Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2200.pdf: 10791536 bytes, checksum: b6e0bb5ddedaa9d93d62362f66b60224 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The relationship between functional morphology of the gills, osmoregulatory physiology, and habitats of the freshwater stingrays (family Potamotrygonidae) was investigated. Potamotrygonid gills have a rather unique external and internal anatomy and organization compared with other marine and/or euryhaline rays. The filaments on the hemibranchs are usually longer and numerous in the second arch. A protuberance was observed on the leading edge of the filaments. The epithelium that covers the gill filaments and lamellae is composed primarily of pavement cells (PVCs), mucous cells (MCs) and chloride cells (CCs). The PVCs showed PAS-positive reactivity. In addition, studies using transmission electron microscopy (TEM) indicate that PVCs possess subapical secretory granules or vesicles that contain mucous material. Large mucous cells were observed with Alcian blue and PAS reaction suggesting the presence of acid and neutral mucopolysaccharides, respectively. Particular attention was focused on the chloride cells. Na+/K+ -ATPase-rich cells (chloride cell, CC-NKA) were frequently found on the trailing edge and in the interlamellar spaces. They were also found on the lamellae, although generally towards the base. The number of CC-NKA and Na+/K+ -ATPase activity were greatest in arch IV compared with the other branchial arches. The basolateral membrane of the chloride cell does has moderate infoldings, and they are likely the site of Na+/K+ -ATPase activity. A surprising result was observed in Potamotrygon sp., in which chloride cells were arranged in large groups in the interlamellar region, not observed in other potamotrygonid species. This multicellular complex of chloride cell is certainly unusual, and may provide a micro-environment suitable to ion uptake from the acidic and ion-poor water of the Rio Negro basin. Potamotrygonid stingrays exhibit typical teleostean body fluid chemistry. These results were analyzed based on the organism-environment interaction. Amazonian rivers, such as Rio Amazonas, Rio Negro, and Rio Tapajós are spatially heterogeneous in their physical and chemical features. In this regard, it is apparent that some distribution patterns of the family Potamotrygonidae may be related to the type of water (e.g white, black and clearwater). The hydrographic barrier hypothesis was tested in Potamotrygon sp. In this ray, plasma [Na+], [Cl-], osmolality and kidney Na+/K+ -ATPase activity decreased after acclimatization to water of the Rio Branco compared to Rio Negro-acclimatized animals. These findings suggest that whitewater-associated changes on the ion and plasma osmolality are due to reduction in the renal Na+/K+ -ATPase activity resulting in an ion loss to the environment. In our biogeographic scenario, some water types may act as an expressive hydrographic barrier for the isolation of endemic potamotrygonid species. On the other hand, Paratrygon aiereba, a widespread stingray that lives in white, clear and blackwaters in the Amazon basin exhibited some physiological differences related to the aquatic environment. Plasma osmolality, urea and ion concentration were higher in whitewater, as compared to blackwater rays. This fact may be explained as an example of phenotypic plasticity, usually expressed in aquatic animals in environments with different aquatic compositions. / Foram analisadas as relações entre a morfologia funcional das brânquias, fisiologia osmorregulatória e habitats das arraias de água doce da família Potamotrygonidae. A organização geral das brânquias dos potamotrigonídeos é semelhante aos demais elasmobrânquios. As hemibrânquias dos potamotrigonídeos possuem entre 74 a 103 filamentos. Em cada filamento observa-se uma protuberância, cujo epitélio é constituído pelas mesmas células diferenciadas que revestem os filamentos e as lamelas dos demais elasmobrânquios: células pavimentosas, células mucosas e células cloreto. As células pavimentosas (CPVs) são PAS-positivas evidenciando a síntese de mucosubstâncias neutras. Estudos em microscopia eletrônica de transmissão (MET) evidenciam a presença de pequenas vesículas subapicais contendo material electrondenso nas CPVs. As células mucosas são grandes e possuem reação Alcian blue e PAS-positivas sugerindo produção de mucosubstâncias ácidas e neutras, respectivamente. As células cloreto imuno-positivas para a Na+/K+-ATPase (CC-NKA) são mais freqüentemente nos espaços interlamelares principalmente no 4º arco branquial. A intensa imunomarcação na periferia citoplasmática das CCs-NKA e os estudos em MET demonstram a presença de moderadas invaginações na região basolateral das células cloreto. Em Potamotrygon sp. (≈arraia cururu, espécie nova) as CCs-NKA agrupam-se em complexos multicelulares, os quais podem ser importantes sítios para absorção de íons a partir de um ambiente extremamente ácido e pobre em sais, como as águas do Rio Negro. As concentrações dos íons e uréia nos compartimentos corporais suportam a semelhança entre o sangue dos potamotrigonídeos e dos teleósteos de água doce. Estes resultados foram analisados com base na natureza da interação organismo-ambiente dos potamotrigonídeos, pois muitos dos rios amazônicos (Amazonas, Negro e Tapajós) são espacialmente heterogêneos do ponto de vista físico-quimico devido às suas origens geológicas. Sugere-se que os padrões de distribuição das arraias de água doce podem estar associados ao tipo água (branca, preta e clara). Com base nas diferenças físicas e químicas entre os rios, a hipótese da barreira hidrográfica foi testada em Potamotrygon sp., uma espécie endêmica do Rio Negro. Esta arraia quando exposta às águas do Rio Branco apresenta redução significativa nas [Na+], [Cl-], osmolalidade e atividade da Na+/K+-ATPase renal. A redução na NKA renal pode ter provocado a perda desnecessária de íons, e consequentemente uma falha nos processos osmorregulatórios. No contexto biogeográfico, explorar um ambiente que impõe limites fisiológicos poderá se tornar uma barreira geográfica para a distribuição dessa espécie. Por outro lado, exemplares de Paratrygon aiereba coletados no Rio Negro e Rio Solimões/Amazonas sugerem a presença de estratégias diferenciais (plasticidade fenotípica) para adaptação em diferentes habitats, os quais incluem ajustes osmorregulatórios de acordo com as características físicas e químicas da água.

A bacia hidrográfica da Amazônia ocupa cerca de 40% do território brasileiro e possui mais de 60% de toda a disponibilidade hídrica do País. Os recursos hídricos desta região, abundantes e até hoje pouco explorados, constituem um patrimônio nacional para o qual a nação brasileira não pode voltar as costas. Além das mudanças nos usos e coberturas do solos, diversas hidroelétricas tem sua implantação planejadas em vários rios da região, entres os quais o rio Teles Pires, no Mato Grosso. Pouco se sabe sobre as características químicas, variações sazonais das mesmas e sobre a biogeoquímica de muitos dos rios que compõe a bacia Amazônica. Para sanar esta lacuna de nosso conhecimento, estabeleceu-se uma rede de monitoramento contínuo em diversos curso d\'água, onde as condições logísticas e de pessoal permitiram, dentro da chamada Rede Beija-Rio. Este é um grande esforço multi-institucional para entender o funcionamento da bacia Amazônica. Neste trabalho apresentamos alguns dos aspectos deste estudo particulares aos rios Teles Pires e Cristalino, no estado do Mato Grosso, nas cercanias do município de Alta Floresta. Observou-se que a variabilidade sazonal no regime de precipitação resulta em variações significativas das vazões em ambos os rios, mas com conseqüências na qualidade das águas nem sempre idênticas. Em termos da composição química, o aumento da vazão é acompanhado, no rio Teles Pires de um incremento na quantidade de sais dissolvido, ao passo que no rio Cristalino observa-se o contrário. Este fato, associado a uma predominância de cálcio e à presença de sulfato nas águas do último, indicam uma importância relativamente maior do intemperismo de rochas calcáreas, ao passo que no rio Teles Pires a lixiviação dos solos pela chuva acarreta um predomínio de sódio. Entretanto, no que tange às variações sazonais das concentrações de oxigênio dissolvido, carbono orgânico e inorgânico dissolvidos, sedimentos em suspensão e no pH, ambos os sistemas apresentam respostas idênticas ao aumento da descarga. Tal comportamento tem sido observado em outros rios que compõe a rede Beija-Rio, indicando que, apesar do controle da composição química das águas da bacia Amazônica ter distintas origens, parâmetros mais relacionados com a atividade biótica, como carbono orgânico e oxigênio dissolvido, apresentam padrão único, independentemente da origem química das águas. Pode-se deduzir, mesmo que este não seja enfoque deste trabalho, que a biota que depende destes sistemas (como peixes, por exemplo) esteja adaptada a estas condições específicas. Esta característica fundamental do funcionamento destes sistemas fluviais deve ser melhor compreendida e incorporada aos planos de uso e manejo destes recursos que, apesar de ainda abundantes, podem vir a ser rapidamente esgotados com a adoção de práticas inadequadas e/ou insustentáveis. / The Amazon basin occupies around 40% of the brazilian territory and contains more than 60% of the water resources of the country. Abundant and yet little exploited region water resources constitute a national treasure to which the nation can not turn its back. Besides changes in land use/cover, several hydroelectrical plants are planned for rivers in the region, among which the Teles Pires, in Mato Grosso. Little is known about the chemistry and its seasonal variations of many of the rivers in the basin. To supply more information in this regard, a sampling network was established in rivers where logistical and human resources conditions were available, within the so-called Beija-Rio network. This is a large multi-institutional effort to understand the functioning of the Amazon basin. In this study we present some aspects of this study particular to rivers Teles Pires and Cristalino, in the state of Mato Grosso, near the city of Alta Floresta. We observed that seasonal changes in precipitation result in significant variations in discharge for both rivers, but with consequences in water quality that no always identical. Regarding chemical composition discharge increases at the Teles Pires are followed by increases in solute amounts, whereas at the Cristalino the opposite occurs. This fact, associated with the predominance of calcium and with the presence of sulfate in the latter, indicate a relatively more important role of carbonate weathering, whereas at the Teles Pires flushing of soils by rain result in a predominance of sodium. However, in relation to seasonal variations in dissolved oxygen, dissolved organic and inorganic carbon concentrations, suspended sediments and pH, both rivers show identical responses to increased discharges. Such behavior has been observed in several other rivers of the Beija-Rio network, indicating that although the chemical composition of amazonian rivers might have distinct sources, parameters controlled by biotic processes, such as organic carbon and dissolved oxygen, show common patterns, independently of chemical nature of the waters. Although this is not the focus of this work, we can deduce that life forms that feed on this system (such as fish) are adapted to such environmental conditions. These fundamental characteristics of the functioning of these fluvial systems should be better understood and incorporated into use and management plans for these systems which, although still abundant, might become scarce rapidly as a result of inadequate or unsustainable practices.

As concentrações do gás óxido nitroso (N2O), um importante agente do efeito estufa, têm aumentado significativamente nos últimos cem anos. As razões para este aumento atmosférico de N2O se encontram parcialmente inexplicadas e esta lacuna ainda é mais grave em relação aos ambientes aquáticos. Este trabalho teve como objetivo quantificar os fluxos de N2O entre a atmosfera e as águas de alguns rios da Bacia Amazônica. As áreas de estudo estão localizadas na Amazônia Brasileira, nos estados de Rondônia e Amazonas. Os rios foram amostrados mensalmente, entre setembro de 2005 e fevereiro de 2006. A água dos rios foi coletada por meio de bombas de imersão, no meio do canal, a 60% da profundidade total, contada a partir da superfície. Para evitar o contato com o ar, as amostras eram colocadas em frascos de 2 L preenchidos com 60 mL de N2 . O método denominado headspace foi utilizado a fim de equilibrar o N2O dissolvido com o N2. Para transporte ao laboratório, 25 mL do gás resultante eram transferidos para dentro de frascos de penicilina selados. Amostras do ar atmosférico foram coletadas cerca de um metro acima da água e estocadas da mesma maneira. As concentrações de N2O foram quantificadas por cromatografia gasosa, em equipamento Shimadzu GC-14. Para calcular o fluxo evasivo do N2O utilizou-se o modelo teórico de fluxo difusivo. Em um setor da bacia do rio Ji-Paraná (até o município de Ji-Paraná), com uma área de drenagem de 32.793 km2, observaram-se fluxos de N2O anuais de 0,33.105 mol, resultando em uma emissão para a atmosfera de cerca de 0,46Mg N.ano-1. No rio Negro, com uma área de drenagem de 69.6808 km2, os fluxos anuais de N2O foram da ordem de 3,32.105 mol N2O, e a emissão de N para atmosfera de 4,64 Mg.ano-1. Nos 2.147.736 km2 da bacia do rio Solimões estes valores foram de 4,05.105 mol N2O.ano-1 e cerca de 5,67 MgN.ano-1, respectivamente. Comparados ao transporte de N pela descarga, estes valores representam uma fração muito pequena do ciclo deste elemento nas bacias de drenagem destes rios. / The concentrations of nitrous oxide (N2O), an important component of the greenhouse effect, have significantly increased in the last hundred years. The reasons for this atmospheric increase in N2O are still partially not explained and this uncertainty is worse in relation to aquatic environments. The objective of this study was to quantify fluxes of N2O from rivers of the Amazon to the atmosphere. The studied area is located in the Brazilian Amazon, in the states of Rondônia and Amazonas. The rivers were monthly sampled from September 2005 to February 2007. River water was collected with immersion pumps, lowered in the middle of the channel to 60% of total depth. To avoid contact with air, water was pumped into a 2 L graduated cylinder, from which the samples were taken with a 60 mL syringe pre-filled with N2. A headspace metodology was used to equilibrate the dissolved N2O with N2, within the syringe. The resulting gas sample was stored in evacuated and sealed 25 mL vials. Atmospheric samples were taken from one meter above the water column and stored the same way. N2O concentrations were determined within 15 days of collection on a Shimadzu GC-14 ?Green House Analyzer?. A theoretical diffusive flux model was used to calcule N2O fluxes. At the sector of the Ji-Paraná river basin constrained upstream from the county of Ji- Paraná, with an area of 32,793 km2, annual fluxes of N2O were on the order of 0.33 mol.year-1, which resulted in an emission to the atmosphere of 0.46 MgN.year-1. In the Negro basin, which encompasses an area of 69,6808 km2, fluxes were an order of magnitude higher, 3.33.105 mol.N2O.year-1, resulting in an annual emission of 4.64 MgN. At the 2,147,736 km2 of the Solimões basin, these values were, respectively 4.05.105 mol N2O and 5.67 MgN.year-1. Compared to the values of N exported in discharge, these fluxes constitute a small fraction of the nitrogen cycle in these basins.

A variabilidade climática é um objeto característico da Geografia já que anomalias positivas ou negativas de seus elementos, principalmente precipitação e temperatura, podem afetar de forma significativa a vida da população atingida. Na presente pesquisa, a variabilidade da vazão na bacia amazônica brasileira para o período de 1976 a 2010 é estudada por meio de técnicas estatísticas, tais como correlação linear, regressão linear simples e múltipla, análise de agrupamento e análise de ondeletas. Campos de componentes atmosféricos são apresentados para a compreensão da circulação atmosférica anômala que leva a anomalias de vazão. O objetivo é compreender com mais profundidade possíveis associações entre a variabilidade da vazão fluvial e da temperatura da superfície do mar, TSM, em regiões oceânicas específicas, reconhecendo-se para isso o acoplamento oceano-atmosfera que modula a variabilidade climática global. Este estudo compreendeu o uso de dados de vazão e precipitação do sistema Hidroweb/ANA, dados de TSM, radiação de onda longa e vento do conjunto de dados da Reanálise I, do NCEP/NCAR, e dados de precipitação do Global Precipitation Climatology Project, GPCP. A maior parte das análises considerou o tratamento de dados na escala mensal. O estudo verificou que há variabilidade espacial para a resposta da correlação linear entre a TSM e a vazão na bacia amazônica brasileira, verificada em cada uma das sub-regiões homogêneas definidas para esta pesquisa. Diferenças espaciais também foram verificadas nos resultados dos testes para tendência linear, identificando-se um padrão de tendência positiva da vazão na parte norte da bacia amazônica brasileira, e, negativa na porção sul. Sugere-se que a tendência negativa na porção sul esteja, em parte, associada à expansão das áreas agrícolas e, portanto, à intensificação do desmatamento. Cada uma das sub-regiões apresentou padrões espaciais de correlação linear diferenciados com os oceanos, mas, de forma geral, verifica-se que os eventos ENOS são importantes na definição da variabilidade da bacia amazônica, sendo mais efetivos nas anomalias de vazão das sub-regiões Norte, Amazonas-Foz e Sul, enquanto que a variabilidade da temperatura da superfície do mar no Atlântico Tropical Norte está bem associada à variabilidade da vazão nas sub-regiões Central e Oeste. A análise dos campos atmosféricos médios para anos caracterizados por ENOS neutros permitiu identificar que a sub-região Oeste apresentou resultados de influência de processos climáticos regionais que influenciaram anomalias positivas e negativas de vazão. Desta forma, a hipótese da tese de que, observando-se as particularidades de associação entre a temperatura da superfície do mar e a vazão fluvial para cada sub-região amazônica seria possível elaborar um modelo estocástico de previsão mais adequado a cada sub-região, sendo cada um mais apropriado a cada subregião, exprimindo maior acurácia e significância estatística, foi confirmada. Cada uma das sub-regiões consideradas apresenta intervalos de tempo preferenciais em que a correlação com a superfície dos oceanos é máxima. Assim, conclui-se que a bacia amazônica não pode ser considerada como um todo quanto à análise climática, já que foram confirmadas variabilidades espaciais de tendência linear dos dados de vazão, correlação entre vazão e precipitação e correlação com anomalias da temperatura da superfície do mar. / Climate variability is a characteristic object of geography, as positive or negative anomalies of its elements, especially precipitation and temperature may significantly affect the lives of the population. In this research, the variability of flow in the Brazilian Amazon basin for the period 1976-2010 is studied through statistical techniques such as linear correlation, simple and multiple linear regression, cluster analysis and wavelet analysis. Fields of atmospheric components are presented for comprehending the anomalous atmospheric circulation which leads to flow abnormalities. The objective is to understand more deeply possible associations between the variability of river flow and sea surface temperature, SST, in specific ocean regions, in order to recognize ocean-atmosphere coupling that modulates the global climate variability. This study has encompassed the use of flow and precipitation data of Hidroweb system/ANA, SST data, longwave radiation and wind of NCEP/NCAR Reanalysis I dataset, and precipitation data of Global Precipitation Climatology Project, GPCP. Most of the analyzes considered the treatment of data in the monthly scale. The study found that there is spatial variability to the response of the linear correlation between SST and the flow in the Brazilian Amazon basin seen in each one of the homogeneous subregions defined for this research. Spatial differences were also verified in the results of tests for linear trend, identifying a pattern of positive trend of the flow in the northern part of the Brazilian Amazon basin, and negative in the southern portion. It suggests that the negative trend in the southern portion is partly associated with the expansion of agricultural areas and therefore, the intensification of deforestation of forested areas. Each one of the subregions showed different spatial patterns of linear correlation with the oceans, but in general, ENSO events are important in defining the variability of the Amazon basin, being more effective in flow anomalies of North, Amazonas-Foz and South subregions, whereas the variability of sea surface temperature in the Tropical North Atlantic is well associated with the variability of flow in the Central and West subregions. The analysis of average atmospheric fields for years characterized by neutral ENSO was able to identify that the West subregion presented results of influence of regional climate processes which influenced anomalies of positive and negative flow. Thus, the hypothesis of the thesis that, by observing the association of the particularities between sea surface temperature and river flow for each Amazon subregion would be possible to develop a more appropriate stochastic model to each subregion, being each one more adequate to every subregion, expressing greater accuracy and statistical significance, was confirmed. Each one of the subregions considered presents preferential time intervals at which the correlation to the ocean surface is maximal. Therefore, it is concluded that the Amazon basin cannot be considered as a whole regarding its climate analysis, seeing that spatial variabilities of linear trend of flow data were confirmed, correlation between flow and precipitation and correlation with sea surface temperature anomalies.

Variabilidade climática é um sistema complexo gerado pela participação de diversos atores e sua atuação na dinâmica atmosférica, a (TSM) Temperatura da Superfície do Mar tem papel fundamental de influencia nas diversas características dos índices climáticos: Southern Hemisphere Anular Mode Index (SAM), Southern Oscillation Index (SOI), El Nino / Oscilação Sul (ENSO), (TNA) Tropical North Atlantic Index, (PDO) Pacific Decada Oscillation, North Atlantic Oscillation Index (NAO). Os Índices com variações climáticas e suas implicações, possuem um espectro de atuação e formação do clima, que se inicia nos macro-sistemas através de suas influências extraterrestres, pelos períodos de atividade solar e outros, que nos convidam a buscar um melhor entendimento sobre o clima e suas forças resultantes. Portanto essa é uma pesquisa simplista, procura demonstrar os entes envolvidos nos processos de variabilidade climática, realçando muito mais o papel dos oceanos e sua influencia de correlação sobre os regimes fluviométricos, estimando definir também a sua grande importância e um melhor entendimento do ciclo hidrológico da escala espaço-temporal na região da bacia Amazônica, partindo de uma leitura do sistema atmosférico e sua influencia dinâmica resultante sobre o ciclo hidrológico. A pesquisa adquiriu através da (ANA) Agencia Nacional de Águas os dados de vazão fluvial dos rios Solimões/Amazonas e Negro, e junto ao Earth System Research Laboratory Physical Sciences Division da NOAA, foram adquiridos os valores de TSM e Índices climáticos, já para os dados de precipitação foram solicitados junto Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE). Todos estes dados foram tratados em processamento no Software GrADS e ainda compilados em FORTRAN, para a analise estatística através de (R) Analise e Planejamento de Experimentos, para fornecer os dados de correlação linear, Test-t e regressão linear com o objetivo de sustentar e apoiar a analise dos resultados que possam prognosticar a partir da defasagem entre as variáveis TSM e o comportamento resultante da vazão fluvial. / Climate variability is a complex system generated by the participation of various actors and their role in atmospheric dynamics, the Sea Surface Temperature(SST) plays a key role in influencing the several features of the climate indexes: Southern Hemisphere Cancel Index Mode (SAM), Southern Oscillation Index (SOI), El Nino / Southern Oscillation (ENSO), (TNA) Tropical North Atlantic Index (PDO) Pacific Decade Oscillation, North Atlantic Oscillation Index (NAO). The climate changes indexes and their implications have a spectrum in the activity and formation of the climate, which begins in macro-systems through their extraterrestrial influences, during periods of solar activity and others, who urges us to search a better understanding of the climate and its resultant forces. Therefore, this is a simplistic research, seeking to show the entities involved in the climate variability processes, emphasizing much more the role of the oceans and its influence on the fluvial routines correlation, and estimating also define a major and also a better understanding of the hydrological cycle spatiotemporal scale in the region of the Amazon basin, starting from a reading of the atmospheric system and its resulting dynamic influence on the hydrological cycle, acquired through this research (ANA) National Water Agency data flow of the rivers Solimões / Amazonas and Negro River, and with the Earth System Research Laboratory - Physical Sciences Division of NOAA, which acquired values of SST and climate indexes. The precipitation data was requested from Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC / INPE). All these data were processed in the processing software GrADS and also compiled in FORTRAN for statistical analysis using (R) - Analysis and Design of Experiments, to provide data for linear correlation, T-test and linear regression in order to sustain and support the analysis of the results which could predict from the discrepancy between the SST variables and the resulting conduct of river flow.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-26T17:27:20Z No. of bitstreams: 1 TeseKAniceto.pdf: 7215824 bytes, checksum: b930fcc52874c9e437f1d692f113bde8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-26T17:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseKAniceto.pdf: 7215824 bytes, checksum: b930fcc52874c9e437f1d692f113bde8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / As variações paleohidrológicas pelas quais passaram os lagos Hubos e Quistococha ao longo do Holoceno Médio e Superior, foram reconstruídas através de análises semi-quantitativas e qualitativas dos argilo-minerais e dos elementos Al, Si, S, K, Ca, Mn Ti, Fe, Rb, Sr e Zr. A fim de avaliar como o Rio Amazonas influencia os processos sedimentares destes ecossistemas, determinou-se a concentração elementar de carbono (carbono orgânico total-COT) e nitrogênio (nitrogênio total-NT), composição isotópica do carbono e nitrogênio (δ13C e δ15N). O Lago Hubos, está situado próximo à confluência dos rios Ucayali e Marañon, faz parte da planície de inundação do Rio Ucayali e sua conexão com o canal principal se dá de forma indireta e através do pequeno rio Yarapá e sua distância do canal rio é de aproximadamente 2 km. A sedimentação do lago Hubos nos últimos 4130 anos cal AP, se deu sob a influência da forte dinâmica do Ucayali, que resultou em datações 14C invertidas ou com idades muito próximas em trechos extensos do testemunho. Entre 4130 e 2870 anos cal AP a concentração de COT era baixa (<1%), os valores de δ13C e δ15N do lago apresentaram uma matéria orgânica que é mistura de fitoplancton e com matéria orgânica típica de solos e plantas C3 e a presença de laminações, o que sugere um sistema de baixa energia hidrodinâmica. A assembléia mineral com assinatura típica do Ucayali, apresentou elevados percentuais de esmectita (~61%), caulinita (~15%), clorita (~8%) e ilita (18%) e a mineralogia por FRX sugere variabilidade da maior parte dos dados, sugerindo pulsos de inundação neste período. Uma lacuna na sedimentação foi observada entre 2870 e 700 anos cal AP (unidade III). Este sedimento foi caracterizado por concentrações mais elevadas de COT (4,3%), matéria orgânica originada de plantas C3, elevados percentuais de esmectita (67%), caulinita (~12%), clorita (~6%) e ilita (15%) e predominância de material intemperizado e grosso no sedimento. Após esse período, o material sedimentado era pós-moderno e bioturbado, as concentrações de COT de 2,1% e esmectita (~52%), caulinita (~29%), clorita (~4%) e ilita (15%), esta matéria orgânica é característica de solos e plantas C3, com redução de frações mais grossas no sedimento e aumento de material inalterado. O material mais superficial é antigo, provavelmente retrabalhado, com concentração de COT 1,29% e esmectita (~46%) caulinita (~12%), clorita (~26%) e ilita (18%). A FRX, sugere material de granulometria mais grossa e mais alterado quimicamente. O lago Quistococha faz parte da Reserva Quistococha, e está localizado à 10 km do centro da cidade de Iquitos e aproximadamente 10 Km do rio Amazonas. Entre cerca de 6.100 e 4.900 anos cal AP, o lago estava sob forte influência do rio Amazonas. O que induziu a maiores taxas de sedimentação (~0,5 cm ano-1), a deposição predominante foi de partículas relativamente grossas (silte grosso) e laminadas, em detrimento do material orgânico (~5%). A mineralogia da fração argila determinou percentuais de esmectita (~41%), clorita (~9%), ilita (~20%), e caulinita (~29%). A razão FRX, sugere presença de material alterado quimicamente e laminações de 0,7 cm de espessura. A diminuição da granulometria e da espessura das laminações a partir de 5800 anos cal AP, até seu completo desaparecimento indicam a perda gradual da influência do Amazonas. Um hiato foi observado a partir de 4.900 anos calAP, cujo motivo provável ainda precisa ser investigado. Condições mais seca do Holoceno Médio impediram a volta da sedimentação, que só aconteceu apos 2600 anos cal AP, com o retorno das condições mais úmidas estabelecidas durante o Holoceno Tardio. A perda da influência do rio Amazonas induziu alterações significativas na sedimentação lacustre, determinando sua atual condição de isolamento. Caracterizado por taxas de sedimentação extremamente baixas (0,02 cm ano-1), sedimentos mais finos, ricos em material orgânico (20-80%) e fração argila composta de esmectita (~35%); clorita (~5%); ilita (~16%); e caulinita (~44%) / The palaeo-hydrological variations through which passed Hubos and Quistococha lakes along the Middle and Upper Holocene were reconstructed using a semi-quantitative and qualitative analyzes of clay minerals and the elementsAl, Si, S, K, Ca, Mn Ti, Fe, Rb, Sr e Zr. In order to assess how the Amazon River influences the sedimentary processes of these ecosystems, was determined the elementary concentration of carbon (total organic carbon-TOC) and nitrogen (total nitrogen-NT), isotopic composition of carbon and nitrogen (δ13C and δ15N). The Hubos Lake, is situated near the Ucayali and Marañon rivers confluence, part of the floodplain of the Ucayali river and its connection with the main channel occurs indirectly and through small river Yarapá and its distance from the river channel is aproximately2 Km. The sedimentation of the lake Hubos in the last 4130 years cal BP, occurred under the influence of the strong dynamics of the Ucayali, which resulted in 14C datings reversed or very close in age in extensive excerpts of testimony . Between 4130 and 2870 years cal AP TOC concentration was low (<1%), the values of δ13C and δ15N of lake showed an organic matter which is mixed with phytoplankton and typical organic matter from soils and plants C3 and the presence of laminations, which suggests a system of low hydrodynamic energy. The mineral meeting with the typical signature of Ucayali showed high percentages of smectite (~ 61%), kaolinite (~ 15%), chlorite (~ 8%) and illite (18%) and mineralogy by XRF suggests variability of most data, suggesting flood pulses during this period. A gap in sedimentation was observed between 2870 and 700 cal years BP (Unit III). This sediment was characterized by higher concentrations of TOC (4.3%), organic matter originating from plants C3 smectite high percentage (67%), kaolinite (~ 12%), chlorite (~ 6%) and illite (15 %) and predominance of the weathered and coarse sediment. After this period, the settled material was postmodern and bioturbed, TOC concentrations of 2.1% and smectite (~ 52%), kaolinite (~ 29%), chlorite (~ 4%) and illite (15%) this organic matter is characteristic of soils and C3 plants, with reducing coarser fractions in the sediment and unaltered material increase. The most superficial material is old, probably reworked, with 1.29% TOC concentration and smectite (~ 46%) kaolinite (~ 12%), chlorite (~ 26%) and illite (18%). The XRF suggests a thicker granulometry and chemically altered material. The Quistococha lake is part of Quistococha Reserve, and is located 10 km from the center of Iquitos city and approximately 10 km of the Amazon River. Between about 6100 and 4900 years cal BP, the lake was under strong influence of the Amazon River. What led to higher sedimentation rates (~ 0.5 cm-1 year), was the predominant deposition of relatively coarse particles (coarse silt) and laminated, to the detriment of the organic material (~ 5%). The the clay fraction mineralogy determined percentage of smectite (~ 41%), chlorite (~ 9%), illite (~ 20%), and kaolinite (~ 29%). The XRF reason, suggests the presence of chemically altered material and laminations of 0.7 cm thick. The decrease of granulometry and the laminations thickness from 5800 cal years BP, until its complete disappearance indicate the gradual loss of the Amazon influence. A gap was observed from 4900 cal years BP, whose probable reason still needs to be investigated. Drier conditions in the Middle Holocene prevented the sedimentation return, which only happened after 2600 cal years BP, with the return of most humid conditions established during the late Holocene. The loss of influence of the Amazon river induce significant changes in lacustrine sedimentation, determining its current condition of isolation. Characterized by extremely low sedimentation rates (0.02 cm year-1), fine sediments, rich in organic material (20-80%) and clay fraction composed of smectite (~ 35%); chlorite (~ 5%); illite (~ 16%); and kaolinite (~ 44%)

Das erste Ziel dieser Arbeit ist eine umfassende Analyse der Wasserflüsse durchzuführen und Quellen und Senken des kontinentalen Niederschlags zu identifizieren. Als Analysemethode werden komplexe Netzwerke verwendet, ein Ansatz, mit dessen Hilfe das neuartige Konzept des “cascading moisture recycling'''' (CMR) eingeführt wird. CMR wird als vielfache Verdunstung von Niederschlag während des Feuchtigkeitstransports über bewaldeten Gebieten definiert. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Anteil von CMR an der Menge des regionalen Niederschlags zu quantifizieren und Schlüsselregionen des CMR zu identifizieren. Die Analyse zeigt, dass der südliche Bereich des Amazonasbeckens nicht nur eine direkte Quelle für Niederschlag im La-Plata Becken ist, sondern auch als ``Brückenregion'''' dient, über die die verdunstete Feuchtigkeit des ganzen Amazonasbeckens auf dem Weg in die Subtropen transportiert wird. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Neubewertung der Vulnerabilität des Amazonasregenwalds unter Umweltveränderungen unabdingbar ist. Dies ist das zweite Ziel der vorliegenden Arbeit. Durch diese Veränderungen könnten große Teile des Regenwaldes in eine Savanne umgewandelt werden. Dies würde wiederum den Niederschlag reduzieren, was sich negativ auf die Stabilität der verbleibenden Waldgebiete auswirken und ein Waldsterben verursachen kann. Für die Analyse dieser Zusammenhänge werden ebenfalls komplexe Netzwerke verwendet, um das Konzept der Ökosystem-Resilienz und CMR basierend auf Beobachtungsdaten zu kombinieren. Es werden die Schlüsselregionen, in denen Entwaldung zu einer Destabilisierung der verbleibenden Wald führt, identifiziert und die Möglichkeit eines großflächigen Absterben des Regenwaldes aufgrund von verlängerter Trockenzeit untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Diversität des Regenwaldes und die durch den Feuchtigkeitstransport gegebene Konnektivität der Waldgebiete eine wichtige Rolle für die Stabilität und ökologische Integrität dieses Ökosystems spielen. / The first aim of this thesis is to improve the understanding of vegetation-atmosphere interactions by means of complex network analysis of water fluxes from the sources to the sinks of rainfall in South America. This novel approach allows to introduce the concept of “cascading moisture recycling” defined as moisture recycling on the continent involving re-evaporation cycles along the way. A methodological framework is developed to quantify the importance of cascading moisture recycling and to identify key regions that sustain this process. It reveals, for instance, that the southern part of the Amazon basin is not only a direct source of rainfall for the La Plata basin as previously thought but also an intermediary region that re-distribute moisture evaporating from the entire Amazon basin towards the subtropics. This new concept lays the foundation for evaluating the vulnerability of the Amazon forest to environmental perturbations, which is the second aim of this thesis. Land-use and rainfall variability are expected to be intensified at the end of the twenty-first century and may push the south-eastern part of the Amazon forest towards a grass-dominated ecosystem. Such a forest loss would reduce local dry-season evapotranspiration and the resulting moisture supply for down-wind rainfall. In turn, this might erode the resilience of the remaining forest and lead to further forest losses. Using a complex network approach, the concepts of forest resilience and cascading moisture recycling are combined in a data-driven modeling framework. Key regions are identified where deforestation would greatly destabilize the remaining forest, as well as tipping points in dry-season intensification for large-scale self-amplified Amazon forest loss. The findings highlight the need to maintain the diversity and connectivity of forest patches in order to sustain the ecological integrity of the largest remaining tropical forest on Earth.

Orientador: Enrique Amayo Zevallos / Banca: Samuel Alves Soares / Banca: Petronio de Tilio Neto / O Programa de Pós-Graduação em Relações Internacionais é instituído em parceria com a UNESP/UNICAMP/PUC-SP em projeto subsidiado pela CAPES, intitulado "Programa San Tiago Dantas" / Resumo: A Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura (UNESCO) é estruturada de forma multidisciplinar atuando nas diversas áreas do saber e conhecimento. Uma delas é a questão ambiental, que ganha cada vez mais destaque no cenário internacional. Atualmente está em desenvolvimento e execução a Década da Educação para o Desenvolvimento Sustentável, que vai de 2005-2014 (DEDS) e conta com diversas parcerias e busca ampliar ações em prol da Sustentabilidade Ambiental. Este projeto é estruturado de forma a pensar e discutir a Governança Global Ambiental (GGA) - sua origem, processos e problemas (conceituais e práticos) - e entender como a UNESCO contribui para a GGA através da Educação para o Desenvolvimento Sustentável (EDS). Embora a UNESCO seja uma Instituição de atuação global, enfocaremos as ações e debates desenvolvidos na Bacia Amazônica relacionados principalmente com o Programa Latino-Americano e Caribenho de Educação Ambiental (PLACEA), no âmbito da Iniciativa Latino Americana e Caribenha de Desenvolvimento Sustentável (ILAC), proposta pela Venezuela em 2003 e o Plano Andino-amazônico de Comunicação e Educação Ambiental (PANACEA), proposto pelo Peru em 2005 / Abstract: The United Nations Educational Scientific and Cultural Organization (UNESCO) is structured in a multidisciplinary way acting on several areas of knowledge. One of that is the environmental that gain more space in the international scene. The United Nations Decade of the Education for the Sustainable Development from 2005 to 2014 is an initiative in progress that has many partnerships and seeks to expand actions toward Environmental Sustainability. This project is structured in a way that allow us to think and discuss the Environmental Global Governance (EGG) - its origins, process and problems (conceptual and practical) and understand how the UNESCO contribute to the EGG throughout the Education for Sustainable Development (ESD). Although it is an Institution of global scale, our focus will be in the actions and debates on the Amazon Region specially those that are related with the Latin American and Caribbean Program of Environmental Education (PLACEA), part of the of the Latin American and Caribbean Initiative for Sustainable Development (ILAC), proposed by Venezuela in 2003 and the Andean-amazonic Plan of Environmental Communication and Education (PANACEA), proposed by Peru in 2005 / Mestre

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Henrique Orsi.pdf: 1050981 bytes, checksum: 04c595bd725a75ff4c7d08c180f10951 (MD5) Previous issue date: 2012-08-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The region of the lower Araguaia River is influenced by a flood pulse that causes changes in the environment. This study aimed to identify the spatial effects (main river and tributaries) on the assembly structure of fish. Samples were taken every two months between March and September 2009, at 14 sites (7 in the Araguaia River and 7 in tributaries), fishes were collected with gill nets exposed for 24 hours, for the analysis effort was standardized and indexed in catch per unit of effort in number and biomass, then the attributes of the assembly and the total abundance were set and spatial distribution patterns were identified through factorial analysis. The beta diversity was estimated as the rate of renewal of species. An ordination analysis indicated the formation of three axes and their scores were retained for a PerManova analysis. Analysis of the indicator species was performed to determine if there were local indicator species. Species richness and abundance of fish were higher in the channel of the Araguaia River during the dry season. The diversity in the channel of the Araguaia River in low water seasons and dry seasons differed from the tax on water and flood in relation to the abundance in number of individuals and beta diversity showed that the Araguaia River and tributaries have their assemblages in a non-random status. The evenness showed no significant differences between sites and seasons. The evaluation of indicator species identified a number of species that stick out among the others, mainly in the main channel in the dry season, these facts may be related to environmental changes between seasons, flooding its banks and several structures along the river, providing new habitats and causing some species seek more favorable environments to their needs during the different seasons. / A região do baixo rio Araguaia sofre a influência de um pulso de inundação que causa modificações no ambiente. O presente trabalho teve por objetivo identificar os efeitos espaciais (calha e tributários) na estrutura da assembleia da ictiofauna. As amostras foram realizadas bimestralmente entre março e setembro de 2009, em 14 locais (7 no rio Araguaia e 7 em tributários), os peixes foram coletados com redes de espera expostas por 24 horas, sendo que para as análises, o esforço foi padronizado e indexado em captura por unidade de esforço em número e biomassa, em seguida os atributos da assembleia e abundância total foram calculados e posteriormente os padrões de distribuição espacial foram identificados através de análises bifatoriais. A diversidade beta foi estimada como a taxa de renovação de espécies. Uma análise de ordenação indicou a formação de 3 eixos e seus escores foram retidos para análise de PerManova. A análise de espécies indicadoras foi realizada para determinar se existiam espécies indicadoras de locais. A riqueza de espécies e abundância de peixes foram maiores na calha do rio Araguaia durante a estação seca. A diversidade na calha do rio Araguaia nas estações vazante e seca divergiu dos tributários nas estações enchente e cheia em relação à abundância em número de indivíduos e a diversidade beta mostrou que o rio Araguaia e os tributários apresentam suas assembleias de forma não aleatórias. A equitabilidade não apresentou diferenças significativas entre os locais e as estações. A avaliação de espécies indicadoras permitiu identificar algumas espécies que sobressaem em relação às outras, principalmente na calha principal na estação seca, tais fatos podem estar relacionados às mudanças no ambiente entre as estações, alagando as margens e várias estruturas ao longo do rio, disponibilizando novos habitats e fazendo que algumas espécies procurem ambientes mais propícios as suas necessidades durante as diferentes estações do ano.

Previous research has shown a close relationship between the terrestrial and aquatic carbon (C) cycles, namely that part of the C fixed via terrestrial net primary production (NPP) is exported to inland waters. In turn, it has been demonstrated that once in the freshwater system C can not only be transported laterally as dissolved organic carbon (DOC), particulate organic carbon (POC) and dissolved inorganic carbon (DIC) but is also mineralized and evaded back to the atmosphere as CO2, or buried in sediments. A number of hotspot areas of aquatic CO2 evasion have been identified but there are considerable gaps in our knowledge, particularly associated with understanding and accounting for the temporal and spatial variation of aquatic C fluxes at regional to global scales, which we know from local scale studies, to be substantial. In this thesis, three important regional hotspots of LOAC activity were identified, where significant gaps in our understanding remain.For the boreal region, an empirical model is developed to produce the first high resolution maps of boreal lake pCO2 and CO2 evasion, providing a new estimate for total evasion from boreal lakes of 189 (74–347) Tg C yr-1, which is more than double the previous best estimate. The model is also used along with future projections of terrestrial NPP and precipitation, to predict future lake CO2 evasion under future climate change and land-use scenarios, and it is found that even under the most conservative scenario CO2 evasion from boreal lakes may increase 38% by 2100. For the Amazon Basin, the ORCHILEAK land surface model driven by a newly developed wetland forcing file, is used to show that the export of C to and CO2 evasion from inland waters is highly interannually variable; greatest during wet years and lowest during droughts. However, at the same time overall net ecosystem productivity (NEP) and C sequestration is highest during wet years, partly due to reduced decomposition rates in water-logged floodplain soils. Furthermore, it is shown that aquatic C fluxes display greater variation than terrestrial C fluxes, and that this variation significantly dampens the interannual variability in NEP of the Amazon basin by moderating terrestrial variation. Finally, ORCHILEAK is applied to the Congo Basin to investigate the evolution of the integrated aquatic and terrestrial C fluxes from 1861 to the present day, and in turn to 2099 under a future climate and land-use scenario. It is shown that terrestrial and aquatic fluxes increase substantially over time, both over the historical period and into the future, and that these increases are largely driven by atmospheric CO2. The proportion of terrestrial NPP lost to the LOAC also rises from 3% in 1861 to 5% in 2099 and this trend is driven not only by atmospheric CO2 but also by climate change. This is in contrast to the boreal region where the proportion of NPP exported to inland waters is predicted to remain relatively constant, and to the Amazon, where a decrease has been predicted, due to differences in projected climate change. / L’état de l’art dans le domaine a montré qu’il y avait un lien étroit entre les cycles du carbone terrestre et aquatique :en effet, une partie du carbone fixé par photosynthèse (productivité primaire brute) est transférée vers les milieux aquatiques continentaux pour être ensuite transporté latéralement sous forme de carbone organique dissous (COD), de carbone organique particulaire (COP), de carbone inorganique dissous (CID). Durant ce transfert latéral, le carbone peut être minéralisé puis réémis vers l’atmosphère sous forme de CO2 ou enfoui dans les sédiments. Cependant, nous sommes encore loin de bien comprendre et surtout de quantifier les variations temporelles et spatiales des flux de carbones à l’échelle régionale et globale, même si les études faites à l’échelle locale nous montrent qu’elles sont importantes. Au cours de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur 3 grandes régions pour lesquelles la connaissance des flux de carbone le long du continuum aquatique reliant les écosystèmes terrestres aux océans étaient encore très parcellaire.Pour la région boréale, un modèle empirique a été développé afin de produire les premières cartes à haute résolution de pCO2 et d’émission de CO2 pour les lacs boréaux. Les résultats du modèle nous ont permis de contraindre les émissions totales de CO2 pour les lacs boréaux à 189 (74-347) Tg C an-1, soit plus du double des estimations précédentes. Ce modèle a ensuite été couplé aux projections de production primaire brute terrestre et de précipitations afin de prédire les émissions de CO2 pour ces lacs pour différents scénarios de changement climatique et d’occupation des sols. Les résultats montrent que même en prenant le scénario le plus conservatif, les émissions de CO2 des lacs boréaux augmenteraient de 38% d’ici 2100.Pour le bassin de l’Amazone, le modèle d’écosystème terrestre ORCHILEAK, paramétré par de nouvelles donnés de forçage des zones humides, a été utilisé pour démontrer que l’export de carbone terrestre vers les réseaux fluviaux ainsi que les émissions de CO2 ont une très grande variabilité interannuelle :émissions élevées lors des années à forte précipitation et basses lors des années sèches. Cependant, la productivité nette de l’écosystème (PNE) Amazone et la fixation nette de carbone à l’échelle du bassin sont plus élevées lors des années humides, en partie dû au taux de décomposition de carbone organique réduit lorsque les sols sont saturés en eau. De plus, les résultats montrent que les flux de carbone des systèmes aquatiques ont une plus grande variabilité que les flux terrestres, ce qui atténue considérablement la variabilité interannuelle de la PNE du bassin de l'Amazone.Pour finir, nous avons appliqué ORCHILEAK au bassin du Congo afin d’étudier l’évolution intégrée des flux de carbone terrestres et aquatiques de 1861 à nos jours, ainsi que de projeter leur devenir au cours du 21eme siècle selon les scénarios de changement climatiques et de changement d’occupation des sols. Nous avons montré que les flux terrestres et aquatiques augmentent de façon significative durant la période historique et dans le futur, cette augmentation étant largement induite par l’augmentation du CO2 atmosphérique et, dans une moindre mesure, par le changement climatique. En particulier, la proportion de la productivité primaire brute terrestre exportée vers le continuum aquatique passe de 3% en 1861 à 5% en 2099. Ce résultat contraste avec ceux obtenu pour la région boréale où cette proportion reste relativement constante et pour l’Amazone où c’est une baisse qui est en fait prédite. Ces différences s’expliquent par des trajectoires de changement climatique distinctes pour ces 3 régions. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished