Orientador: Renato de Mello Prado / Abstract: Global warming is predicted to increase the intensity and duration of extreme weather events, such as droughts, heat waves, and floods, especially in tropical regions. Climate change affect growth of forage species. However, information regarding the effects of global climate change on the nutritional performance of tropical pastures is lacking, especially under field conditions. We, thus, conducted two field experiment with Panicum maximum and Stylosanthes capitata using a temperature free-air controlled enhancement system and evaluated the effects of two temperature conditions, ambient temperature and moderate warming (2°C above ambient canopy temperature), and two levels of water availability, irrigated and non-irrigated, on nutrients accumulation, nutrient use efficiency (NUE), the stoichiometric patterns of C:N:P and leaf biomass production. Both experiments was conducted using a randomized complete block design in a factorial arrangement. Our findings revealed in plants of P. maximum (C4- grass) that the N and P leaf concentration greatly decreased under water-stressed, which increased the C:N and C:P ratios, while warming increased the N:P ratio. Leaf biomass production was impaired by up to 16% under water stress and ambient temperature conditions, but the biomass production was improved by 20% under warming and irrigated conditions. Our results also showed that homeostatic instability under rainfed conditions resulted in decreased leaf biomass production, and it was ... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Prevê-se que o aquecimento global aumente a intensidade e a duração dos eventos climáticos extremos, como secas, ondas de calor e inundações, especialmente nas regiões tropicais. Mudanças climáticas afetam o crescimento de espécies forrageiras. No entanto, faltam informações sobre os efeitos das mudanças climáticas globais no desempenho nutricional de pastagens tropicais, especialmente em condições de campo. Nós, assim, conduzimos dois experimento em campos com as forrageiras Panicum maximum e Stylosanthes capitata utilizando um sistema de temperatura controlada do aquecimento do ar (T-Face) e avaliou-se os efeitos de duas condições de temperatura, (temperatura ambiente) e aquecimento moderado (2°C acima da temperatura ambiente) e dois níveis de disponibilidade hídrica, (irrigada e não irrigados), no acúmulo de nutrientes, eficiência de uso de nutrientes (NUE), nos padrões estequiométricos de C:N:P e na produção de biomassa foliar. Ambos experimentos foram conduzidos utilizando um delineamento de blocos completos casualizados em arranjo fatorial. Nossos resultados revelaram que em plantas de P. maximum (pastagem C4) a concentração foliar de N e P diminuiu sob estresse hídrico, o que aumentou as relações C:N e C:P, enquanto o aquecimento aumentou a relação N:P. A produção de biomassa foliar foi prejudicada em até 16% sob condições de estresse hídrico e temperatura ambiente, mas a produção de biomassa foi melhorada em 20% sob condições de aquecimento e irrigação. Nossos resulta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

O efeito da ferrugem tropical do milho, causada pelo patógeno Physopella zeae, e da ferrugem polisora, causada por Puccinia polysora, na taxa líquida de fotossíntese e na transpiração de folhas de milho (Zea mays) foram avaliados em condições de ambiente controlado, nas temperaturas de 21ºC, 26ºC e 31ºC para Physopella zeae e, 22ºC, 26ºC e 28ºC para Puccinia polysora. A taxa líquida de fotossíntese foi relacionada à severidade da doença por meio do modelo matemático Pxx/Po=(1-x)β, onde Pxx representa a taxa fotossintética líquida de folhas com severidade de doença x (em proporção), Po e β representa a relação entre a lesão virtual (área foliar com fotossíntese nula) e a lesão visual (área foliar coberta por sintomas). O parâmetro β caracteriza o efeito do patógeno em toda a gama de severidade de doença. Os valores de β determinados por regressão não-linear (R2 de 0,36 a 0,65 para os ensaios com P. polysora e de 0,34 a 0,69 para Physopella zeae) variaram entre 5,35 a 9,53 para P. polysora e 1,31 a 15,9 para Physopella zeae. Esses valores indicam que houve redução da eficiência fotossintética não apenas no tecido lesionado, mas também em parte do tecido verde remanescente de folhas infectadas. Os valores de β apresentaram alta variação devido à grande variabilidade observada à baixa severidade. / not available

Neste trabalho apresenta-se um estudo comparativo de sistemas de classificações geotécnicas aplicadas aos solos tropicais. Para 38 solos do interior paulista foram realizados ensaios de classificação/identificação pelo método das pastilhas segundo os procedimentos de Nogami e Villibor (1994b) e Godoy e Bernucci (2002) e ensaios de azul de metileno (Fabbri, 1994). Além disso, foram executados ensaios de permeabilidade buscando-se relações entre esta variável e o comportamento (laterítico/não laterítico) dos solos e suas características físicas. Também foram analisados resultados de ensaios de sucção na umidade ótima, obtidos por Takeda (2005). Inicialmente foram analisados resultados dos ensaios de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e da classificação MCT, todos obtidos por Takeda (2005), onde foi constatada uma coincidência entre a gênese dos solos e seu comportamento (laterítico/ não laterítico). A partir desta constatação, foram confrontados os resultados obtidos através do método das pastilhas, segundo os dois procedimentos destacados acima, e dos ensaio de azul de metileno com a classificação MCT. Nesta etapa, foi verificada uma concordância de 81,6% entre o método das pastilhas de Nogami e Villibor (1994b) e a MCT. Os resultados dos ensaios de azul de metileno (Fabbri, 1994) concordaram com a MCT em 92,1%. Com relação ao método das pastilhas de Godoy e Bernucci (2002), observou-se que este procedimento necessita de revisões. Os coeficientes de permeabilidade não revelaram uma relação clara com o comportamento laterítico ou não laterítico dos materiais. Também não foi observada uma relação entre este coeficiente e características físicas dos solos, quando tomadas isoladamente. Os valores de sucção mostraram que os solos com maiores teores de argila apresentam maiores valores de sucção. Também se observou que para iguais teores de argila, solos de comportamento laterítico apresentaram sucções menores que os solos de comportamento não laterítico. / This work presents a comparative study of different tropical soils geotechnical classification systems. Classification/identification tests of tablet method as proposed by Nogami and Villibor (1994b) and Godoy and Bernucci (2002) and methylene blue adsorption tests (Fabbri, 1994) were done for 38 soil samples of São Paulo state countryside, in Brazil. Futhermone, hydraulic conductivity tests were performed in intent of search relations between this variable and the soil behavior (lateritic/non lateritic), and its physical characteristics. Suctions results (Takeda, 2005) on optimum water content, also were analyzed . Initially XRD and SEM test\'s results, and MCT classification\'s results, obtained from Takeda (2005), were analyzed, where a coincidence between soil genesis and its behavior (lateritic/non lateritic) was observed. At this point, the methylene blue adsorption test and tablet method\'s results were compared with the ones obtained from MCT classification. At this time, tablet method as proposed by Nogami and Villibor (1994b) and MCT classification presented a 81.6% of agreement rate. Methylene blue adsorption showed a agreement rate of 92.1% with the MCT classification. The tablet method proposed by Godoy and Bernucci (2002) seemed to need some revision. The hydraulic conductivity values didn\'t show any clear relationship with the soil\'s lateritic/non lateritic behavior. A relation between the hydraulic conductivity and the physical characteristics wasn\'t observed, when these last ones was correlated, one by one, with the hydraulic conductivity. The suction values showed that the most clay content leads to higher suctions values. Lateritic soils with the same clay content showed lower suctions values then non lateritic soils with the same clay content.

Thesis advisor: Amy Frappier / Tropical cyclones (TCs), known as hurricanes in the Atlantic and Typhoons in the Pacific, are among the most destructive and deadly natural disasters that occur on Earth. Attempts to understand how TCs relate to the global climate system, and future risk assessments are dependent upon having records of TC activity that pre-date the modern meteorological records, which are commonly not older than 130 years (Nott, 2003). Paleotempestology is a sub-discipline of paleoclimatology that attempts to extend the TC record beyond the meteorological record through the use of proxies. Presented here is the establishment of a paleotempestology proxy based on clastic mud being suspended in the water column by floods caused by TCs and deposited in stalagmite CH-1, collected in June of 2007 from Cenote Chaltun-Ha, a low-lying cave from the Yucatán Peninsula. CH-1 was dated by a combination of <super>210</super>Pb, U/Th, and layer counting techniques, creating an age model for its entire length. The years with mud layers were compared to the historical TC record from 1852-2006. Nineteen mud layers were identified for this time period. All of the mud layers deposited in years with at least one TC passing within 330 km of Cenote Chaltun-Ha. A total of 265 mud layers were identified in CH-1 dating from 198 BC to 2006 AD. Relatively high TC frequency, ~16 mud layers/century, was recorded in CH-1 from 198 BC to ~1233 AD. This period was followed by eight centuries of relatively low TC frequency, ~7 mud layers/century. The low frequency period hit a low point in the 1600s with 4 mud layers. Since the 1600s the TC frequency recorded in CH-1 has been on the rise, indicating possible periods of higher than present TC frequency in the future for the Yucatán region. This trend of high TC frequency followed by a sudden drop and subsequent increase is also reported in published sand overwash deposit research. &#948;;<super>18</super>O and &#948;;<super>13</super> values collected from CH-1 provide insight into the timing of regional droughts. A low &#948;;<super>18</super>O value from 1815 provides evidence that "The Year Without a Summer" caused by the 1815 eruption of the Tambora volcano in Indonesia had a climatic effect on the Yucatán. A land-use signal related to the agricultural production boom of Agave Fourcroydes, a succulent plant known as Henequen, in the early 20th century was also detected in &#948;;<super>13</super>C values. / Thesis (MS) — Boston College, 2010. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Geology and Geophysics.

Orientador: Semíramis Guimarães Ferraz Viana / Coorientador: Teresa Cristina Goulart de Oliveira-Sequeira / Banca: Marcelo Vasconcelos Meireles / Banca: Rodrigo Martins Soares / Banca: Pedro Luís Silva Pinto / Banca: Simone Baldini Lucheis / Resumo: Muitas espécies de protozoários podem causar gastroenterite aguda ou crônica em seres humanos e são altamente prevalentes nas populações residentes nos países em desenvolvimento, onde a transmissão é favorecida devido a condições precárias de higiene e escassa disponibilidade de água potável. No entanto, a infecção assintomática e o poliparasitismo também são comumente observados nessas populações. Neste trabalho, investigou-se a prevalência de protozoários intestinais em duas colônias de pescadores, Porto Said (PS) e Santa Maria da Serra (SM), situadas ao longo do rio Tietê, no Estado de São Paulo. As colônias não dispõem de serviços públicos básicos como: vias públicas, fornecimento de água e luz e saneamento básico. Todos os colonos (n = 88 em PS, e n = 38 em SM) coletaram três amostras de fezes, e todos eram assintomáticos no momento da coleta. Para obter informações sobre as possíveis vias de transmissão, amostras fecais de 49 cães (38 de PS e 11 de SM) e 28 amostras de água do rio foram coletadas (16 de PS e 12 de SM). As amostras fecais humanas e caninas foram analisadas por microscopia e PCR para detectar e caracterizar os protozoários Giardia duodenalis, Blastocystis spp., Dientamoeba fragilis e Cryptosporidium spp. Diante dos resultados obtidos, Blastocystis spp. foi o parasita mais prevalente nas amostras humanas (45,4% em PS e 71% em SM), seguido por D. fragilis (13,6% em PS e 18,4% em SM) e G. duodenalis (18,2% em PS e 7,9% em SM), já Cryptosporidium spp. não foi detectado na população humana. Além disso, G. duodenalis foi detectado em quatro cães (10,5%) em PS e dois cães (18,2%) em SM, enquanto que um único cão foi detectado com Cryptosporidium canis. Nas 28 amostras de água previamente processadas pelos métodos de filtração e separação imunomagnética e examinadas por microscopia de fluorescência, oocistos de Cryptosporidium e cistos de Giardia não foram... / Abstract: Several species of protozoa cause acute or chronic gastroenteritis in humans, worldwide. The burden of disease is particularly high among children living in developing areas of the world, where transmission is favored by lower hygienic standards and scarce availability of safe water. However, asymptomatic infection and polyparasitism are also commonly observed in poor settings. Here, we investigated the prevalence of intestinal protozoa in two small fishermen villages, Porto Said (PS) and Santa Maria da Serra (SM), situated along the river Tietê in the State of São Paulo, Brazil. The villages lack basic public infrastructures and services, such as roads, public water supply, electricity and public health services. Multiple fecal samples were collected from 88 individuals in PS and from 38 individuals in SM, who were asymptomatic at the time of sampling and had no recent history of diarrheal disease. To gain insights into potential transmission routes, 49 dog fecal samples (38 from PS and 11 from SM) and 28 river water samples were also collected. All samples were tested by microscopy and PCR was used to genotype isolates of Giardia duodenalis, Blastocystis spp., Dientamoeba fragilis and Cryptosporidium spp. By molecular methods, the most common human parasite was Blastocystis spp. (prevalence, 45% in PS and 71% in SM), followed by D. fragilis (13.6% in PS, and 18.4% in SM) and G. duodenalis (18.2% in PS and 7.9% in SM); Cryptosporidium spp. were not detected. Further, G. duodenalis was found in 4 dogs (10.5%) in PS and 2 dogs (18.2%) in SM, whereas a single dog was found infected with Cryptosporidium canis. River water samples processed by filtration and immunomagnetic separation and examined by fluorescent microscopy, were negative for Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts. Sequencing of the barcoding region of the small subunit ribosomal gene revealed large genetic variation among Blastocystis isolates, with subtypes (STs) that ... / Doutor

Orientador: Domingues Alves Meira / Banca: Alexandrina Sartori / Banca: Ricardo Sobhie Diaz / Banca: Fernando Lopes Gonçalves Júnior / Resumo: A aids e a hepatite C crônica são infecções caracterizadas por importante processo inflamatório contínuo, regulado por uma complexa interação entre citocinas. A persistência da atividade inflamatória crônica está intimamente relacionada com a progressão da patogênese da aids, bem como na indução de fibrose na hepatite C. Com o objetivo de avaliar o padrão de citocinas na infecção pelo HIV e na hepatite C crônica, as citocinas IL-2, IL-4, IL-10, TNF-α, INF-γ, TGF-β foram dosadas por Elisa e RT-PCR em cinco grupos: pacientes coinfectados pelo HIV/VHC (n=22), monoinfectados pelo HIV com supressão virológica pelo tratamento, e sem supressão virológica (n=17), monoinfectados pelo VHC (n=22) e um grupo controle composto por indivíduos doadores de sangue (n=10). IL-4 e IL-10 estiveram aumentadas consistentemente nos quatro grupos de estudo, determinando predomínio do perfil Th-2. INF-γ, TNF-α e TGF-β estiveram aumentados apenas nos grupos com infecção pelo VHC, com ou sem coinfecção pelo HIV. No grupo de monoinfectados pelo HIV com supressão virológica, a IL-2 dosada por RT-RCR esteve aumentada, porém os níveis séricos dosados por Elisa estavam normais. A alta produção de citocinas pró-inflamatórias INF-γ, TNF-α e TGF-β nos dois grupos de pacientes com infecção pelo VHC refletem o processo progressivo de acúmulo de inflamação e fibrose hepática. Já o predomínio de IL-4 e IL-10 em todos os grupos, citocinas ligadas ao perfil Th-2, demonstram a incapacidade de produção de uma resposta citotóxica Th-1, perpetuando a infecção e a inflamação crônica, mesmo naqueles indivíduos com supressão virológica pelo tratamento. Além de drogas antivirais, novos tratamentos imunomoduladores têm sido propostos para a erradicação viral, ou a interrupção das lesões causadas pelo estado inflamatório crônico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Both AIDS and chronic hepatitis C (HCV) are characterized by continuous inflammatory process, regulated by a complex interaction between cytokines. The persistence of chronic inflammatory activity is closely related to the progression of the pathogenesis of AIDS, as well as the induction of fibrosis in HCV. In order to analyze the role of cytokines in HIV/HCV coinfection and the fibrosis progression, IL-2, IL-4, IL-10, TNF- α, INF-γ, TGF-β were measured by ELISA and RT -PCR in five groups: HIV/HCV coinfected patients (n = 22), HCV monoinfected patients (n = 22), HIV monoinfected patients with and without virological suppression (n = 17) and a control group composed by blood donors (n = 10). Hepatic biopsy and METAVIR classification were performed in all HCV patients (n=44). The baseline characteristics (sex, age and race) of all groups were similar. No correlations were found between cytokines and hepatic fibrosis. IL-4 and IL-10 were consistently increased in the four study groups, findings associated to a Th-2 profile. INF- γ, TNF-α and TGF-β were increased only in groups with HCV infection. In the group of HIV monoinfected patients with virological suppression, IL-2 measured by RT-RCR was increased, but serum levels measured by ELISA were normal. The high production of proinflammatory cytokines INF-γ, TNF-α and TGF-β in two groups of patients with HCV infection reflect the gradual process of inflammation and liver fibrosis. The predominance of IL-4 and IL-10 in all study groups demonstrates an inability to promote a cytotoxic Th-1 response. Even in HIV monoinfected patients with virological suppression with increased IL-2 expression, Th-2 cytokines were the predominant, perpetuating the chronic inflammation. In addition to antiviral drugs, new immunomodulatory treatments have been proposed... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Dominick Jesus (dominickdejesus@hotmail.com) on 2016-02-11T17:09:15Z No. of bitstreams: 2 Tese_Julio Tóta da Silva.pdf: 3844180 bytes, checksum: 4ce38df7c976848baefc4aa3211e0eec (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-11T17:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Julio Tóta da Silva.pdf: 3844180 bytes, checksum: 4ce38df7c976848baefc4aa3211e0eec (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2009-10-20 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Horizontal and vertical CO 2 fluxes and gradients were obtained in an Amazon tropical rain forest, the Tapajós National Forest Reserve (FLONA-Tapajós - 54 o 58‟W, 2 o 51‟S). Two observational campaigns in 2003 and 2004 were conducted to describe subcanopy flows, clarify their relationship to winds above the forest, and estimate how they may transport CO 2 horizontally. It is now recognized that subcanopy transport of respired CO 2 is missed by budgets that rely only on single point Eddy Covariance measurements, with the error being most important under nocturnal calm conditions. We tested the hypothesis that horizontal mean transport, not previously measured in tropical forests, may account for the missing CO 2 in such conditions. A subcanopy network of wind and CO 2 sensors was installed. Significant horizontal transport of CO 2 was observed in the lowest 10m of the canopy. Results indicate that CO 2 advection accounted for 73% and 71%, respectively of the carbon budget deficit (difference between total ecosystem respiration and respective eddy flux tower measured) for all calm nights evaluated during dry and wet periods. We found that horizontal advection was significant to the canopy CO 2 budget even for conditions with the above-canopy friction velocity higher than commonly used thresholds (u * correction). On the moderate complex terrain cover by dense tropical Amazon rainforest (Reserva Biológica do Cuieiras – ZF2 - 02◦36′17.1′′S, 60◦12′24.5′′W) subcanopy horizontal and vertical gradients of the air temperature, CO 2 concentration and wind field were measured for dry and wet periods in 2006. We tested the hypothesis that horizontal drainage flow over this study area is significant and it can affect the interpretation of the high carbon uptake reported by previous works. A similar experimental design to the one by Tota et al. (2008) was used with subcanopy network of wind, air temperature and CO 2 sensors above and below the forest canopy. It was observed a persistent and systematic subcanopy nighttime upsloping (positive buoyancy) and daytime downsloping (negative buoyancy) flow pattern on the moderate slope (~12%) area. Above canopy (38 m) on the slope area was also observed a downward motion indicating vertical convergence and correspondent horizontal divergence into the valley area direction. It was observed that the micro-circulations above canopy were driven mainly by the balancing pressure and buoyancy forces and that in subcanopy was driven similar physical mechanisms. The results also indicated that the horizontal and vertical scalar gradients (e.g. CO 2 ) were modulated by these micro-circulations above and below canopy, suggesting that advection estimates using the previous experimental approach is not appropriate due to the tri- dimensional nature of the vertical and horizontal transport locally. / Fluxos horizontais e verticais de CO 2 foram feitos na floresta tropical na Amazônia dentro da Reserva de Floresta Nacional do Tapajós (FLONA-Tapajós - 54 ̊58‟W, 2 ̊51‟S). Duas campanhas de medidas observacionais foram conduzidas em 2003 e 2004 para descrever o escoamento abaixo do dossel, determinar sua relação com o vento acima da floresta, e estimar como este escoamento transporta CO 2 horizontalmente. Atualmente já está reconhecido que o transporte horizontal de CO 2 respirado abaixo da floresta não está representado pelo balanço obtido somente em um ponto de medida nas torres de fluxos (Eddy Covariance - EC), com erros mais significativos sob condições de noites calmas. Neste trabalho testamos a hipótese de que o transporte horizontal médio, anteriormente não medido em florestas tropicais, possa representar a quantidade de CO 2 respirado destas condições. Foi instalada uma rede de sensores de vento e CO 2 abaixo da vegetação. Um significante transporte horizontal de CO 2 foi observado nos primeiros 10 metros da floresta. Os resultados indicaram que a advecção de CO 2 , para todas as noites calmas estudadas, representou 73 e 71% do déficit noturno, definido pela diferença entre a respiração total do ecossistema (medida ecológica) e o fluxo medido pelo sistema EC na torre de fluxo, durante as estações seca e chuvosa, respectivamente. Foi também encontrado que a advecção horizontal de CO 2 noturna é igualmente importante, tanto para condições de baixos níveis de turbulência como para aquelas com altos valores de velocidade de fricção (nível de turbulência), sendo estes limiares comumente usados para correções dos fluxos noturnos (correção por u * ). Sobre uma área de terreno complexa coberta por floresta tropical densa (Reserva Biológica do Cuieiras – ZF2 - 02◦36′17.1′′S, 60◦12′24.5′′W) foram medidos gradientes horizontais e verticais de temperatura do ar, concentrações de CO 2 e o campo de vento durante as estações seca e chuvosa de 2006. Foi testada a hipótese de que escoamento de drenagem horizontal sobre a área de estudo é significativa e pode afetar a interpretação das altas taxas de absorção de carbono reportadas por trabalhos anteriores. Um experimento de campo similar ao desenvolvido por Tóta et al. (2008) foi usado, incluindo uma rede de sensores de vento, temperatura do ar e concentração de CO 2 , acima e abaixo da floresta. Foi observado um padrão de escoamento abaixo da floresta, persistente e sistemático, sobre uma área de encosta de moderada inclinação (~12%), subindo durante a noite (associada com flutuabilidade positiva) e descendo durante o dia (flutuabilidade negativa). Acima da floresta (38m) sobre a mesma área de encosta foi também observado um movimento vertical descendente indicando convergência vertical e correspondente divergência horizontal em direção ao centro do vale próximo a torre de medida. Foi observado que as micro-circulações acima da floresta foram dirigidas pelo balanço entre as forças gradiente de pressão e de flutuabilidade (buoyancy), e abaixo da floresta também foram dirigidas pelo mesmo mecanismo físico. Os resultados também indicaram que os gradientes horizontais e verticais de CO2 foram modulados pelas micro- circulações acima e abaixo da vegetação, sugerindo que as estimativas da advecção usando a estratégia experimental anterior não são apropriadas devido a natureza tri-dimensional do transporte horizontal e vertical do local.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-06-19T13:53:15Z No. of bitstreams: 2 2016_10_18_Dissertação_LuizaCosme.pdf: 1416222 bytes, checksum: 54f85e213133bb0455bb2a8d4098f181 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-19T13:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 2016_10_18_Dissertação_LuizaCosme.pdf: 1416222 bytes, checksum: 54f85e213133bb0455bb2a8d4098f181 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-05-31 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Environmental filters act directly on the distribution and composition of species. However, it is not known how soil and belowground hydric conditions are related to hydraulic characteristics of the xylem, branches and of the whole plant on a local scale. We examined wood density and anatomy, height, leaf area, specific leaf area, and the leaf area:sapwood area ratio at the branch level in valleys and plateaus of the terra-firme forest in Central Amazonia. These environments present contrasting table water depths and soil textures. We measure 20 traits related to branches, stem, and whole plant in 28 congeneric species pairs from 12 genera, each containing one valley and one plateau species. Species associated with the plateaus or valleys showed trait differences that indicate distinct investments in prevention against hydraulic failure and driving efficiency, respectively. On plateaus, species had higher wood density, lower averages of vessel size and hydraulic diameter of the vessel, smaller stem sapwood area and smaller specific leaf area. Some correlations between traits change according to the contrasting environmental conditions, demonstrating that species have different investments in traits according to the water conditions in the soil. The maximum adult stature in contrast environments was associated with different investing in conductivity efficiency through the xylem anatomy.We conclude that even in a fine scale, with few meters separating contrasting soil texture and water table depth conditions, environmental filters may impose ecological restrictions on trees that could explain species complementary distribution in Central Amazonia. These filter may be stronger in phylogenetically closely related species, which show more similarities and compete for the same resources. Thus, contrasting soil texture and water table depth conditions may be important determinants of species composition and diversity . Thus, we suggest that hydraulic attributes and their relationships with the environment must be better understood, especially on a local level. / Filtros ambientais atuam diretamente sobre a distribuição e composição de espécies. No entanto, não se sabe como solo e as condições hídricas abaixo do solo estão relacionados às características hidráulicas do xilema. Nós examinamos a densidade da madeira e anatomia da madeira, altura, área foliar, área foliar específica e a razão entre área foliar:área de xilema ativo no nível do ramo em espécies de árvore que ocorrem no baixio e platôs em uma floresta de terra-firme. Esses ambientes apresentam diferenças na profundidade do lençol freático e textura do solo. Nós medimos 20 traços funcionais em 28 pares de espécies congenéricas de 12 gêneros. Cada par com uma espécie associada a baixio e uma espécie associada platô. Espécies associadas aos platô ou baixios mostraram diferenças que indicam investimentos distintos na prevenção contra a falha hidráulica e eficiência de condução, respectivamente. Em platôs, as espécies apresentaram maior densidade da madeira, as médias mais baixas de diâmetro do vaso e diâmetro hidráulico do vaso, menor área de xilema ativo no caule e menor área foliar específica. A relação entre alguns atributos se alterou nas condições ambientais contrastantes, e espécies de diferentes alturas nos diferentes ambientes parecem investir em eficiencia e segurança hidráulica de maneiras distintas. Concluímos que mesmo em uma escala fina, com poucos metros separando ambientes com condições contrastantes de textura do solo e profundidade do lençol freático, filtros ambientais podem impor restrições ecológicas em árvores que poderiam explicar espécies de distribuição complementar na Amazônia Central. Estas restrições podem ser mais fortes em espécies filogeneticamente relacionadas, que mostram mais semelhanças e competem pelos mesmos recursos. Sugerimos que os atributos hidráulicos e suas relações com o meio ambiente devem ser melhor compreendidos, especialmente a nível local.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-08-08T19:51:07Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_AnaCarlaFreitas.pdf: 2090774 bytes, checksum: be2b419e3d7462ecf5fd4bf09cc6ea32 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T19:51:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_AnaCarlaFreitas.pdf: 2090774 bytes, checksum: be2b419e3d7462ecf5fd4bf09cc6ea32 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2013-06-12 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The growing concern with the increasing concentrations of greenhouse gases in the atmosphere and the resulting global warming has led the scientific community to question the role of soils as a source or sink of carbon. Due to the importance of estimates of carbon stocks in the soil and need for methods, reliable and capable of auditing, to estimate soil carbon stocks, this study aimed to understand how the system sampling influence on the estimates as sampling effort required for the determination of carbon stock and from this suggest equations for estimating the carbon stock in the soil depth. The study was conducted at the Experimental Station of Tropical Forestry of the National Institute for Amazon Research in Manaus region. Was collected from 90 sampling units distributed systematically in 40 hectares of primary forest, at 0-5, 5-10,10-20, 20- 30, 30-40, 40-50, 50-75 and 75 - 100 cm. Granulometry or texture analysis and soil density, quantification of carbon in the soil and subsequent calculation of carbon stock in the soil. The statistic used was ANOVA and post hoc Tukey analysis correlation and simple linear regression. The texture along the topographic gradient was very sandy loam plateau until the shoal. There was a decrease in carbon content with increasing depth and the opposite occurred that the soil density increased with depth. The plateau had the highest carbon content and low bulk density, while the shoal with the lowest carbon content and soil density. The plateau has a carbon stock of 98.14 ± 4.05 Mg C.ha-1, on the slope the stock was 92.64 ± 9.02 Mg C.ha-1, in the shallows stock was 65.52 ± 11.46 Mg C.ha-1 and considering the total area of the carbon stock was 92.75 ± 4.40 MgC.ha-1. It was observed that in areas of high topoghraphy variability, with different contours and soil types, systematic sampling was more efficient, with a lower sampling effort, contrasting with that observed in the stratified sampling suggests that a greater sampling effort, which can more difficult and expensive to collect. The equations for estimating the carbon stock in depth were adjusted for total area, without stratification and noted the need to collect in the lower layers when you want to know the stock at depth. The sampling plan for collecting soil in Central Amazonia, is suggested based on a systematic sampling, collecting in the 0-20 cm or 0- 40 cm, since these layers were highly correlated with the uncertainty and lower layers below and provided the best fit of equations to estimate the carbon stock in depth. / A crescente preocupação com o aumento das concentrações de gases do efeito estufa na atmosfera e o consequente aquecimento global, levou a comunidade científica a se questionar sobre o papel dos solos como fonte ou sumidouro de carbono. Devido à importância das estimativas do estoque de carbono no solo e a necessidade de dispor de métodos, confiáveis e passíveis de auditagem, para estimar os estoques de carbono do solo, este trabalho teve o objetivo de testar como o sistema de amostragem influencia nas estimativas assim como o esforço amostral necessário para determinação do estoque de carbono e a partir disso sugerir equações para estimar o estoque de carbono no solo em profundidade. O trabalho foi desenvolvido na Estação Experimental de Manejo Florestal do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, na região de Manaus. Coletou-se 90 unidades amostrais distribuídas de forma sistemática em 40 ha de floresta primária, nas profundidades de 0-5, 5-10,10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-75 e 75-100 cm. Realizou-se análise granulométrica e densidade do solo, quantificação do teor de carbono no solo e posterior cálculo do estoque de carbono do solo. A estatística utilizada foi ANOVA e teste post hoc de Tukey, análises de correlação e regressão linear simples. A textura, ao longo do gradiente topográfico, foi de muito argilosa no platô até arenosa no baixio. Houve uma redução no teor de carbono com o aumento da profundidade e o contrario ocorreu para a densidade que aumentou com a profundidade. O platô apresentou o maior teor de carbono e a menor densidade do solo, enquanto que o baixio apresentou o menor teor de carbono e a maior densidade do solo. O platô possui um estoque de carbono de 98,14±4,05 MgC.ha-1, na vertente o estoque foi de 92,64±9,02 MgC.ha-1, no baixio o estoque foi de 65,52±11,46 MgC.ha-1 e considerando a área total o estoque de carbono foi de 92,75±4,40 MgC.ha-1. Observou-se que em áreas de alta variabilidade, com diferentes relevos e tipos de solo, a amostragem sistemática mostrou-se mais eficiente, apresentando um menor esforço amostral, contrastando com o observado na amostragem estratificada que sugere um maior esforço amostral, o que pode dificultar e encarecer a coleta. As equações para estimar o estoque de carbono em profundidade foram ajustadas para área total, sem estratificações e observou-se a necessidade de coletar em camadas inferiores quando se deseja conhecer o estoque em profundidade. O plano amostral, para coleta de solo na Amazônia Central, está baseado em uma amostragem sistemática, coletando-se na camada 0-20 cm ou 0-40 cm, uma vez que essas camadas apresentaram altas correlações e menores incertezas com as camadas mais inferiores e proporcionaram os melhores ajustes de equações para estimar o estoque de carbono em profundidade.

Water will become increasingly scarce in the 21st century. Agriculture dominates anthropogenic water use and accounts for about 70% of water withdrawals globally. Unique challenges face tropical small-plot agricultural water management that differs from region to region. This dissertation examines two challenges facing tropical small-plot agriculture. Chapter 2 uses an experimental trial in Western Tanzania to create a unique longitudinal dataset of crop water stress measured over the growing season. The trial tests the effect of seed variety and fertilizer treatment on crop water stress over the growing season and during dry spells. Results demonstrate that hybrid varieties yield significantly more than the locally adapted traditional variety because they are better able to access nutrients and have better stomatal regulation over dry spells. Chapters 3 and 4 shift the focus to India. Chapter 3 characterizes the inter-annual dynamics of anthropogenic water stress across the Central Indian Highlands (CIH), while Chapter 4 examines the hydrological impacts of increasing forest cover on regional water supply and its implications for sustainable irrigation as well as food production. Within Chapter 3, I use extensive data sourced from the Indian government to spatially characterize water demand over the past decade by spatially mapping multiple waves of the Minor Irrigation Scheme Census and Livestock Census collected at the household level, along with monthly power generation datasets. The patio-temporal water demand data is coupled with remotely sensed precipitation and evapotranspiration data to force a customized Sacramento Soil Moisture Accounting Model that computes water supply. Finally, I developed a Groundwater Supply Stress Index to account for the impact of irrigation groundwater withdrawals over the course of the year. Chapter 3 finds that 70% of CIH is water-stressed during some portion of the year and that irrigation makes up approximately 95% of anthropogenic water withdrawals. Chapter 4 extends the findings of chapter 3 in utilizing the infiltration-evapotranspiration trade-off hypothesis to understand the impact of converting croplands to forest on groundwater recharge within the CIH. In this Chapter, I collected and analyzed field data on field-saturated hydraulic conductivity to find that forested land has significantly higher infiltration rates than croplands. These finding are then included in a Spatial Processes in Hydrology model to simulate intra-annual hydrological dynamics of current forest cover versus a forest cover increased to 30% within the river basins of the CIH. Increased forest cover is one of India’s Nationally Determined Commitments at COP21 within the Mission to Green India with a stated aim of improving landscape hydrological functioning. I demonstrate that forest cover increase has the potential to increase groundwater recharge, which could be used to irrigate a second growing season and help offset the loss of cropland through conversion to forest. Collectively, these three chapters harness multiple sources of data and leverage a wide array of innovative methods at multiple scales to shed light on important water management issues faced by small-plot agriculture in the tropics and on opportunities for better agricultural water resource management across two continents.