful tool to carry out environmental surveillance. But to increase the reliability of data collected by the optical-laser system apparatus the introduction of metrological assessment procedures is mandatory.

A microalga Spirulina platensis, fornece uma biomassa rica em proteínas, ácidos graxos polinsaturados, vitaminas e outros componentes de alto valor como a clorofila, a qual pode ser utilizada como corante em medicamentos, cosméticos e alimentos. No presente trabalho, estudou-se a influência da iluminação, simultaneamente com a utilização de uréia como fonte de nitrogênio por meio de processo descontínuo alimentado, no crescimento de Spirulina platensis e conteúdo de clorofila da biomassa. Foram utilizados tanques abertos, com volume de cultivo de 5L. Dentre os ensaios realizados, o melhor crescimento ocorreu com a utilização de 2500mg de uréia a 5600lux de iluminância, e o pior com 2500mg de uréia a 1400lux de iluminância. O maior conteúdo de clorofila na biomassa, por sua vez, foi obtido com 2500mg de uréia a 1400lux de iluminância, e o menor com 2500mg de uréia a 5600lux de iluminância. Uma regressão estatística para a produtividade em clorofila (mg.L-1.dia-1)foi realizada, a partir de valores codificados para os parâmetros em estudo, obtendo-se a seguinte equação de regressão: PCla= 1,53 - O,16.Mutc2 - 0,28.Ec2 + 0,2.Mutc + 0,13.Ec A partir da derivada da equação, calculou-se os valores dos parâmetros estudados correspondentes ao ponto ótimo de produtividade em clorofila para as condições deste trabalho, os quais foram 2902mg de uréia e 3845lux de iluminância, o que mostra que valores intermediários de iluminância promovem um equilíbrio entre crescimento celular e biossíntese de clorofila. / The microalga Spirulina platensis gives a high protein, fatty acids and vitamins contents biomass, besides other high value components like chlorophyll, that can be produced and used like a color in medicines, cosmetics and food. In this work, the influence of iIIuminance and utilization of urea as nitrogen source by fed-batch system in the Spirulina platensis growth and chlorophyll content was studied. Cultivates were carried out in open ponds with a 5L fermentation volume. The best growth result happened with the utilization of 2500mg of urea at 5600lux of iIIuminance, and the worst with 2500mg of urea at 1400lux of iIIuminance. The highest biomass chlorophyll content, otherwise, was observed with 2500mg of urea and 1400lux of iIIuminance, and the lowest with 2500mg of urea at 5600lux of iIIuminance. Statistical regression for chlorophyll productivity (mg.L-1.dia-1),using the studied parameters codified values was done, giving the equation below: PCla= 1,53 - O,16.Mutc2 - 0,28.Ec2 + 0,2.Mutc + 0,13.Ec From the derivative of the function, the studied parameters values correspondents to the optimal chlorophyll productivity point was calculated, concerning to the conditions of this work, being obtained 2902mg of urea and 3845lux of iIIuminance. This shows that intermediate iIIuminance values provides equilibrium between cellular growth and chlorophyll biosynthesis.