Invasões biológicas consistem em uma séria ameaça à biodiversidade. Apesar de sua presença já antiga entre os processos naturais, atividades humanas agravaram o problema das invasões nas últimas décadas e levaram essa ameaça às áreas naturais. A maioria das Unidades de Conservação brasileiras já enfrenta as consequências de introduções arbitrárias de espécies. O Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira PETAR convive com a herbácea invasora lírio-dobrejo (Hedychium coronarium) e seus impactos há décadas. Sem predadores naturais, o lírio-dobrejo se desenvolve mais rapidamente que espécies nativas e é capaz de invadir florestas de dossel fechado, limitando a sobrevivência de plântulas e brotos nativos. O objetivo deste estudo é compreender as condições físicas favoráveis ao desenvolvimento da espécie, investigar possíveis impactos microclimáticos e testar diferentes métodos mecânicos de controle e erradicação. Foram instalados oito blocos randomizados em cada uma das duas áreas de estudo. Cada bloco constituise de uma parcela de 1m² de cada um dos três tratamentos. Cinco hipóteses foram testadas: 1) uma resposta melhor de controle é obtida ao remover a planta por inteiro; 2) uma resposta melhor de controle é obtida ao remover a planta por inteiro repetidamente; 3) grande quantidade de biomassa de H. coronarium provoca diferentes condições de umidade e temperatura na região sob suas folhas; 4) quanto maior a oferta luminosa, maior o desenvolvimento de biomassa de H. coronarium; 5) arranquio favorece a recuperação da vegetação das nativas. As técnicas de manejo foram: corte raso (R), arranquio (U) e arranquio repetido (M). Subsequentemente visitas mensais registraram a resposta da comunidade herbácea por meio de parâmetros individuais de H. coronarium como altura, diâmetro basal, área basal, volume e número de folhas assim como parâmetros de toda a parcela, como número de indivíduos, cobertura vegetal relativa de H. coronarium, número de indivíduos mortos e cobertura vegetal de demais espécies. Parâmetros abióticos também foram levantados: umidade, temperatura, intensidade luminosa e cobertura de copa. Temperatura e umidade foram medidas a 0,1m (altura próxima ao solo) e a 1,5m (altura acima da vegetação herbácea), obtendo-se os índices U e T respectivamente. A análise estatística compreendeu a técnica de análise de variância com medidas repetidas e regressão linear. Os melhores resultados de controle da população de H. coronarium vieram dos tratamentos de arranquio, tanto M quanto U, e não foi diagnosticada qualquer diferença estatística entre ambos. Quanto às espécies nativas, os tratamentos que apresentaram maior regeneração foram M e U, sem qualquer diferença estatística entre si. Não há relação significativa entre T ou U e a quantidade de biomassa, tampouco entre cobertura de copa e biomassa. Quanto à intensidade luminosa, existe relação significativa com a quantidade de biomassa produzida. O arranquio manual é uma boa opção de controle da espécie e também para a regeneração de espécies nativas. Áreas mais iluminadas apresentam maior potencial de crescimento de colônias de lírio-do-brejo e devem, portanto, ser priorizadas. É aconselhável a aplicação de técnicas de restauração florestal junto à erradicação das espécies exóticas, a fim de evitar a disponibilização de áreas para novas invasões biológicas. / Biological invasions pose an enormous threat to biodiversity nowadays. Besides its old presence among natural processes, human activities have worsened the problem by multiplying considerably the exchange of seeds and propagules and pushed this threat onto natural habitats. Brazilian protected areas are highly exposed to biological invasions and most of them already face consequences of inadverted introductions. PETAR state park deals with the plant invader white ginger (Hedychium coronarium) and its impacts for decades. Also referred to as ginger lily, the species belongs to the zingiberaceae family and was introduced for ornamental purposes. Free from natural enemies, white ginger develops faster than native species and is able to invade into closed canopy forests, limiting native saplings and seedlings survival. This study aims to understand which are the environmental conditions that favour H. coronarium development, investigate eventual impacts onto microclimate conditions and testing different physical control and eradication techniques. Eight casualized blocks were installed at each of the two selected study areas. Each block consists of one 1m² plot for each of the three treatments. Five hypothesis were tested: 1. better control responses when removing the whole plant, including its rhizome; 2. better control responses when removing the whole plant more than once; 3. great amounts of H. coronarium biomass determine diverse humidity and temperature conditions beneath the leafs; 4. the higher the light offer, the more H. coronarium biomass growing; 5. hand pulling is more favorable to native vegetation recovery. Control techniques were slashing/cutting (R), hand pulling (U) and hand pulling three times (M). Monthly visits registered individual data from H. coronarium such as height, basal stem diameter, basal area, volume and number of leaves, as well as plot data such as density, H. coronarium vegetation cover, density of dead individuals and native vegetation cover. Environmental (abiotic) parameters measured were: temperature, humidity, light intensity and canopy coverage. Temperature and humidity were measured at 0,1m (soil height) and 1,5m (height above herbaceous vegetation), so that U and T were obtained. Statistical analysis included Repeated Measures ANOVA and Linear Regression. The best H. coronarium population control results came from hand pulling treatments, both M and U, as there was no statistical difference diagnosed between the two of them. Concerning the native species, the treatments presenting more native vegetation recovery were both M and U, without any statistical difference between them. No relationship was found between T or U and biomass, nor canopy cover and biomass. On the other hand, light intensity presented significant relationship with biomass. Hand pulling is an efficient choice for white ginger control and native species restoration. Sites with higher light intensities should be prioritized for management as they potentially favor a higher biomass production. As the main goal of exotics control is always to favor native vegetation recovery to original conditions, it is essential to consider restoration techniques along with exotics control, to prevent re-invasion of vacant areas.

Este trabalho teve como principais objetivos avaliar os efeitos dos agentes bióticos (Saccharomyces cerevisiae, Bacillus thuringiensis, Lentinula edodes e Agaricus blazei), e abióticos (UV-C, irradiação gama, acibenzolar-S-metil, quitosana, ácidos acético e salicílico) na proteção de mamões contra C. gloeosporioides, bem como estudar os mecanismos bioquímicos de resistência ativados no tecido vegetal, em resposta ao tratamento com os agentes de maior eficiência, além de investigar os efeitos destes sobre o desenvolvimento in vitro do fungo. Para tanto, mamões cv. Golden foram inoculados com C. gloeosporioides através de injeção subcuticular de 15 µL da suspensão de esporos e, após 10 h, tratados com os diferentes agentes bióticos e abióticos. Para avaliar a possibilidade de indução de resistência pelos agentes, mamões foram também inoculados após 24, 48 e 72 h dos tratamentos. Os frutos foram armazenados a 25 ºC / 80 %UR por 7 dias e, avaliados diariamente quanto a incidência e severidade da podridão. Ao final do período de armazenamento, efetuou-se a avaliação dos parâmetros físico-químicos (cor de casca e de polpa, firmeza, sólidos solúveis, pH e acidez total). Quando de interesse, as atividades de peroxidase, β-1,3-glucanase e quitinase foram também investigadas. In vitro, avaliou-se o crescimento micelial, a germinação de conídios e a esporulação do fungo em resposta aos diferentes tratamentos. Os resultados mostraram que a irradiação gama (0,75 e 1 kGy) reduziu a incidência e a severidade da antracnose. Não houve efeito da UV-C no controle da podridão e todas as doses testadas causaram danos na casca dos frutos. O acibenzolar-S-metil reduziu em mais de 50 % a incidência e a severidade da podridão, além de induzir a maior atividade das enzimas peroxidase, quitinase e β-1,3-glucanase, e não alterar as características físico-químicas dos frutos. O ácido acético, a 2,5 µL L-1, reduziu a severidade e a incidência das lesões nos frutos. A quitosana (1, 2 e 4 %) reduziu significativamente a severidade da antracnose, e a 4 % foi também eficiente em reduzir a incidência da podridão. Concentrações acima de 0,25 % suprimiram a esporulação de C. gloeosporioides nas lesões. No entanto, os frutos tratados com 2 e 4 % de quitosana não amadureceram normalmente, permanecendo com a coloração da casca verde até o final do período de armazenamento. S. cerevisiae (20 mg mL-1) e B. thuringiensis (7,5 mg mL-1), aplicadas 24 h antes da inoculação do patógeno, reduziram a incidência da antracnose nos frutos, mas não o acúmulo de proteínas relacionadas à patogênese. Os cogumelos (A. blazei e L. edodes) e o ácido salicílico não foram eficientes em reduzir a incidência e a severidade da antracnose. In vitro, a irradiação gama, a UV-C, os ácidos acético e salicílico, a quitosana, S. cerevisiae e L. edodes inibiram o crescimento micelial do fungo. A germinação de conídios foi reduzida pelas irradiações gama e UV-C, pelos ácidos acético e salicílico e pela quitosana. Esses resultados demonstram a possibilidade dos agentes estudados serem utilizados no manejo da antracnose, bem como na redução da utilização ou da dosagem de fungicidas empregados no controle da doença. / This work had as main objectives evaluate the effect of biotic and abiotic agents (Saccharomyces cerevisiae, Bacillus thuringiensis, Lentinula edodes and Agaricus blazei), and abiotic (UV-C, gamma irradiation, acibenzolar-S-methyl, chitosan, acetic and salicylic acids) on the protection of papaya fruits against C. gloeosporioides, and study the biochemical mechanisms of resistance activated in the tissues in response to the treatment with the agents exhibiting better efficiency. The effects of the agents on the in vitro development of the fungus were also investigated. For this, papaya fruits cv. Golden were inoculated with C. gloeosporioides through subcuticular injection of 15 µL of the spore suspension and after 10 h treated with the different biotic and abiotic agents. To evaluate the possibility of resistance induction by the different agents, fruits were also inoculated 24, 48 and 72 h after treatments. The fruits were stored at 25 ºC / 80 %RH for 7 days and evaluated daily for the incidence and severity of the anthracnose. At the end of the storage period, the evaluation of the physical-chemical parameters (skin and flesh color, firmness, total soluble solids, pH and tritatable acidity) was carried out. The peroxidase, β- 1,3-glucanase and chitinase activities were also investigated when need. In vitro, mycelial growth, conidium germination and sporulation of the fungus in response to the different treatments were also evaluated. The results showed that the gamma irradiation (0.75 and 1 kGy) reduced the anthracnose incidence and severity. The UV-C did not have effect on the control of the rot and all the doses caused damages in the skin of the fruits. The acibenzolar-S-methyl reduced in more than 50 % anthracnose incidence and severity, and induced the highest activity of peroxidase, chitinase and β-1,3-glucanase, and did not modify the physical-chemical characteristics of the fruits. The acetic acid at 2.5 µL L-1 reduced rot severity and incidence. The chitosan (1, 2 and 4 %) significantly reduced the rot severity, and at 4 % was also efficient in reducing anthracnose incidence. Chitosan concentrations above 0.25 % suppressed the sporulation of C. gloeosporioides in the lesions. However, the fruits treated with chitosan at 2 and 4 % did not ripen normally, remaining with green skin until the end of the storage period. S. cerevisiae (20 mg mL-1) and B. thuringiensis (7.5 mg mL-1), applied 24 h before the pathogen inoculation, reduced anthracnose incidence, but did not change the activities of pathogenesis related proteins. The mushrooms (A. blazei and L. edodes) and the salicylic acid were not efficient in reducing the incidence and the severity of anthracnose. In vitro, gamma irradiation, UV-C, acetic and salicylic acids, chitosan, S. cerevisiae and L. edodes inhibited the mycelial growth. The conidium germination was reduced by gamma and UV-C irradiation, acetic and salicylic acids and chitosan. These results show that these agents can be utilized for anthracnose management, and on the reduction in the use or dosage of fungicides utilized on the anthracnose control.

Networked control over wireless networks is of growing importance in many application domains such as industrial control, building automation and transportation systems. Wide deployment however, requires systematic design tools to enable efficient resource usage while guaranteeing close-loop control performance. The control system may be greatly affected by the inherent imperfections and limitations of the wireless medium and malfunction of system components. In this thesis, we make five important contributions that address these issues.  In the first contribution, we consider event- and self-triggered control and investigate how to efficiently tune and execute these paradigms for appropriate control performance. Communication strategies for aperiodic control are devised, where we jointly address the selection of medium-access control and scheduling policies. Experimental results show that the best trade-off is obtained by a hybrid scheme, combining event- and self-triggered control together with contention-based and contention-free medium access control. The second contribution proposes an event-based method to select between fast and slow periodic sampling rates. The approach is based on linear quadratic control and the event condition is a quadratic function of the system state. Numerical and experimental results show that this hybrid controller is able to reduce the average sampling rate in comparison to a traditional periodic controller, while achieving the same closed-loop control performance. In the third contribution, we develop compensation methods for out-of-order communications and time-varying delays using a game-theoretic minimax control framework. We devise a linear temporal coding strategy where the sensor combines the current and previous measurements into a single packet to be transmitted. An experimental evaluation is performed in a multi-hop networked control scenario with a routing layer vulnerability exploited by a malicious application. The experimental and numerical results show the advantages of the proposed compensation schemes. The fourth contribution proposes a distributed reconfiguration method for sensor and actuator networks. We consider systems where sensors and actuators cooperate to recover from faults. Reconfiguration is performed to achieve model-matching, while minimizing the steady-state estimation error covariance and a linear quadratic control cost. The reconfiguration scheme is implemented in a room heating testbed, and experimental results demonstrate the method's ability to automatically reconfigure the faulty system in a distributed and fast manner. The final contribution is a co-simulator, which combines the control system simulator Simulink with the wireless network simulator COOJA. The co-simulator integrates physical plant dynamics with realistic wireless network models and the actual embedded software running on the networked devices. Hence, it allows for the validation of the complete wireless networked control system, including the study of the interactions between software and hardware components. / <p>QC 20140929</p>