This research is associated to the FAPESP 2011/0095-7 thematic project, \"Interdisciplinary palaeoenviromental studies at Espirito Santo coast\" and to the FAPESP Research Program about Climate Global Change (PFPMCG-FAPESP). The objectives were: (1) to characterize the late Pleistocene connection between Atlantic and Amazon rainforest and possible routes of interaction (coast, continent or both); (2) to identify environmental characteristics that indicates the Northeastern Espírito Santo and Southern Bahia as a stable forest since the late Pleistocene; (3) reconstitute the vegetation dynamics and infer climate fluctuations. Three sedimentary cores were collected: at northern Espirito Santo (ES) state, southern Bahia (BA) and eastern Minas Gerais (MG). Carbon and nitrogen isotope analyses and bioindicators in sediments/ soils, chronologically determined by radiocarbon dating, contributed to the local palaeoenvironmental reconstitution. At ES, from ~33,460 to ~13,740 cal yr BP the vegetation was composed of arboreal/ shrub cold adapted species and the organic matter recorded the dominance of C3 plants (?13C ~-28?), suggesting a cold and humid forest domain. From ~13,740 to ~9500 cal yr BP vegetation changes, with the increase of grasses and decrease of arboreal types. Between ~9500 and to ~4000 cal yr BP herbs were abundant with a probable mixture of C3 and C4 plants (?13C ~-24?) and algae, suggesting a higher seasonality between humid and dry season. From ~7300 cal yr BP until present the peat layer initiates its deposition, and the pollen records represents the current vegetation. At BA, radiocarbon dating in high-resolution, C and N isotopes and palynology each ~150 years from ~6400 to ~3400 cal yr BP showed detailed vegetational dynamics. From ~6400 to ~5620 cal yr BP the pollen record indicates abundance of trees and shrubs (up to 96%). From ~5620 to ~4850 cal yr BP occurred a slightly increase of herbs (28%) but the ?13C of ~-28% indicate C3 plants domain. From 4850 to ~3400 cal yr BP trees and shrubs abundance increases up to 94%, indicating the forest domain. The results confirm the forest stability and high local humidity, allowing to recognize the area as a probable refugee since 6500 cal yr BP. Vegetation, climate and the landscape has changed at MG since ~10,000 cal yr BP. From 10,600 to ~9500 cal yr BP, pollen was not preserved, C/N values (2 to 11) reveal the algal contribution, the ?13C (~-20?) indicate the mixture of C3 and C4 plants and radiocarbon date inversions indicate that the material was reworked. From 9,500 to 7,500 cal yr BP the vegetation was predominantly herbaceous with mixture of C3 and C4 plant sources (?13C ~-17?). From 7,500 to 7,000 cal yr BP C3 plants (?13C ~-30?) as trees/shrubs domains the polen record. From ~7,000 to ~6500 cal yr BP the pollen records the herbaceous abundance, dominated by C4 plants (?13C ~-12 to 18?). Peat deposition starts at ~6500 cal yr BP composed by C3 plants, mainly dominated by trees. Pollen records since at least early Holocene and the floristics of current vegetation did not show any disjunct specie with Amazon / Este projeto está associado ao temático FAPESP 2011/00995-7, \"Estudos paleoambientais interdisciplinares na costa do Espírito Santo\", e ao Programa FAPESP de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG-FAPESP). Os objetivos foram: (1) caracterizar a conexão da Mata Atlântica e Floresta Amazônica e possíveis rotas de interação (litorânea, continental ou ambas); (2) identificar padrões que caracterizem a região da costa norte do Espírito Santo e sul da Bahia como refúgios florestais; (3) reconstituir a dinâmica da vegetação e inferir flutuações climáticas desde o Pleistoceno tardio. Três testemunhos sedimentares foram coletados: ao norte do Espírito Santo (ES), ao sul da Bahia (BA) e ao leste de Minas Gerais (MG). Análises isotópicas de carbono e nitrogênio e bioindicadores em sedimento/solos, cronologicamente determinados por datação 14C, contribuíram para a reconstituição paleoambiental nestas regiões. No ES, de ~33.460 a ~13.740 anos cal AP, a vegetação era composta por espécies de árvores/arbustos típicas de regiões frias com o domínio de plantas C3 (?13C ~-28?), sugerindo a presença de uma floresta fria e úmida. De ~13.740 a ~9500 anos cal AP ocorreu o aumento das herbáceas e diminuição dos tipos arbóreos. Entre ~9500 e ~4000 anos cal AP, as herbáceas tornaram-se abundantes com mistura de plantas C3 e C4 (?13C~-24?) e algas, sugerindo maior sazonalidade entre as estações seca e úmida. De ~7300 anos cal AP até o presente, iniciou-se a deposição da turfa e pólen da vegetação atual. Na BA, a alta resolução de datação C-14, isótopos de C e N e palinologia a cada ~150 anos entre ~6400 e ~3400 anos cal AP revelaram a dinâmica da vegetação. Entre 6400 e 5620 anos cal AP arbóreas/arbustivas (96%) são abundantes. De ~5620 até ~4850 anos cal AP ocorreu um pequeno aumento de herbáceas (28%), e os valores de ?13C ~-28% indicam o domínio de plantas C3. De 4850 a ~3400 anos cal AP, a abundância de arbóreas/arbustivas (94%), indica domínio florestal. Os resultados confirmam a estabilidade florestal e a umidade local, permitindo reconhecer esta área como um possível refúgio florestal desde pelo menos 6500 anos cal AP. Em MG, desde ~10.000 anos cal AP ao presente, a vegetação, o clima e a paisagem modificaram consideravelmente. De 10.600 a ~9500 anos cal AP não houve preservação de pólen, os valores de C/N (~2 e 11) revelam a contribuição algal, o ?13C (~-20?) indica mistura de plantas C3 e C4 e inversões nas datações indicam o retrabalhamento do material. De 9500 a 7500 anos cal AP a vegetação era predominantemente herbácea, com mistura de C3 e C4 (?13C ~-17?). De 7500 a 700 anos cal AP, plantas C3 (?13C ~-30?) arbustivo-arbóreas dominam o registro polínico. De ~7000 a 6500 anos cal AP as herbáceasC4 (?13C ~-12?) são abundantes. A deposição de turfa iniciou em ~6500 anos cal AP, composta por plantas C3 arbóreas. Registros palinológicos desde o Holoceno inferior e a avaliação florística atual não revelaram a presença de espécies de distribuição disjunta com a Amazônia

This research is associated to the FAPESP 2011/0095-7 thematic project, \"Interdisciplinary palaeoenviromental studies at Espirito Santo coast\" and to the FAPESP Research Program about Climate Global Change (PFPMCG-FAPESP). The objectives were: (1) to characterize the late Pleistocene connection between Atlantic and Amazon rainforest and possible routes of interaction (coast, continent or both); (2) to identify environmental characteristics that indicates the Northeastern Espírito Santo and Southern Bahia as a stable forest since the late Pleistocene; (3) reconstitute the vegetation dynamics and infer climate fluctuations. Three sedimentary cores were collected: at northern Espirito Santo (ES) state, southern Bahia (BA) and eastern Minas Gerais (MG). Carbon and nitrogen isotope analyses and bioindicators in sediments/ soils, chronologically determined by radiocarbon dating, contributed to the local palaeoenvironmental reconstitution. At ES, from ~33,460 to ~13,740 cal yr BP the vegetation was composed of arboreal/ shrub cold adapted species and the organic matter recorded the dominance of C3 plants (?13C ~-28?), suggesting a cold and humid forest domain. From ~13,740 to ~9500 cal yr BP vegetation changes, with the increase of grasses and decrease of arboreal types. Between ~9500 and to ~4000 cal yr BP herbs were abundant with a probable mixture of C3 and C4 plants (?13C ~-24?) and algae, suggesting a higher seasonality between humid and dry season. From ~7300 cal yr BP until present the peat layer initiates its deposition, and the pollen records represents the current vegetation. At BA, radiocarbon dating in high-resolution, C and N isotopes and palynology each ~150 years from ~6400 to ~3400 cal yr BP showed detailed vegetational dynamics. From ~6400 to ~5620 cal yr BP the pollen record indicates abundance of trees and shrubs (up to 96%). From ~5620 to ~4850 cal yr BP occurred a slightly increase of herbs (28%) but the ?13C of ~-28% indicate C3 plants domain. From 4850 to ~3400 cal yr BP trees and shrubs abundance increases up to 94%, indicating the forest domain. The results confirm the forest stability and high local humidity, allowing to recognize the area as a probable refugee since 6500 cal yr BP. Vegetation, climate and the landscape has changed at MG since ~10,000 cal yr BP. From 10,600 to ~9500 cal yr BP, pollen was not preserved, C/N values (2 to 11) reveal the algal contribution, the ?13C (~-20?) indicate the mixture of C3 and C4 plants and radiocarbon date inversions indicate that the material was reworked. From 9,500 to 7,500 cal yr BP the vegetation was predominantly herbaceous with mixture of C3 and C4 plant sources (?13C ~-17?). From 7,500 to 7,000 cal yr BP C3 plants (?13C ~-30?) as trees/shrubs domains the polen record. From ~7,000 to ~6500 cal yr BP the pollen records the herbaceous abundance, dominated by C4 plants (?13C ~-12 to 18?). Peat deposition starts at ~6500 cal yr BP composed by C3 plants, mainly dominated by trees. Pollen records since at least early Holocene and the floristics of current vegetation did not show any disjunct specie with Amazon / Este projeto está associado ao temático FAPESP 2011/00995-7, \"Estudos paleoambientais interdisciplinares na costa do Espírito Santo\", e ao Programa FAPESP de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG-FAPESP). Os objetivos foram: (1) caracterizar a conexão da Mata Atlântica e Floresta Amazônica e possíveis rotas de interação (litorânea, continental ou ambas); (2) identificar padrões que caracterizem a região da costa norte do Espírito Santo e sul da Bahia como refúgios florestais; (3) reconstituir a dinâmica da vegetação e inferir flutuações climáticas desde o Pleistoceno tardio. Três testemunhos sedimentares foram coletados: ao norte do Espírito Santo (ES), ao sul da Bahia (BA) e ao leste de Minas Gerais (MG). Análises isotópicas de carbono e nitrogênio e bioindicadores em sedimento/solos, cronologicamente determinados por datação 14C, contribuíram para a reconstituição paleoambiental nestas regiões. No ES, de ~33.460 a ~13.740 anos cal AP, a vegetação era composta por espécies de árvores/arbustos típicas de regiões frias com o domínio de plantas C3 (?13C ~-28?), sugerindo a presença de uma floresta fria e úmida. De ~13.740 a ~9500 anos cal AP ocorreu o aumento das herbáceas e diminuição dos tipos arbóreos. Entre ~9500 e ~4000 anos cal AP, as herbáceas tornaram-se abundantes com mistura de plantas C3 e C4 (?13C~-24?) e algas, sugerindo maior sazonalidade entre as estações seca e úmida. De ~7300 anos cal AP até o presente, iniciou-se a deposição da turfa e pólen da vegetação atual. Na BA, a alta resolução de datação C-14, isótopos de C e N e palinologia a cada ~150 anos entre ~6400 e ~3400 anos cal AP revelaram a dinâmica da vegetação. Entre 6400 e 5620 anos cal AP arbóreas/arbustivas (96%) são abundantes. De ~5620 até ~4850 anos cal AP ocorreu um pequeno aumento de herbáceas (28%), e os valores de ?13C ~-28% indicam o domínio de plantas C3. De 4850 a ~3400 anos cal AP, a abundância de arbóreas/arbustivas (94%), indica domínio florestal. Os resultados confirmam a estabilidade florestal e a umidade local, permitindo reconhecer esta área como um possível refúgio florestal desde pelo menos 6500 anos cal AP. Em MG, desde ~10.000 anos cal AP ao presente, a vegetação, o clima e a paisagem modificaram consideravelmente. De 10.600 a ~9500 anos cal AP não houve preservação de pólen, os valores de C/N (~2 e 11) revelam a contribuição algal, o ?13C (~-20?) indica mistura de plantas C3 e C4 e inversões nas datações indicam o retrabalhamento do material. De 9500 a 7500 anos cal AP a vegetação era predominantemente herbácea, com mistura de C3 e C4 (?13C ~-17?). De 7500 a 700 anos cal AP, plantas C3 (?13C ~-30?) arbustivo-arbóreas dominam o registro polínico. De ~7000 a 6500 anos cal AP as herbáceasC4 (?13C ~-12?) são abundantes. A deposição de turfa iniciou em ~6500 anos cal AP, composta por plantas C3 arbóreas. Registros palinológicos desde o Holoceno inferior e a avaliação florística atual não revelaram a presença de espécies de distribuição disjunta com a Amazônia

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-02-01T18:17:45Z No. of bitstreams: 1 dissertação Mariana.pdf: 2676586 bytes, checksum: f84c5dd984b98dd78c0816e6a516bacc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T18:17:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação Mariana.pdf: 2676586 bytes, checksum: f84c5dd984b98dd78c0816e6a516bacc (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica, Niterói, RJ. / Este trabalho teve como objetivo avaliar as condições atuais do impacto da cana-de-açúcar nos sedimentos superficiais do Sistema Lagunar Mundaú- Manguaba, estado de Alagoas, litoral nordeste do Brasil. Nas ultimas três décadas, aproximadamente metade das bacias de drenagem no entorno do sistema estiveram cobertas por lavouras de cana. A utilização de marcadores geoquímicos orgânicos na determinação da origem da matéria orgânica tem-se mostrado uma ferramenta importante na avaliação da magnitude da poluição de sistemas lagunares por atividades agrícolas. Análises da composição elementar do carbono e nitrogênio orgânico (razão C:N) e isotópica do carbono (d13C), associadas à determinação de carboidratos e ligninas foram realizadas em 30 amostras de sedimentos totais ao longo das duas lagunas, canais e principais rios, bem como nas frações fina e grossa dos sedimentos. Além disso, foram analisadas 8 amostras de solo, procurando abranger todos os estágios de plantio da cana. A distribuição dos compostos analisados evidenciou a compartimentação do sistema em setores distintos, sugerindo que ocorram diferentes padrões de produção, introdução e degradação de matéria orgânica em cada região. De uma maneira geral, os valores de C:N e d13C indicam a presença de material autóctone nas partes centrais das lagunas e nos canais, a influência de fontes terrestres nos rios e uma mistura entre os dois tipos de material nas saídas dos rios. Nas amostras de solo foram verificadas o sinal característico de plantas C4, como a cana, com d13C próximo a -15‰ e razão C:N de 16, em média. A baixa razão C:N dos solos pode ser resultado, principalmente, da introdução de fertilizantes nitrogenados. As razões carboidrato:carbono foram mais elevadas nos solos e rios, indicando a presença de material vegetal. Da mesma forma, as maiores concentrações de ligninas (?) foram encontradas nas desembocaduras dos rios, evidenciando o aporte de material terrestre nesses locais. A distribuição das razões dos grupos fenólicos (S/V e C/V) não se mostrou muito distinta entre as estações, mas na maioria das amostras apresentou valores elevados da razão C/V, indicando a contribuição de angiospermas não lenhosas, tais como a cana, na composição de ligninas. Foi verificada a evidência de contribuição alóctone nas partes medianas das lagunas, mas os altos valores da relação entre as formas ácida e aldeídica do grupo vanilina [(Ad/Al)v] identificam o estágio avançado da degradação desse material, mascarando sinais específicos da cana. A entrada de matéria orgânica nas lagunas contribui para o aumento da produtividade primária, fato evidenciado pelas maiores concentrações de carboidratos nas regiões centrais. De uma maneira geral, as frações finas apresentaram-se enriquecidas em carbono e carboidratos, enquanto que valores elevados de ligninas e C:N, associados a valores de d13C mais leves, indicam que a fração grossa dos rios e região montante das lagunas é constituída principalmente por fragmentos vegetais. Os rios Paraíba do Meio e Mundaú apresentaram maior participação de cana em seus sedimentos, com 44% e 39%, respectivamente, enquanto que o rio Sumaúma apresenta aproximadamente 15% de cana em sua estação após a usina. O material lixiviado das bacias de drenagem provavelmente já é introduzido nos rios bastante processado, devido ao constante revolvimento e manejo dos solos. / This work aims to evaluate the actual conditions of sugar cane impact on the superficial sediments of Mundaú-Manguaba Lagoon System, State of Alagoas, Northeastern Brazil. During the last three decades, almost half of catchments areas around the system have been covered by sugar cane crops. Organic geochemistry tracers are currently used for the determination of organic matter origin as important tools for the pollution evaluation in lagoon systems affected by agricultural activities. Organic carbon and nitrogen analysis (ratio C:N), carbon isotopic analysis and carbohydrates and lignins determination were performed among 30 samples of course and fine fractions from two lagoons, channels and main rivers. Eight soil samples were also analyzed in order to represent all sugar cane cultivation stages. The compounds distribution showed the system partition to distinct sectors suggesting that different patterns of organic matter production, introduction and degradation occur in each regions. Overall, C:N e d13C values indicate presence of autochthonous material along central parts of lagoons and channels, influence of terrigenous source in rivers and a mixture of both materials at rivers outlets. The characteristic signal of C4 plants like sugar cane, were found in soil samples: d13C near to -15‰ and C:N ratio average 16. Lower C:N ratios may result, mainly, from the introduction of nitrogen fertilizers. Carbohydrate:carbon ratios were higher in soil and rivers, which indicate the presence of vegetal fragments. In the same way, higher lignin (?) concentrations were found at rivers outlets, showing the input of terrigenous sources at these locations. The distribution of phenoic groups ratios (S/V e C/V) were not significantly distinct between samples, but most of them had high values of C/V ratio, which indicates the contribution of non-woody angiosperms to lignins composition. There is an evidence of alochthonous contribution at median sectors, but high values of the acid:aldehyde ratios of vanillyl group [(Ad/Al)v] able the identification of advanced degradation stage of this material, hiding the specific signature of sugar cane. The input of organic matter in the lagoons improves the primary production, as showed by higher concentrations of carbohydrates in central sectors. In general, fine fractions had higher carbon and carbohydrate content. Meanwhile, higher values of lignins and C:N associated with lighter values of d13C indicate that the course fraction from rivers and month lagoons sector is constituted mainly by vegetal fragments. Paraíba do Meio and Mundaú rivers sediments presented higher sugar cane content, with 44% and 39% respectively, while sugar cane content was close to 15% in the station close to the plant in Sumaúma River. The leaching material from the cachtment area already reaches the rivers in a highlyprocessed form due to the constant mixture and management of the soils.

La salinidad y el estrés hídrico son los factores más importantes que limitan la producción de trigo duro, sobre todo en regiones áridas y semiáridas, como la región Mediterránea. El trigo duro es uno de los principales cultivos en el sur y este de la Cuenca Mediterránea, donde se cultiva frecuentemente en condiciones de secano y si es posible con riego deficitario, a menudo con agua de poca calidad, que junto a una elevada evapotranspiración, puede provocar una progresiva salinización del terreno. En este sentido, la mejora genética de trigo duro para una mejor adaptación a estas condiciones de estrés es una de las pocas alternativas viables. El objetivo general de esta Tesis es estudiar las bases fisiológicas y moleculares de las diferencias genotípicas en crecimiento potencial y tolerancia a la salinidad y el estrés hídrico. En un primer estudio (Experimento 1) publicado en “Functional Plant Biology” se investigó qué criterio fenotípico de selección era el más adecuado para seleccionar genotipos de trigo duro que crecieran mejor en condiciones de salinidad continuada. De esta forma se determinó la importancia de los isótopos estables como criterios eficientes para seleccionar genotipos tolerantes y susceptibles a la salinidad. Posteriormente, se realizó un segundo estudio (Experimento 2) donde se evaluó el efecto de la salinidad en la composición isotópica del carbono (δ13C) y el nitrógeno (δ15N) de genotipos de trigo duro y de dos amfiploides (un tritordeo y un triticale). Este trabajo está publicado en la revista “Journal of Experimental Botany”. En este segundo ensayo, la salinidad se aplicó durante la floración y el llenado del grano durante unas pocas semanas. Los resultados de este trabajo representaron la puesta a punto del estudio del comportamiento fisiológico del trigo duro durante la fase reproductiva y bajo diferentes combinaciones de salinidad y riego. Como continuación de los dos Experimentos (1 y 2) y en vista de los resultados obtenidos en el uso de las firmas isotópicas como criterio de evaluación bajo condiciones salinas, se planteó evaluar el uso combinado de la composición isotópica del carbono (δ13C), oxígeno (δ18O) y el nitrógeno (δ15N) en materia seca para observar las respuestas genotípicas de plantas de trigo duro sometidas a diferentes combinaciones de salinidad. Como contribución original, se elaboró un modelo conceptual de las tres firmas isotópicas juntas (δ13C, δ18O, δ15N) junto con características del metabolismo nitrogenado para explicar las diferencias genotípicas en tolerancia a distintas condiciones de salinidad y estrés hídrico. También se evaluaron las características fotosintéticas en relación con las firmas isotópicas y las actividades de enzimas clave del metabolismo nitrogenado. (Trabajo Publicado en la revista “New Phytologist”). Además de los resultados anteriores obtenidos, en esta Tesis se comparó la eficiencia de las firmas isotópicas del carbono, oxígeno y nitrógeno mediante dos vías: muestras de materia seca y muestras de fracción soluble en genotipos de trigo duro para la evaluación de diferencias genotípicas en tolerancia a diferentes condiciones de salinidad y regimenes hídricos. Posteriormente se analizó la respuesta genética de plantas de trigo duro a la salinidad evaluando el nivel de transcripción de genes específicos asociados a tolerancia a salinidad y estrés hídrico, junto a otros que codifican para enzimas claves del metabolismo nitrogenado. También se han estudiado las relaciones entre estas tasas de transcripción, las diferencias genotípicas en crecimiento, firmas isotópicas y actividades de enzimas del metabolismo nitrogenado. El trabajo ha mostrado la eficacia de los isótopos estables de carbono y del nitrógeno como herramientas de evaluación de la respuesta del trigo duro frente a la salinidad. / Inadequate irrigation for long term and under conditions of high evapotranspiration demand, combined with the use of poor water quality and the lack of adequate drainage frequently induces the salinization of arable land causing a significant increase in the area affected by salinity. Salinity is an environmental factor that limits in a remarkable manner the production of crops in many parts of the world, but especially in arid and semiarid regions like the Mediterranean. Under these conditions, which is often grown durum wheat improvement for tolerance to salinity under irrigation deficit may be one of the strategies to alleviate this problem. This Thesis shows that isotope compositions of carbon (δ13C), oxygen (δ18O), and nitrogen (δ15N) and the concentration of nitrogen in dry matter are potentially and effective criteria for discriminating between different growing conditions and between genotypes tolerant or susceptible to salt. Furthermore, the results of this study reflect the importance of nitrogen metabolism in tolerance to salinity. Additionally, this thesis develops a model relating genotypic tolerance to different conditions of salinity and drought with the signatures of the three isotopes (C, O, N), together with photosynthetic and transpiration exchanges and parameters key of nitrogen metabolism such as nitrogen concentration and activities of the glutamine synthetase and nitrate reductase. Finally, we study the relationship between the expression of genes potentially key in the tolerance to salinity and drought and genotypic variability in response to different combinations of these stresses.