Nesta tese, organizada em capítulos, são apresentados diferentes estudos sobre processos que afetam a história de vida, o potencial de dispersão, as preferências do assentamento larval e o recrutamento efetivo do coral invasor Tubastraea coccinea. No primeiro capítulo, demonstra-se que plânulas produzidas por T. coccinea são capazes de sofrer metamorfose e agregar-se em grupos de até oito pólipos ainda na coluna d´água, sem que ocorra previamente assentamento larval. Nesta seção, foi avaliada também a sobrevivência de propágulos para testar se diferentes níveis de agregação possibilitam uma extensão do período planctônico e, portanto, um aumento do potencial de dispersão. Os resultados obtidos mostram que pólipos natantes sobrevivem mais que plânulas, provavelmente por serem capazes de se alimentar e, assim, suprir a alta demanda energética associada à natação e à procura de um substrato favorável para o assentamento. Grupos de dois ou mais pólipos sobrevivem mais que pólipos solitários. Porém, a mortalidade não diferiu entre agrupamentos pequenos (2-3 pólipos) e grandes (4-8 pólipos), o que sugere que existe um limite para o tamanho ótimo dessas colônias pelágicas. A maioria dos grupos de pólipos que se mantém nadando na coluna d´água (80%) permanece viva após seis meses, o que sugere que a capacidade de sofrer metamorfose no ambiente pelágico e formar colônias de pólipos planctônicos é uma característica chave na história de vida da espécie, incrementando o potencial de dispersão, a conectividade entre populações e a capacidade de colonização de novos ambientes. No segundo capítulo, é caracterizada primeiramente a distribuição espacial de colônias adultas e pólipos fundadores do coral T. coccinea sobre substratos rochosos com diferentes orientações. Para isso, foi avaliada a consistência desses padrões para duas escalas espaciais, uma pequena (de dezenas de metros) e outra intermediária (de unidades de quilômetros). Posteriormente, estudaram-se as preferências durante o assentamento larval e os padrões de recrutamento sobre superfícies com diferentes orientações através de experimentos de campo e laboratório. O objetivo principal desta secção foi determinar se os padrões de distribuição de recrutas e colônias adultas podem ser explicados por processos que ocorrem durante etapas larvais ou pós-larvais iniciais. Os resultados indicam que tanto a flutuabilidade das larvas quanto o comportamento ativo de natação, não relacionado com condições de luminosidade, são fatores que determinam claramente o padrão de distribuição do coral. Como parte desse padrão, observou-se que a densidade de recrutas juvenis é maior em substratos orientados para baixo, sendo quase nula nas superfícies orientadas para cima. Com exceção da quase ausência de indivíduos sobre áreas orientadas para cima, existem diferenças substanciais entre a distribuição de recrutas e adultos para as demais orientações, principalmente para superfícies verticais. Essas diferenças podem estar relacionadas com o escoamento costeiro, o qual é intenso na região de estudo e pode causar depósito excessivo de sedimentos sobre superfícies positivas, inibindo o desenvolvimento de colônias deste coral. Por outro lado, interações competitivas com outras espécies de corais azooxantelados poderiam ser a causa da diminuição da abundância de T. coccinea em substratos negativos. No terceiro e último capítulo desta tese avaliou-se o potencial de interação de Tubastraea coccinea com espécies representativas de uma comunidade bentônica do litoral norte do Estado de São Paulo, recentemente invadida. Amostragens no campo, visando estimar a densidade de recrutas juvenis de T. coccinea sobre diferentes tipos de manchas formadas por organismos incrustantes, foram usadas para obter uma primeira inferência sobre o potencial de facilitação, ou inibição, do recrutamento. Os cnidários Carijoa riisei, Parazoanthus sp e Obelia dichotoma afetaram negativamente o recrutamento do coral sol, enquanto que algas incrustantes coralináceas facilitaram o recrutamento e podem facilitar a colonização do coral. O papel da mediação alelopática foi avaliado a partir de experimentos de laboratório, nos quais foram medidas diferentes componentes do assentamento larval em função da exposição das larvas a extratos brutos de várias espécies acompanhantes. Os testes mostraram a ocorrência geral de alelopatias negativas, as quais em alguns casos levaram apenas à inibição do assentamento, mas em outros à rápida mortalidade das larvas, sugerindo a ação de metabólitos tóxicos. Adicionalmente, foram realizados estudos comparativos de comunidades com a presença, ou ausência, do coral invasor, considerando fatores relevantes para a sua ocorrência, como a orientação do substrato. As comunidades invadidas por T. coccinea tendem a apresentar maior riqueza e equitatividade. A invasão no local de estudo é relativamente recente, pelo que os resultados encontrados devem estar mais relacionados a diferenças na susceptibilidade dessas comunidades à invasão, do que a eventuais efeitos das colônias do coral sol desenvolvidas nas mesmas. Se for assim, o estabelecimento do coral sol no litoral do Estado de São Paulo poderá implicar em uma perda significativa da diversidade biológica de substratos consolidados rasos. Os dados obtidos nesse estudo, abordando aspectos relevantes da vida pelágica e bentônica de T. coccinea, constituem um acervo de informação que poderá subsidiar planos de controle e monitoramento da espécie invasora, contribuindo ao estabelecimento de critérios de gestão de áreas de conservação. / In this thesis, organized in chapters, we present studies on the processes affecting the life history, dispersal potential, larval settlement preferences, and effective recruitment of the invasive coral Tubastraea coccinea. In the first chapter we report, for the first time, that larvae produced by the sun coral may metamorphose and aggregate in the water column without previous settling on any substrate. We then compared the survival of different types of propagules to test whether alternative development pathways allow longer pelagic life, and thus higher dispersal potential. Our results show that single-polyps live longer than planulae, probably because they can feed and sustain minimal metabolic activity. Clustered polyps live longer than solitary polyps, as expected if per capita polyp mortality rates are similar between these categories. However, mortality rate did not differ between small (2-3 polyps) and large (4-8 polyps) clusters, indicating that, in overall conditions, polyp performance attain a maximum at intermediate aggregations, setting an eventual adaptive upper limit to cluster size. In our experiment, over 80% of swimming colonies remained alive for a period exceeding six months. We conclude that pelagic metamorphosis and cluster formation may be an important mechanism allowing connectivity among populations and the colonization of new habitats. Moreover, founder individuals resulting from pelagic polyp aggregation can generate greater genetic variability in benthic developing colonies. In the second chapter, we first characterized spatial distributions of adult colonies and single-polyp recruits of the invasive azooxanthellate coral Tubastraea coccinea over substrates of different orientation, and evaluated their consistency at both small (several tens of meters) and intermediate (a few km) spatial scales. We then assessed, through field and laboratory experiments, larval preferences and relative settlement and recruitment rates on surfaces with different orientations to determine whether processes taking place during the larval and early post-larval stages could help explain the distribution patterns of recruits and adult colonies. Results suggest that larval passive buoyancy and active larval behavior, unrelated to light conditions, determine a clear settlement distribution pattern, in which the density of settlers is highest at undersurfaces and almost nil at upward facing horizontal substrates. Except for an almost absence of settlers, recruits and adult individuals on upward facing horizontal habitat, there is substantial mismatch between the distribution of settlers and that of recruits and adult colonies. The latter were also common in vertical substrates in the field. We speculate that coastal runoff at the study area and subsequent sedimentation may inhibit coral development on flat upward facing habitat, and that competitive interference and pre-emptive interactions with native azooxanthellate corals could constrain abundance of T. coccinea in underface horizontal habitat. In the third and final chapter of this thesis, the interactions of representative species of the benthic community of the north shore of São Paulo state with the exotic coral, recently introduced at the study site, were evaluated. Field surveys of the density of juvenile recruits of T. coccinea on different types of patches formed by fouling organisms allowed us to detect the effect of competitor species that inhibit coral recruitment. The Cnidarians Carijoa riisei, Parazoanthus sp and Obelia dichotoma negatively affected the juvenile recruitment of the sun coral. Conversely, it was observed that the recruitment of this scleractinian is considerably greater on several other species (chiefly fouling coralline algae), which act as facilitators and promote coral colonization. The role of allelopathic interactions mediating larval settlement was investigated through a settlement experiment using extracts of different companion species. Results indicated a general negative allelopathic response, either limited to settlement inhibition or leading acute mortality, the latter suggesting toxic effects. We also conducted comparative studies of communities with and without the invasive coral, considering other factors that could influence coral occurrence, such as substratum orientation. Species richness and evenness were general higher in invaded communities. The sun coral invasion is relatively recent in the study area and, therefore, these results are probably related to differences in the susceptibility of these assemblages to be invaded, rather than eventual effects of established colonies on them. If this is so, the establishment of T. coccinea in São Paulo state may lead to a significant loss of biological diversity in shallow rocky habitat. Our data give a full account of relevant aspects of the pelagic and benthic life of this invasive coral, and constitute a collection with no precedence that may subsidize plans of control and monitoring of this invasive species, contributing to the establishment of criteria used in the management of conservation areas.

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Gas metal arc is a high-efficiency and widely used heat source for metal processing applied predominantly in welding and additive manufacturing. In this study, it was applied to welding. It offers high productivity, low production and investment cost, as well as suffers from some drawbacks such as humping or undercut when welding large parts that are curved and impose changing the orientation of the welding torch along the joint path. Deeper process understanding was therefore sought to mitigate these drawbacks. The difficulty is then the non-lineardependence of the process to the welding parameters and material properties. Besides, visual observation of this process is also difficult. For instance, the elevated temperature and the intense radiative emission from the electric arc, smoke, spatter, as well as the non-transparency of the processed alloy can hinder in-process observation or limit it. Process simulation provides a complementary means to reach process knowledge. It was thus the approach used in this study. For this, a thermo-fluid melt pool model that can predict melting and solidification, track free surface deformation, metal transfer, and coalescence with the melt pool was developed. Two main research questions were identified and addressed.The first one led to studying the effect of the substrate orientation during multilayer welding of a V-groove joint with INVAR and gas metal arc. It was foundthat the force balance in the melt pool changes significantly when the workpieceorientation is changed, resulting in distinct melt flow patterns, melt pool and bead geometries, and in some conditions defect initiation such as humping, undercut, and lack of fusion. As a result, multi-layer welding with flat substrate and downhill welding of a 20◦ inclined substrate are recommended with these process conditions. On the contrary, welding of a side inclined substrate and uphill welding of a 20◦ inclined substrate are not recommended. The second question gave rise to the comparative investigation of the three electromagnetic force models commonly used when modelling a melt pool produced by an electric arc. The underlying modelling assumptions were retrieved and investigated. It was found that each of these three models predicts a different melt flow pattern, different heat convection, melt pool shape, free surface oscillation, and interaction with the transferred metal drops, and thus result in different bead geometry. All these models can be adjusted to predict the penetration depth, however, only the most complete of them is recommended for developing a predictive melt pool model. For this, it is proposed as a future work to improve this model through predicting an electromagnetic force that takes also into account the local deformation of the free surface. / Gasmetallbåge är en effektiv och allmänt använd värmekälla vid svetsning och additiv tillverkning. I denna studie tillämpas den på svetsning. Den erbjuder hög produktivitet, låg kostnad vid inköp och användning, såväl som vissa nackdelarsom ojämn "bucklig" svetssträng och smältdiken vid svetsning av stora komponenter som är krökta och medför att svetsbrännarens orientering ändras utmed fogen. Bättre processförståelse eftersträvas därför för att mildra dessa nackdelar. En utmaning är processens icke-linjära beroende av svetsparametrarna och materialegenskaperna. Dessutom är experimentell optisk övervakning svår. Till exempel kan den höga temperaturen och den intensiva elektromagnetiska strålningen från ljusbågen, rök, sprut, såväl som legeringens ogenomskinlighet, förhindra observation under processen eller begränsa den. Processimulering erbjuder en komplementär metod för att nå processkunskap. Det är alltså detta tillvägagångssätt som används i denna studie. För detta har en modell av värme och materialflödena i smältan utvecklats som kan prediktera smältning och stelning, spåra smältytans deformation, metallflöde och koalescens med smältan.Två huvudsakliga forskningsfrågor har identifierats och adresserats. Den första studerade gravitationens påverkan vid flersträngs-, gasmetallbågsvetsning av V-fogar i INVAR. Olika svetslägen har visat sig ha en betydande påverkan på kraftbalanserna i svetssmältan vilket resulterar i distinkta smältflöden, smält- och svetsförbandgeometrier, och under vissa förhållanden svetsdefekter såsom ojämn "bucklig" svetssträng, smältdiken och bindfel. Som ett resultat rekommenderas horisontellt och 20◦ fallande läge vid flersträngssvetsning, medan 20◦ stigande och sidolutande inte rekommenderas. Den andra frågan undersökte inverkan av de tre huvudsakliga modellerna för den elektromagnetiska kraften som idag används vid svetssimuleringar. För modelleringen har antaganden lagts fram och undersökts. Det visade sig att de tre modellerna predikterar olika flödesmönster i smältan, olika värmekonvektion, smältgeometri, ytvågor och interaktion med de överförda metalldropparna, och därmed också predikterar olika svetsstränggeometrier. Alla tre modeller kan justeras för att prediktera svetspenetrationen, men endast den mest kompletta av dessa rekommenderas för sant prediktiv modellering. Det föreslås också att ytterligare förbättra den mest kompletta modellen så att det elektromagnetiska kraftfältet följer deformationen av den fria smältytan. / <p>Submitted papers or manuscripts have been excluded from the fulltext file. </p>