Lake deposits are widespread throughout the Phanerozoic rock record and have long intrigued geologists and paleobiologists in search of natural resources or fossil biota. Low-energy lacustrine depositional environments, characterized by relatively rapid sediment influx rates and shallow zones of bioturbation, likewise produce highly-resolved archives of climate and ecosystems evolution. This dissertation describes four studies that use lake sediments for Quaternary environmental analysis. In East Africa, many decades of prior study provided the critical framework necessary for in-depth paleoenvironmental research at Lake Tanganyika (3° - 9°S). Seismic stratigraphic analysis integrated with radiocarbon-dated sediment cores from the Kalya horst and platform document a dramatic lake level lowstand prior to ~106 ka and a minor, short-lived regression during the Last Glacial Maximum (32 - 14 ka). Paleobathymetric maps reveal that Lake Tanganyika remains a large, connected water body even during episodes of extreme drought, which has implications for local and regional fauna. Over shorter timescales, geochronological, taphonomic and sedimentological analyses of shell beds around Kigoma (central Lake Tanganyika) document three distinct facies-types that are time-averaged over the latest Holocene. Lake level fluctuations associated with the termination of the Little Ice Age (~ 16th century CE) and subsequent encrustation played a key role in shell bed formation and persistence along high-energy littoral platforms, which has implications for structuring specialized communities of benthic fauna. In central South America (18° - 22°S), we studied the limnogeology of small lakes in the Puna and the Pantanal. Analyses of these sites were undertaken to: 1) ascertain how the lakes act as depositional basins; 2) assess sedimentation rates; and 3) construct limnogeological databases to guide future interpretations of ancient sediment cores. At Laguna de los Pozuelos (Argentine Puna), linear sedimentation rates approach 0.14 cm*y⁻¹ in the playa-lake center, and litho- and organo-facies development are dominantly controlled by basin hydrology, climate and biological feedbacks (both nutrient cycling and bioturbation) from waterbirds. At Lagoas Gaíva, Mandioré and Vermelha (Brazilian Pantanal), short-lived radioisotopes indicate uninterrupted depositional rates of 0.11 - 0.24 cm*y⁻¹, and hydrochemical and depositional patterns respond sensitively to changes in the seasonal flooding cycle of the Upper Paraguay River.

A variabilidade fenológica do Pantanal é discutida em função de sua geologia (diferentes tratos deposicionais, granulometria dominante dos sedimentos e neotectônica), seus solos e suas coberturas vegetais. O cerne da pesquisa é a fenologia da superfície terrestre, um complexo parâmetro que depende - e pode informar - do conjunto dos meios físico e biótico desta peculiar bacia sedimentar, demonstrando que sua heterogeneidade ambiental é fortemente influenciada pela geologia. A expressão das relações da cobertura vegetal com a geologia - a geobotânica - no caso do Pantanal se expressa florística e fenologicamente em solos formados sobre sedimentos terrígenos de composição comum na crosta. A intensa dinâmica da região, com alter nância sazonal de secas rigorosas e enchentes, indica a importância de abordar a fenologia, a menos utilizada das expressões geobotânicas. São feitas diversas leituras de dados de diferentes sistemas sensores, com apoio de dados de campo e da literatura, sempre tendo como norte a variabilidade ambiental do Pantanal e sua relação com a geologia local. Partindo-se dessa premissa três principais abordagens foram feitas. A primeira abordagem, de caráter mais geral, é uma análise multi-sensor, multi-escala e multi-temporal do balanço hídrico do Pantanal, a partir de séries temporais (2001-2012) de dados remotos de mudanças totais na espessura equivalente de água (GRACE), precipitação pluviométrica mensal (TRMM) e de índices de vegetação e evapotranspiração (MODIS), com o apoio de dados da variação do nível do rio Paraguai em Ladário (MS). Embora os pulsos de inundação não tenham sido visualizados, ficou confirmada a maior variação sazonal dos níveis de água na porção Norte do Pantanal, como indicado na literatura. Foram detectados dois comportamentos distintos em alterações sazonais no armazenamento de água, com maiores amplitudes ao norte, nas proximidades de cabeceiras e na região mais chuvosa. Na primeira das abordagens, com viés de geobotânica por fenologia, foram discutidas as relações estatísticas entre dez métricas fenológicas de uso corrente na literatura específica, obtidas a partir da série temporal de 2001 a 2012 de imagens MODIS, nos pixels onde houve coleta de amostras em campo. Foram considerados os seguintes fatores ambientais: tipo de vegetação (literatura e campo), granulometria e fertilidade das amostras de solo coletadas em campo, relevo (SRTM) e pluviosidade (TRMM). O tipo de vegetação foi o fator que melhor explicou as métricas, seguido por granulometria, fertilidade e relevo, especialmente quando esses fatores foram combinados. Na segunda abordagem fenológica, aplicou-se uma análise por principais componentes em uma série temporal anual média de EVI2 para o mesmo período. Com base na distribuição temporal dos autovetores das três primeiras componentes é discutido o essencial da vegetação (a densidade da cobertura vegetal, a senescência precoce e a tardia) e suas relações com aspectos da geologia local. Ao fim, aplicou-se a técnica SOM sobre dez métricas fenológicas , permitindo propor limites externos do Pantanal e sua subdivisão em seis classes fenologicamente características (feno-regiões) que, por não serem contínuas, não se confundem com sub-regiões como as que a literatura divide o Pantanal. A tese mostra a fenologia como dependente e ao mesmo tempo informadora de aspectos da geologia e, por outro lado, apresenta um inédito conjunto de abordagens sobre o Pantanal, aumentando o conhecimento da maior área úmida contínua do planeta. / The phenological variability of the Pantanal is discussed in terms of its geology (different depositional tracts, sediments dominant grain size and neotectonics), its soil and its vegetation cover. The core of the research is the land surface phenology, a complex parameter that depends -and can tell - of a set of physical and biotic environment of this peculiar sedimentary basin, demonstrating that its environmental heterogeneity is strongly influenced by geology. The expression of the relations between vegetation cover and geology - the Geobotany - in the case of the Pantanal is expressed floristic and phenologically in soils formed on terrigenous sediments of common composition in the crust. The intense dynamic of the region, with seasonal alternation of severe droughts and floods, indicates the importance of addressing the phenology, the least used of geobotany expressions. Many data readings from different sensor systems are made with the support of field and literature data, always having as direction the environmental variability of Pantanal and its relation to local geology. Starting from this premise, three main approaches have been made. The first approach, in a more general character, is a multi-sensor, multi-scale and multi-temporal water balance analysis of the Pantanal, from time series (2001-2012) of remote data changes in the total equivalent water thickness (GRACE), monthly precipitation (TRMM) and evapotranspiration and vegetation index (MODIS), with the support of variation in the water level of the Paraguay River in Ladário (MS). Although flood pulses have not been shown, it was confirmed the greater seasonal variation of water levels in the northern portion of the Pantanal, as indicated in the literature. Two distinct seasonal water storage behaviors were detected, with greater amplitudes in the north, near the headwaters and in the rainier region. In the first approach using phenology based on geobotany, it was discussed the statistical relationships between ten phenological metrics commonly used in the literature, obtained from the 2001 to 2012 MODIS images time series, for the pixels where there was field samples. Vegetation type (literature and field), particle size and soil fertility obtained from field samples, relief (SRTM) and rainfall (TRMM) where considered. The vegetation type was the factor that best explained the phenological metrics, followed by granulometry, fertility and relief, especially when these factors were combined. In the second phenological approach, a principal component analysis was applied to an annual average EVI2 time series for the same period. Based on the temporal distribution of the eigenvectors of the first three principal components the essential aspects of vegetation (the density of vegetation cover, early and later senescence) and their relationship to aspects of the local geology are discussed. At the end the SOM technique was applied to ten phenological metrics, that allowed to propose the external boundaries of the Pantanal and its subdivision into six phenological classes (phenoregions), that are not continuous, presenting no similarity with the literature proposed sub-regions. The thesis shows the phenology as dependent and at the same time informant about the aspects of geology and, on the other hand, it present an unique set of approaches over the Pantanal increasing knowledge of the world\'s largest continuous wetland.

A Família Bromeliaceae abriga espécies de plantas epífitas, saxícolas ou terrestres, que se distribuem do sul dos Estados Unidos até a Patagônia, compreendendo 58 gêneros e em torno de 3140 espécies. É uma das famílias mais diversas ecológica e morfologicamente, tendo surgido no escudo das Guianas há aproximadamente 100 milhões de anos (Ma), e se espalhado por outras regiões das Américas tropical e subtropical em torno de 15 e 10 Ma. O gênero Dyckia apresenta aproximadamente 160 espécies, sendo muitas destas raras e endêmicas. Este gênero é caracterizado pela ausência de ―tanque‖ que acumula água, possibilitando a essas espécies habitar ambientes com condições de seca extrema, como a diagonal seca no centro da América do Sul. O estado do Mato Grosso do Sul, inserido na diagonal seca, tem na sua composição fitogeográfica quatro biomas (Cerrado, Pantanal, Chaco e Mata Atlântica), sendo uma área muito interessante para estudos filogeográficos. Esta dissertação é composta por um manuscrito que busca entender a diversidade genética e a história evolutiva de cinco espécies de Dyckia restritas e endêmicas de uma região que compreende diferentes biomas em comparação com uma congênere de ampla distribuição. No Capítulo II, através de uma abordagem filogeográfica, utilizando dois marcadores plastidiais (cpDNA) e um nuclear (nuDNA), foi estimada a diversidade genética dentro e entre cinco espécies de Dyckia de distribuição restrita (D. grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa e D. exserta), endêmicas do Cerrado e do Pantanal/Chaco, em comparação com a congênere de ampla distribuição (D. leptostachya). Os resultados do cpDNA revelaram que as espécies de distribuição restrita apresentaram uma baixa diversidade genética intra populacional em comparação com a congênere de ampla distribuição, entretanto a diversidade apresentada pelas populações da espécie amplamente distribuída não foi considerada alta, sendo que somente quatro populações apresentaram variação genética. Quando levado em consideração a diversidade total das espécies, os índices de diversidade nas espécies de distribuição restrita variaram de zero à 0,7355 (h) e 0,000988 (π), e quando comparadas com a espécie amplamente distribuída apresentaram menor diversidade, com exceção de Dyckia excelsa, sendo que a alta diversidade desta espécie pode estar relacionada a sua característica de auto incompatibilidade. Os resultados obtidos a partir do nuDNA mostraram uma rede de haplótipos levemente estruturada e uma alta diversidade genética em comparação ao cpDNA, devendo-se provavelmente a alta taxa de recombinação, à alta dispersão via pólen ou ainda à retenção de polimorfismo ancestral. Os resultados de cpDNA apresentaram um baixo compartilhamento de haplótipos e uma alta estruturação, sendo que os haplótipos compartilhados entre D. grandidentata, D. pottiorum e D. divaricata (H1, H3), e entre as populações de D. leptostachya (H5) são provavelmente consequência da retenção de polimorfismo ancestral. O relacionamento genético apresentado pela rede haplotípica do cpDNA evidencia três haplogrupos, um formado pela espécie amplamente distribuída, e os outros dois pelas espécies que ocorrem no Cerrado e no Pantanal/Chaco, indicando que a história biogeográfica destes biomas pode ter influenciado em processos de especiação deste grupo de espécies. A Serra de Maracaju e a diferença na elevação do solo do Cerrado em relação à planície do Pantanal, foram propostas como a principal barreira geográfica que gerou a alta estruturação entre os haplogrupos formados pelas espécies ocorrentes no Cerrado e Pantanal/Chaco. Assim, a preservação dos biomas é vital para a conservação tanto das espécies de Dyckia de distribuição restrita quanto das amplamente distribuídas, garantindo a manutenção da exclusiva diversidade destas populações. / Bromeliaceae family harbors species of epiphytic, saxicol or land plants, which are distributed from the southern of United States to Patagonia, comprising 58 genera with about 3140 species. It is one of the most diverse ecological and morphologically families that arose in the Guiana Shield about 100 milion years ago (Ma), and spread to other regions of the tropical and subtropical Americas around 15 to 10 Ma. Dyckia genus has about 160 species, many of these rare and endemic. This genus is characterized by the absence of a "tank" that accumulates water, enabling these species to inhabit environments with extreme drought conditions, such as ―the dry diagonal‖ in the center of South America. The state of Mato Grosso do Sul, located on dry diagonal, comprises four biomes (Cerrado, Pantanal, Chaco and Atlantic Forest), being one interesting area for phylogeographic studies. This dissertation is composed by one manuscript that seeks to understand the genetic diversity and evolutionary history of five restricted and endemic species from Dyckia genus in a region comprising different biomes, compared with a wide distributed congener. In Chapter II, through a phylogeographic approach, using two plastid markers (cpDNA) and one nuclear (nuDNA), we estimated the genetic diversity within and among Dyckia grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa and D. exserta (restricted species endemic to the Cerrado and the Pantanal / Chaco), comparing with a congener with wide distribution (D. leptostachya). The results from cpDNA showed that restricted distributed species had low intra-populational genetic diversity in comparison with the species widely distributed. However, the diversity presented by the widely distributed species was not considered high, since only four populations showed genetic variation. Considering the total diversity, the restricted distribution species ranged from zero to 0,7355 (h) and 0,000988 (π) , and when compared with widespread species showed minor diversity. The exception was Dyckia excelsa that showed high diversity, fact that could be related with its self incompatibility. The results obtained from nuDNA showed a slightly structured network and a high genetic diversity compared to cpDNA, which may be probably due to high recombination rates, the high dispersion via pollen or the retention of ancestor polymorphism. Also, the cpDNA results showed a low haplotype sharing and high structure, and shared haplotype between D. grandidentata, D. pottiorum and D. divaricata (H1, H3) and populations of D. leptostachya (H5) may be consequence of retention of ancestral polymorphism. The genetic relationship presented by cpDNA haplotype network reveals three haplogroups, one formed by widespread species, and the others by species that occur in Cerrado and in Pantanal / Chaco, indicating that biogeographic history of these biomes may have influenced speciation of this group of species. Serra de Maracaju and the differences in landscape elevation between Cerrado and Pantanal lowland was proposed as the main geographical barrier that generated the high structure between the haplogroups formed by species from Cerrado and Pantanal/Chaco. Thus, the preservation of biomes is imperative for the conservation of Dyckia species, ensuring the maintenance of that exclusive diversity encountered in these populations.

A variabilidade fenológica do Pantanal é discutida em função de sua geologia (diferentes tratos deposicionais, granulometria dominante dos sedimentos e neotectônica), seus solos e suas coberturas vegetais. O cerne da pesquisa é a fenologia da superfície terrestre, um complexo parâmetro que depende - e pode informar - do conjunto dos meios físico e biótico desta peculiar bacia sedimentar, demonstrando que sua heterogeneidade ambiental é fortemente influenciada pela geologia. A expressão das relações da cobertura vegetal com a geologia - a geobotânica - no caso do Pantanal se expressa florística e fenologicamente em solos formados sobre sedimentos terrígenos de composição comum na crosta. A intensa dinâmica da região, com alter nância sazonal de secas rigorosas e enchentes, indica a importância de abordar a fenologia, a menos utilizada das expressões geobotânicas. São feitas diversas leituras de dados de diferentes sistemas sensores, com apoio de dados de campo e da literatura, sempre tendo como norte a variabilidade ambiental do Pantanal e sua relação com a geologia local. Partindo-se dessa premissa três principais abordagens foram feitas. A primeira abordagem, de caráter mais geral, é uma análise multi-sensor, multi-escala e multi-temporal do balanço hídrico do Pantanal, a partir de séries temporais (2001-2012) de dados remotos de mudanças totais na espessura equivalente de água (GRACE), precipitação pluviométrica mensal (TRMM) e de índices de vegetação e evapotranspiração (MODIS), com o apoio de dados da variação do nível do rio Paraguai em Ladário (MS). Embora os pulsos de inundação não tenham sido visualizados, ficou confirmada a maior variação sazonal dos níveis de água na porção Norte do Pantanal, como indicado na literatura. Foram detectados dois comportamentos distintos em alterações sazonais no armazenamento de água, com maiores amplitudes ao norte, nas proximidades de cabeceiras e na região mais chuvosa. Na primeira das abordagens, com viés de geobotânica por fenologia, foram discutidas as relações estatísticas entre dez métricas fenológicas de uso corrente na literatura específica, obtidas a partir da série temporal de 2001 a 2012 de imagens MODIS, nos pixels onde houve coleta de amostras em campo. Foram considerados os seguintes fatores ambientais: tipo de vegetação (literatura e campo), granulometria e fertilidade das amostras de solo coletadas em campo, relevo (SRTM) e pluviosidade (TRMM). O tipo de vegetação foi o fator que melhor explicou as métricas, seguido por granulometria, fertilidade e relevo, especialmente quando esses fatores foram combinados. Na segunda abordagem fenológica, aplicou-se uma análise por principais componentes em uma série temporal anual média de EVI2 para o mesmo período. Com base na distribuição temporal dos autovetores das três primeiras componentes é discutido o essencial da vegetação (a densidade da cobertura vegetal, a senescência precoce e a tardia) e suas relações com aspectos da geologia local. Ao fim, aplicou-se a técnica SOM sobre dez métricas fenológicas , permitindo propor limites externos do Pantanal e sua subdivisão em seis classes fenologicamente características (feno-regiões) que, por não serem contínuas, não se confundem com sub-regiões como as que a literatura divide o Pantanal. A tese mostra a fenologia como dependente e ao mesmo tempo informadora de aspectos da geologia e, por outro lado, apresenta um inédito conjunto de abordagens sobre o Pantanal, aumentando o conhecimento da maior área úmida contínua do planeta. / The phenological variability of the Pantanal is discussed in terms of its geology (different depositional tracts, sediments dominant grain size and neotectonics), its soil and its vegetation cover. The core of the research is the land surface phenology, a complex parameter that depends -and can tell - of a set of physical and biotic environment of this peculiar sedimentary basin, demonstrating that its environmental heterogeneity is strongly influenced by geology. The expression of the relations between vegetation cover and geology - the Geobotany - in the case of the Pantanal is expressed floristic and phenologically in soils formed on terrigenous sediments of common composition in the crust. The intense dynamic of the region, with seasonal alternation of severe droughts and floods, indicates the importance of addressing the phenology, the least used of geobotany expressions. Many data readings from different sensor systems are made with the support of field and literature data, always having as direction the environmental variability of Pantanal and its relation to local geology. Starting from this premise, three main approaches have been made. The first approach, in a more general character, is a multi-sensor, multi-scale and multi-temporal water balance analysis of the Pantanal, from time series (2001-2012) of remote data changes in the total equivalent water thickness (GRACE), monthly precipitation (TRMM) and evapotranspiration and vegetation index (MODIS), with the support of variation in the water level of the Paraguay River in Ladário (MS). Although flood pulses have not been shown, it was confirmed the greater seasonal variation of water levels in the northern portion of the Pantanal, as indicated in the literature. Two distinct seasonal water storage behaviors were detected, with greater amplitudes in the north, near the headwaters and in the rainier region. In the first approach using phenology based on geobotany, it was discussed the statistical relationships between ten phenological metrics commonly used in the literature, obtained from the 2001 to 2012 MODIS images time series, for the pixels where there was field samples. Vegetation type (literature and field), particle size and soil fertility obtained from field samples, relief (SRTM) and rainfall (TRMM) where considered. The vegetation type was the factor that best explained the phenological metrics, followed by granulometry, fertility and relief, especially when these factors were combined. In the second phenological approach, a principal component analysis was applied to an annual average EVI2 time series for the same period. Based on the temporal distribution of the eigenvectors of the first three principal components the essential aspects of vegetation (the density of vegetation cover, early and later senescence) and their relationship to aspects of the local geology are discussed. At the end the SOM technique was applied to ten phenological metrics, that allowed to propose the external boundaries of the Pantanal and its subdivision into six phenological classes (phenoregions), that are not continuous, presenting no similarity with the literature proposed sub-regions. The thesis shows the phenology as dependent and at the same time informant about the aspects of geology and, on the other hand, it present an unique set of approaches over the Pantanal increasing knowledge of the world\'s largest continuous wetland.

Made available in DSpace on 2016-04-28T20:13:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006-Jose Luis Gutierrez Angulo.pdf: 2451145 bytes, checksum: a4cfd5e18bbf0be48ba055a2fb5f986c (MD5) Previous issue date: 2006-09-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This investigation was carried into effect in an area bordering Bol?via (SCZ) and Brasil (MS), centering in two comunities: rural and native respectivly. Being the Pantanal a living organism , it was imperative to discern the greater number of units belonging to that system, and this constributed to selecting two contrasting comunities. The ability to accept the introducttion of agrarian processes was the main reason of the selection. Furthermore, it was necessary also to see clearly all the intrincate processes in the comunity having the effect in the sucess or failure of the project, and how the natives or rural members of the comunity accept and apply processes. The outocme established that the most important element for using the programs were as well its contradictions as the ambiguities contained, since these programs do not understand development processes as the solve the problem of possesion territory. There is another additional obstacle related to the lack of uderstanding from the part of development projectists who esteem the region as an easy to win frontier similar to the highplateaus and cerrado. This region, although higly influenced for the humam being (cattle and cultivation selection, use of breeding and planting techniques), has a crucial importance pertainig to the physical, biological and cultural environment, representing an entity to be preserved. / Esta pesquisa foi realizada no Pantanal, na regi?o fronteiri?a que abrange os territ?rios da Bol?via (SCZ) e Brasil (MS), focando duas comunidades: camponesa e ind?gena respectivamente. Partindo da abordagem de que o Pantanal ? um sistema ou organismo vivo , ponderou-se necess?rio distinguir o maior numero de unidades que compreendem esse sistema, o que influenciou na sele??o de duas unidades (comunidades) que se mostrassem contrastantes entre si. O intuito principal foi conhecer a capacidade de aceita??o dos processos agr?rios implantados ? popula??o local, mas, tamb?m distinguir os intrincados processos comunit?rios que fazem que uma pol?tica ou projeto seja aceito ou rejeitado e o qu? os atores locais internalizam no momento em que acontece esta intera??o. Os resultados obtidos mostraram que os fatores que influenciaram a aplica??o dos programas foram as contradi??es ou ambig?idades dos pr?prios programas que n?o concebem o desenvolvimento como uma maneira definitiva de resolver o problema da apropria??o do territ?rio. Soma-se ainda incompreens?o dos projetistas do desenvolvimento que consideraram a regi?o como uma fronteira f?cil de vencer, da mesma maneira que se faz, por exemplo, nos planaltos ou no cerrado. Em conseq??ncia, deve ser ponderado que esta regi?o ainda que fortemente humanizada (pela escolha do gado, das culturas e pela introdu??o do processo tecnol?gico de cria??o e cultivo) tem seu peso maior nas rela??es f?sicas, biol?gicas e culturais, o que a torna uma entidade que deve ser preservada.

The Brazilian Pantanal, a continuous tropical wetland located in the center of South America, has been recognized as one of the largest and most important wetland ecosystems globally. The Pantanal exhibits a high biodiversity of flora and fauna species, and many threatened habitats. The spatial distribution of these habitats influence the distribution, abundance and interactions of animal species, and the change or destruction of habitat may cause alteration of key biological processes. The Pantanal may be divided into several distinct subregions based on geology and hydrology: flooding in these subregions is distinctly seasonal, but the timing, amplitude and duration of inundation vary considerably as a result of both the delayed release of floodwaters and regional rainfall patterns. Given the ecological importance of the Pantanal wetland ecosystem, the primary goal of this research was to utilize a dual season set of L-band (ALOS/PALSAR) and C-band (RADARSAT-2 and ENVISAT/ASAR) imagery, a comprehensive set of ground reference data, and a hierarchical object-oriented approach. This primary goal was achieved through two main research tasks. The first task was to define the diverse habitats of the Lower Nhecolândia subregion of the Pantanal at both a fine spatial resolution (12.5 m), and a relatively medium spatial resolution (50 m), thus evaluating the accuracy of the differing spatial resolutions for land cover classification of the highly spatially heterogeneous subregion. The second task was to define on a regional scale, using the 50 m spatial resolution imagery, the wetland habitats of each of the hydrological subregions of the Pantanal, thereby producing a final product covering the entire Pantanal ecosystem. The final classification maps of the Lower Nhecolândia subregion resulted in overall accuracies of 83% and 72% for the 12.5 m and 50 m spatial resolutions, respectively, and defined seven land cover classes. In general, the highest degree of confusion for both fine and medium resolution classifications related to issues of 1) scale of habitats, for instance, capões, cordilheiras, and lakes, in relation to spatial resolution of the imagery, and 2) issues relating to variable flooding patterns in the subregion, and 3) arbitrary class membership rules. The 50 m spatial resolution classification of the entire Pantanal wetland resulted in an overall accuracy of 80%, and defined ten land cover classes. Given the analysis of the comparison of fine and relatively medium spatial resolution classifications of the Lower Nhecolândia subregion, I conclude that significant improvements in accuracy can be achieved with the finer spatial resolution dataset, particularly in subregions with high spatial heterogeneity in land cover. The produced habitat spatial distribution maps will provide vital information for determining refuge zones for terrestrial species, connectivity of aquatic habitats during the dry season, and crucial baseline data to aid in monitoring changes in the region, as well as to help define conservation strategies for habitat in this critically important wetland. / Graduate / 0366 / tevans@uvic.ca

Orientador: Eleonora Cano Carmona / Coorientador: Michel Brienzo / Banca: Hamilton Cabral / Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini / Banca: Sandra Imaculada Maintinguer / Banca: Lara Durães Sette / Resumo: Biomassa lignocelulósica é a principal fonte de carbono renovável no planeta. Seus constituintes majoritários são celulose, hemiceluloses e lignina. Hemiceluloses são polissacarídeos ramificados sendo o principal tipo as xilanas, estruturas com cadeia principal de xilose. Dentre as diversas enzimas hidrolíticas, que atuam sobre a estrutura de xilanas, estão as α-L-arabinofuranosidases, que catalisam a hidrólise de ligações entre α-L-arabinofuranosídeos e a cadeia principal do polissacarídeo. Neste trabalho, uma linhagem de Aspergillus hortai CRM1919, isolada de solo próximo a lagoas salinas e alcalinas da região da Nhecolândia no Pantanal Matogrossense, foi utilizada para produzir α-L-arabinofuranosidases. Resíduos agroindustriais foram utilizados como substrato para o cultivo do fungo. O objetivo principal foi otimizar a produção de α-L-arabinofuranosidases e aumentar a produção a fim de se obter um filtrado enzimático rico nessa atividade, para posteriormente purificá-la e aplicá-la na degradação de biomassa. A linhagem foi cultivada em meio líquido de Vogel suplementado com diferentes substratos, dentre eles alguns subprodutos da agroindústria. As maiores produções de α-arabinofuranosidases ocorreram nos cultivos com polpa cítrica e casca de laranja a 1% (m/v) em cultivos estáticos por 4 dias, com pH inicial de 2,5 e temperatura de 30 ºC. Após todas as etapas de otimização, o extrato bruto apresentou atividade quinze vezes maior do que nos cultivos iniciais. A enzima foi p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Lignocellulosic biomass is the main source of renewable carbon on the planet. Its major constituents are cellulose, hemicelluloses and lignin. Hemicelluloses are branched polysaccharides being the main type the xylan, xylose main chain structures. Among the various hydrolytic enzymes that act on the xylan structure there are the α-L-arabinofuranosidases, which catalyze the hydrolysis of linkages between α-L-arabinofuranosides and the polysaccharide main chain. In this work, a strain of Aspergillus hortai CRM1919, isolated from soil near saline and alkaline lagoons of the Nhecolândia region in Pantanal Matogrossense, was used to produce α-L-arabinofuranosidases. Agroindustrial wastes were used as substrate for the fungus cultivation. The main objective was to optimize the production of α-L-arabinofuranosidases and increase the yield in order to obtain a rich enzymatic filtrate in this activity, to later purify it and apply it in the hydrolysis of biomass. The strain was cultivated in Vogel liquid medium supplemented with different substrates, among them some by-products of agroindustry. The highest production of α-arabinofuranosidases occurred in cultures with citrus pulp and orange peel at 1% (w/v) in static cultures for 4 days, with an initial pH of 2.5 and temperature of 30 ºC. After all the optimization steps, the crude extract presented activity fifteen times higher than the initial cultures. The enzyme was purified by a three-step strategy, with ammonium sulfate precipit... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Neste estudo foi analisada a previsibilidade hidroclimática na bacia do Alto Paraguai no curto e longo prazo. Nestas últimas décadas, a região foi marcada por uma forte variabilidade climática, passando por um período extremamente seco durante a década de 1960 e por um período extremamente úmido a partir do início da década de 1970. Desta forma, avaliar a previsibilidade hidroclimática é muito importante para o gerenciamento dos recursos hídricos na bacia, e, conseqüentemente do ecossistema que depende deste recurso. A previsibilidade de longo prazo da Bacia do Alto Paraguai foi analisada mediante técnicas estatísticas dado que a região do Brasil Central é considerada de baixa previsibilidade de longo prazo mediante modelos dinâmicos. O objetivo da análise foi o de explorar possíveis relações entre os fenômenos climáticos globais (representados pelos índices climáticos) sobre o clima da BAP com valor prognóstico. Os resultados da análise mostraram que o fenômeno que tem a maior capacidade de modulação do clima na Bacia do Alto Paraguai é a Oscilação Decadal do Pacífico (PDO). A PDO se caracteriza por fases de aproximadamente 25 anos nas quais o índice que a representa se encontra acima ou abaixo do valor normal. A duração das fases do PDO é definida por alterações climáticas abruptas que se encontraram muito bem representadas no Pantanal, com mudanças bruscas nas vazões coincidentes com as mudanças de fase do PDO, e vazões significativamente acima ou abaixo da média durante a duração de cada fase do PDO. Outros fenômenos que foram relacionados ao clima da Bacia do Alto Paraguai foram “El Niño/ La Niña” e a Oscilação do Atlântico Norte (NAO). Ambos os fenômenos foram relacionados com as anomalias na temperatura no Atlântico Norte Tropical (NTA) que, por sua vez, foi relacionada com o clima da BAP. Os resultados mostraram que, quando existe o Fenómeno “El Niño” ou a NAO se encontra abaixo do Normal, acontecem anomalias positivas no NTA, e conseqüentemente secas na região da BAP e o efeito contrario nos índices opostos. Também foi encontrada uma correlação com o Modo Anular do Sul (SAM) que permitiu estabelecer um modelo de previsão simples para demonstrar os benefícios da incorporação da informação climática na previsão de longo prazo. Para avaliar a previsibilidade hidroclimática de curto prazo na Bacia do Alto Paraguai foram avaliados diversos modelos alternativos: modelo de Regressão Linear, modelo de diferenças (variação do anterior), modelo ARMA, modelo empírico de propagação por ponderação da persistência e o modelo hidrológico distribuído para grandes bacias (MGB). O modelo conceitual MGB, citado no item anterior, foi utilizado de acordo com a disponibilidade de dados de chuva: previsão baseada em chuva nula, previsão baseada na chuva observada com dados pluviométricos obtidos a partir dos pluviômetros da Agência Nacional de Águas e a partir de estimativas do satélite TRMM e previsão baseada na chuva prevista no modelo atmosférico BRAMS. Previamente à analise da previsibilidade das vazões, foi analisada a previsibilidade atmosférica na região utilizando o modelo BRAMS com diferentes condições de contorno inferiores. Os resultados da previsão atmosférica com o modelo BRAMS mostraram que há um impacto significativo nas simulações ao introduzir características físicas mais realistas na superfície do modelo na região do Pantanal em todas as variáveis avaliadas (temperatura, umidade, vento e precipitação). O impacto positivo foi tanto maior quanto mais próximo estiver o ponto de observação do Pantanal e quanto mais ao Sul estiver localizado o posto (sendo esta a direção preferencial do vento na região). No entanto, dentro do próprio Pantanal, alguns problemas nas características da simulação (Ex, inexistência de dados para caracterizar corretamente a espessura da camada de água) ou na própria estrutura do modelo, geraram erros na simulação dos fluxos da radiação e temperatura. Também foi verificado que os dados de chuva existentes na bacia são equivalentes a chuva estimada pelo satélite TRMM. Desta forma, é possível o estabelecimento de um sistema de previsão razoável baseado simplesmente em dados obtidos por sensoriamento remoto, previsões numéricas e alguns postos fluviométricos chave. Os resultados da previsão hidroclimática mostraram que as metodologias estatísticas apresentaram os melhores resultados com antecedências menores ao tempo de traslado da onda nas bacias (geralmente 2-3 dias no Planalto e 1-2 meses no Pantanal). Estes resultados são semelhantes aos resultados de outros pesquisadores, já que os modelos estatísticos exploram melhor as relações entre séries. Para tempos maiores, o modelo conceitual utilizado (MGB) mostrou-se melhor, já que consegue extrair informação dos dados climáticos. A inclusão da informação obtida pelo modelo meteorológico mostrou-se muito importante para a previsão no Pantanal, já que permitiu melhorar consideravelmente a antecedência da previsão. Em muitos casos a informação do modelo meteorológico mostrou-se melhor que os próprios dados medidos nos postos pluviométricos da bacia. Desta forma, além de ferramenta para realizar previsões o modelo meteorológico mostrou-se como um auxiliar muito eficiente para melhorar o entendimento da dinâmica do Pantanal. / This thesis present the results of the research about the short and long term hydroclimatic forecast capability in the Upper Paraguay Basin (UPB). Over recent decades, climate has varied markedly over this region of South America, with an extremely dry period during the 1960s and a very wet period beginning in the 1970s. More recently, a period in which river flows have been very low has been observed since 1998. Due to this strong variability it is very important to evaluate the forecast capability for the management of Water Resources in the basin, and, consequently, of the rich ecosystem that depends on these resources. The forecast capability in the long term in the UPB was analyzed using statistical techniques because the long term numerical climate models are considered to be of low forecastability in this region. The objective of the analysis was to explore possible relationships between global climate phenomena (represented by climate indices) on the climate of the UPB with a forecast view. The results of the analysis showed that the index (between the ones analyzed) that has the largest capability to modulate the climate in the UPB is the Pacific Decadal Oscillation (PDO). The PDO if characterized by phases of approximately 25 years in which the index that represents the phenomena is founds above or below the normal value. The duration of the phases of the PDO is defined by abrupt climatic shifts that had been well characterized in the Pantanal, with the abrupt changes in outflows coincident with the changes in the phase of the PDO, and outflows significantly above or below of the average value during the duration of each phase of the PDO. Other phenomena that had been related to the climate of the UPB was the ENSO or “El Niño/La Niña” phenomena and the North Atlantic Oscillation (NAO). Both phenomenas are related to anomalies in the temperature in the Tropical North Atlantic (NTA) that, in turn, are related to the climate of the BAP. The results indicated that, when the “El Niño” or NAO are below the normal value, positive anomalies in the NTA are observed, and, consequently droughts in the region of the UPB are found and opposite effects when the phenomena is¨La Niña¨ or the NAO above the normal value exits. The Southern Annular Mode (SAM) also helped to establish a simplified forecast model that showed the benefits of incorporating climate data in the analysis. To evaluate the short term hydroclimatic forecastability in the UPB several alternative models had been evaluated: a linear regression model, difference’s model (similar to the previous one), ARMA model, empirical persistence model and the distributed hidrológic model for large basins (MGB-IPH). The MGB-IPH model was used in accordance with the availability of rain data: forecast based on no-rain, forecast based on the rain observed in rain gauges of the National Water Agency of Brazil (ANA) and from estimates of satellite TRMM and forecast based on the rain foreseen in the Brazilian Regional Atmospheric Model (BRAMS) Prior to the flow forecast analysis it was analyzed the meteorological forecast capability with BRAMS. The results of the meteorological forecast with BRAMS indicated that introduced a large impact in the simulations when a more realistic description of physical characteristics in the surface of the model was incorporated in the region of the Pantanal, in all the evaluated variables (temperature, humidity, wind and precipitation). The improvement of the simulation was larger as closer to the Pantanal and to the South was the evaluated point (northerlies are the preferential winds in the region). However, inside of Pantanal wetland, some problems due to the characteristics of the simulation (For example, inexistence of data to correctly characterize the thickness of the water layer) or in the model own structure, generated errors in the simulation of the radiative fluxes and temperature. It was also verified that the existing rain data in the basin was equivalent to the rain estimated from Tropical Rainfall Modeling Mission (TRMM) satellite, so, it was possible to conclude the possibility of establishment of a reasonable forecast system based in the data obtained from remote sensing, numerical forecasts and some key rain and flow gauges. The results of the hydroclimatic forecast indicated that the statistical methodologies presented the best results with lead time shorter than the lag time of the basins (generally 2-3 days in the Planalto region and 1-2 months in the Pantanal). These results result are coincident with the results of other researchers, since the statistical models explore the relations between series better. For longer lead times, the used conceptual model (MGB-IPH) revealed to be better, since it can extract information from meteorological data. The information obtained from the meteorological model allowed a better forecast in the Pantanal, since it improved the lead time of the forecast. In many cases the information of the meteorological model revealed to be better that the measured data in the rain and flow gauges of the basin in such a way, that beyond a tool to produce forecasts, the meteorological model showed that could be an excellent tool to understand the dynamics of the Pantanal.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-22T17:59:12Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2456632 bytes, checksum: 2c4cea830a77fad43f7899d8ca4a81c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-22T17:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2456632 bytes, checksum: 2c4cea830a77fad43f7899d8ca4a81c1 (MD5) Previous issue date: 2003-03-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente estudo foi conduzido na sub-região do Pantanal de Poconé, estado de Mato Grosso. Foram estudados dois solos, sendo um Luvissolo Hipocrômico Órtico planossólico e um Gleissolo Háplico Tb Distrófico argissólico, representativos de ambientes distintos do Pantanal Mato- grossense, Cordilheira e Campo de inundação periódica, respectivamente. Objetivou-se compreender a gênese dos solos, a partir da caracterização e estudo de suas propriedades morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas. Os resultados mostraram que a diferença de umidade entre os solos está relacionada a pequena diferença de cota dos ambientes e refletiu-se nas propriedades dos solos. Entre as características morfológicas, é evidente o maior efeito de hidromorfismo no solo do ambiente Campo de inundação periódica. Para as características físicas, os resultados mostraram que os dois solos apresentam grande variação textural, desde texturas franco-argilo- arenosas até muito argilosas. As variações texturais ressaltam as descontinuidades litológicas nos perfis dos solos. Tais variações litológicas refletiram-se significativamente nas características físicas e químicasapresentadas nos solos. Os solos apresentaram valores de acidez média e teores de alumínio trocáveis bastante elevados. A ocorrência de variações nos teores de bases trocáveis é explicada pela variabilidade do material de origem e ao hidromorfismo na remoção e na acumulação de bases. Os teores de sódio são mais elevados no solo do ambiente Cordilheira, em especial nos horizontes mais inferiores. Os teores de carbono orgânico nos dois solos são baixos a muito baixos, o que está relacionado à variação de água disponível durante o ano e às altas temperaturas. Formas de ferro livre ocorrem em maiores teores no solo do ambiente Cordilheira, enquanto o solo do ambiente Campo de inundação periódica apresenta maiores teores de formas de ferro amorfas ou de baixa cristalinidade. Nas extrações de alumínio, observou-se a presença deste elemento nas formas de polímeros ou de baixa cristalinidade. A mineralogia da fração argila dos dois solos mostrou-se bastante semelhante, constituindo uma variabilidade de minerais, dentre os quais destacam-se a caulinita (Ct) e minerais 2:1, como a ilita (Il), vermiculita com hidróxi entre camadas (VHE) e, possivelmente, a esmectita (Es) no solo do ambiente Cordilheira; há ainda a ocorrência do quartzo (Qz). Os óxidos de ferro predominantes nos dois solos foram a hematita (Hm), goethita (GT) e lepidocrocita (Lp). No fracionamento do carbono orgânico em frações humina (FH), ácidos húmicos (FAH) e ácido fúlvico (FAF), destacou-se a fração humina, sendo que, em geral, a proporção apresentada nos dois solos foi FH > FAH > FAF. / This study was carried out in the Pantanal do Poconé sub-region, State of Mato Grosso. The soils Gleyic Luvisol (LVg) and Dystric Gleysol (GLd) were studied, since they are representative for two distinct environments in the Pantanal do Poconé sub-region, that is cordillera and periodical flooding field, respectively. The objective was to understand the genesis of the soils from the characterization and study of their morphological, physical, chemical, and mineralogical properties. The results showed that the difference in moisture between the soils, which is related to the low difference in elevation of these environments, reflected on the properties of these soils. Among the morphological characteristics, the highest effect of the hydromorphism occurred in the soil of the periodical Flooding field. The results for physical characteristics showed that both soils present a wide textural variation, that is, from sandy- clay-loam to very clayey textures. The textural variations emphasize the lithological discontinuities in the soil profiles. These lithological variations were reflected into a significant part of the physical and chemical characteristics found in these soils. The soils presented average values for acidity, while their xcontents of exchangeable aluminum were quite high. The contents of the changeable bases varied because either the variability of the parent material and the hydromorphism influence on the removal and accumulation of the bases. The sodium contents are higher in the soil of the Cordillera environment, especially in the lower horizons. The organic carbon contents in both soils are low to very low, which is related to the variation in the availability of water during the year, as well as to high temperatures. In the Cordillera environment, the soil presents higher contents of free iron, whereas in the periodical Flooding field the soil presents higher contents of amorphous iron or low crystallinity forms. The extractions pointed out the presence of aluminum under polymeric or low crystallinity forms. The mineralogy of the clay fraction in both soils showed to be quite similar, by constituting into a variability of minerals, with emphasis for kaolinite (Ct) and minerals 2:1 such as illite (Il), hydroxy layered vermiculite (VHE) and, possibly, smectite (Es) in the soil of the Cordillera environment. In addition, the occurrence of quartz (Qz) was also found. The predominant iron oxides in both soils were the hematite (Hm), goethite (Gt) and and small amounts of lepidocrocyte (Lp). In the fractionalizing of the organic carbon into fractions humine (FH), humic acids (FAH) and fulvic acid (FAF), the humine fraction was distinguished; generally, the ratio FH> FAH> FAF was found in both soils.

A Família Bromeliaceae abriga espécies de plantas epífitas, saxícolas ou terrestres, que se distribuem do sul dos Estados Unidos até a Patagônia, compreendendo 58 gêneros e em torno de 3140 espécies. É uma das famílias mais diversas ecológica e morfologicamente, tendo surgido no escudo das Guianas há aproximadamente 100 milhões de anos (Ma), e se espalhado por outras regiões das Américas tropical e subtropical em torno de 15 e 10 Ma. O gênero Dyckia apresenta aproximadamente 160 espécies, sendo muitas destas raras e endêmicas. Este gênero é caracterizado pela ausência de ―tanque‖ que acumula água, possibilitando a essas espécies habitar ambientes com condições de seca extrema, como a diagonal seca no centro da América do Sul. O estado do Mato Grosso do Sul, inserido na diagonal seca, tem na sua composição fitogeográfica quatro biomas (Cerrado, Pantanal, Chaco e Mata Atlântica), sendo uma área muito interessante para estudos filogeográficos. Esta dissertação é composta por um manuscrito que busca entender a diversidade genética e a história evolutiva de cinco espécies de Dyckia restritas e endêmicas de uma região que compreende diferentes biomas em comparação com uma congênere de ampla distribuição. No Capítulo II, através de uma abordagem filogeográfica, utilizando dois marcadores plastidiais (cpDNA) e um nuclear (nuDNA), foi estimada a diversidade genética dentro e entre cinco espécies de Dyckia de distribuição restrita (D. grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa e D. exserta), endêmicas do Cerrado e do Pantanal/Chaco, em comparação com a congênere de ampla distribuição (D. leptostachya). Os resultados do cpDNA revelaram que as espécies de distribuição restrita apresentaram uma baixa diversidade genética intra populacional em comparação com a congênere de ampla distribuição, entretanto a diversidade apresentada pelas populações da espécie amplamente distribuída não foi considerada alta, sendo que somente quatro populações apresentaram variação genética. Quando levado em consideração a diversidade total das espécies, os índices de diversidade nas espécies de distribuição restrita variaram de zero à 0,7355 (h) e 0,000988 (π), e quando comparadas com a espécie amplamente distribuída apresentaram menor diversidade, com exceção de Dyckia excelsa, sendo que a alta diversidade desta espécie pode estar relacionada a sua característica de auto incompatibilidade. Os resultados obtidos a partir do nuDNA mostraram uma rede de haplótipos levemente estruturada e uma alta diversidade genética em comparação ao cpDNA, devendo-se provavelmente a alta taxa de recombinação, à alta dispersão via pólen ou ainda à retenção de polimorfismo ancestral. Os resultados de cpDNA apresentaram um baixo compartilhamento de haplótipos e uma alta estruturação, sendo que os haplótipos compartilhados entre D. grandidentata, D. pottiorum e D. divaricata (H1, H3), e entre as populações de D. leptostachya (H5) são provavelmente consequência da retenção de polimorfismo ancestral. O relacionamento genético apresentado pela rede haplotípica do cpDNA evidencia três haplogrupos, um formado pela espécie amplamente distribuída, e os outros dois pelas espécies que ocorrem no Cerrado e no Pantanal/Chaco, indicando que a história biogeográfica destes biomas pode ter influenciado em processos de especiação deste grupo de espécies. A Serra de Maracaju e a diferença na elevação do solo do Cerrado em relação à planície do Pantanal, foram propostas como a principal barreira geográfica que gerou a alta estruturação entre os haplogrupos formados pelas espécies ocorrentes no Cerrado e Pantanal/Chaco. Assim, a preservação dos biomas é vital para a conservação tanto das espécies de Dyckia de distribuição restrita quanto das amplamente distribuídas, garantindo a manutenção da exclusiva diversidade destas populações. / Bromeliaceae family harbors species of epiphytic, saxicol or land plants, which are distributed from the southern of United States to Patagonia, comprising 58 genera with about 3140 species. It is one of the most diverse ecological and morphologically families that arose in the Guiana Shield about 100 milion years ago (Ma), and spread to other regions of the tropical and subtropical Americas around 15 to 10 Ma. Dyckia genus has about 160 species, many of these rare and endemic. This genus is characterized by the absence of a "tank" that accumulates water, enabling these species to inhabit environments with extreme drought conditions, such as ―the dry diagonal‖ in the center of South America. The state of Mato Grosso do Sul, located on dry diagonal, comprises four biomes (Cerrado, Pantanal, Chaco and Atlantic Forest), being one interesting area for phylogeographic studies. This dissertation is composed by one manuscript that seeks to understand the genetic diversity and evolutionary history of five restricted and endemic species from Dyckia genus in a region comprising different biomes, compared with a wide distributed congener. In Chapter II, through a phylogeographic approach, using two plastid markers (cpDNA) and one nuclear (nuDNA), we estimated the genetic diversity within and among Dyckia grandidentata, D. pottiorum, D. divaricata, D. excelsa and D. exserta (restricted species endemic to the Cerrado and the Pantanal / Chaco), comparing with a congener with wide distribution (D. leptostachya). The results from cpDNA showed that restricted distributed species had low intra-populational genetic diversity in comparison with the species widely distributed. However, the diversity presented by the widely distributed species was not considered high, since only four populations showed genetic variation. Considering the total diversity, the restricted distribution species ranged from zero to 0,7355 (h) and 0,000988 (π) , and when compared with widespread species showed minor diversity. The exception was Dyckia excelsa that showed high diversity, fact that could be related with its self incompatibility. The results obtained from nuDNA showed a slightly structured network and a high genetic diversity compared to cpDNA, which may be probably due to high recombination rates, the high dispersion via pollen or the retention of ancestor polymorphism. Also, the cpDNA results showed a low haplotype sharing and high structure, and shared haplotype between D. grandidentata, D. pottiorum and D. divaricata (H1, H3) and populations of D. leptostachya (H5) may be consequence of retention of ancestral polymorphism. The genetic relationship presented by cpDNA haplotype network reveals three haplogroups, one formed by widespread species, and the others by species that occur in Cerrado and in Pantanal / Chaco, indicating that biogeographic history of these biomes may have influenced speciation of this group of species. Serra de Maracaju and the differences in landscape elevation between Cerrado and Pantanal lowland was proposed as the main geographical barrier that generated the high structure between the haplogroups formed by species from Cerrado and Pantanal/Chaco. Thus, the preservation of biomes is imperative for the conservation of Dyckia species, ensuring the maintenance of that exclusive diversity encountered in these populations.