Submitted by Johnsson Rodrigo (r.johnsson@gmail.com) on 2013-08-29T05:29:33Z No. of bitstreams: 1 FABIO.pdf: 5824433 bytes, checksum: aecc4c7957d56844d9f268b23ba1cd6f (MD5) / Approved for entry into archive by Alda Lima da Silva(sivalda@ufba.br) on 2013-09-03T18:21:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FABIO.pdf: 5824433 bytes, checksum: aecc4c7957d56844d9f268b23ba1cd6f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-03T18:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIO.pdf: 5824433 bytes, checksum: aecc4c7957d56844d9f268b23ba1cd6f (MD5) / FAPESB, CAPES / Trichoptera Kirby é a maior e mais diversa ordem de insetos exclusivamente aquática, contando com aproximadamente 13500 espécies descritas no mundo, dessas, 2562 ocorrem na Região Neotropical e 479 no Brasil, distribuídas em 61 gêneros e 16 famílias. Leptoceridae Leach possui distribuição cosmopolita e conta, atualmente, com aproximadamente 1800 espécies descritas divididas em 48 gêneros, dentre os quais se podem destacar como mais especiosos Oecetis McLachlan e Triaenodes McLachlan com 400 e 230 espécies descritas, respectivamente. Na Região Neotropical a família é representada por 149 espécies divididas em 13 gêneros viventes e, dentre eles, Oecetis que possui 28 espécies descritas, sendo oito registradas para o Brasil, mas apenas uma para a Região Nordeste. Analisando o registro dessas espécies é possível observar a escassez de estudos no nordeste do Brasil e concentração de conhecimento em algumas regiões, como Sul e Sudeste do país. O gênero Oecetis foi erigido por McLachlan abrangendo oito espécies antes consideradas Setodes, com base no único caráter veia M, aparentemente, sem ramificações na asa anterior. Porém, com relação a ramificação da veia M, há controvérsias na literatura. Alguns autores descrevem-na como não ramificada, enquanto outros afirmam que ela se ramifica em M 1+2 e M 3+4 . Com o objetivo de suprir a lacuna taxonômica da região Nordeste, material biológico do gênero Oecetis coletado desta região foi comparado com de outras localidades e com literatura especializada. O material foi coletado com o uso de armadilhas luminosas e do tipo Malaise e conservado, parte alfinetado e parte em álcool 80%. Para a descrição das novas espécies, as genitálias dos machos foram clareadas com o auxílio de de KOH 10% ou Ácido Lático 85%. Desta forma, foram descritas seis novas espécies para o gênero Oecetis, além de sete novos registros para a região Nordeste do Brasil, espécies de diagnose confusa foram submetidas a Microscopia Eletrônica de Varredura, revelando diferenças significativas em sua morfologia e as duas hipóteses vigentes a respeito da ramificação ou não da veia M na asa anterior foram discutidas. Dessa maneira, suprimos parte da lacuna taxonômica do gênero para o Brasil, como parte de um esforço maior no conhecimento da entomofauna aquática. / Salvador

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-02-14T13:51:27Z No. of bitstreams: 2 Tese_F.Villamarin_V.FINAL.pdf: 3392810 bytes, checksum: 7999b82c3d7af7f85d5a3845a406a83a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T13:51:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_F.Villamarin_V.FINAL.pdf: 3392810 bytes, checksum: 7999b82c3d7af7f85d5a3845a406a83a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-16 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / Food webs constitute one of the main research frameworks in ecology, and food web structure is considered one of the most fundamental attributes of ecosystems. Linkages among habitats and the flux of matter across ecosystem boundaries have important implications for biomass production of animals and plants, which is facilitated by trophic relations between consumers and their resources. It has been well documented that fish movements may transfer nutrients and aquatic production, but information on how this production contributes to individual energy allocation and reproductive investment is scarce. Furthermore, the trophic position of top predators in a food chain strongly influences food-web structure because it reflects the number of steps that energy takes from primary producers to tertiary consumers. Crocodilians are likely to influence the structure of food webs because of their pronounced ontogenetic shifts in diet. Some species of large crocodiles may be trophic links in diverse food webs throughout their lives, from freshwater, brackish, marine and adjacent terrestrial food webs. Amazonian crocodilians show interspecific differences in diet. However, it is unknown to what extent they differ in the primary sources of their diet and to what extent those differences are reflected in ontogenetic shifts in trophic position. It is also not well understood to what extent interspecific differences in diet are a reflection of foraging behavior or are a function of macrohabitat selection. We used a spatiotemporal context to trace the origins and the flux of energy by applying chemical tools, such as the natural ratio of carbon and nitrogen stable-isotopes and RNA:DNA. Within the tropical aquatic ecosystems we studied, we aimed to understand three aspects of food-web functioning: the seasonality and spatiality in the reproductive investment of diamond mullet (Liza alata) from the Northern Territory of Australia (Chapter 1); interspecific differences in the origins of energy sustaining the four species of Amazonian crocodilians within a spatial context (Chapter 2) and ontogenetic shifts in trophic position of these predators within the context of the food web (Chapter 3). The results show that reproductive investment of diamond mullet takes place during the dry season, when resources are limited and fish are in poor body condition. There is a strong trade-off between somatic and reproductive investment. This may be explained because diamond-mullet show a temporal uncoupling between resource acquisition from floodplains during the wet season, energy storage within lipid mesenteric bodies for some months and a subsequent reproductive allocation during the dry season. Because this fish undertakes spawning migrations across habitats, temporal and spatial uncoupling between energy acquisition and reproductive allocation have important implications for the preservation of natural hydrological regimes of water bodies. The maintenance of these hydrological regimes is important to enhance the capacity for fishes of this region to maintain viable populations. In the context of lotic ecosystems from central Amazonia, the results show evidence of differences in the basal resources sustaining the four species of Amazonian crocodilians. These differences result from behavioral divergences and foraging strategies in addition to macrohabitat selection. Furthermore, we found a positive relationship between crocodilian size and trophic position. However, there are interspecific differences in the shape of these relationships. Crocodilians occupy higher trophic levels than piscivorous fishes. This structure may create significant divergences in food-chain-length estimates because, traditionally, only fish have been considered as top predators in most food-chain-length studies. The information presented in this study brings novel insights about the biology and ecology of the studied consumers, depicting the trophic functioning of ecosystems where they occur in relation to the resources that sustain them. / A estrutura das teias alimentares é considerada um dos atributos mais fundamentais dos ecossistemas. Além disso, as conexões entre hábitats e o fluxo de matéria através dos limites dos ecossistemas têm importantes implicações na produção de biomassa de animais e plantas, que é facilitada pelas relações tróficas entre consumidores e recursos. Migrações de peixes podem transferir nutrientes e produção de origem aquática, mas informações sobre como essa produção contribui para a alocação individual da energia e o investimento reprodutivo de animais é escasso. A posição trófica dos predadores de topo de cadeia influencia fortemente a estrutura das teias alimentares, pois reflete o número de passos que a energia atravessou a partir do produtores primários até os consumidores terciários. Os crocodilianos exercem uma forte influência em diversas teias alimentares ao longo das suas vidas, desde água doce, salobre, marinha e hábitats terrestres adjacentes. Os crocodilianos amazônicos apresentam diferenças interespecíficas na dieta. Porém, desconhece-se em que medida diferem nas fontes primárias dos recursos que consomem e até que ponto essas diferenças são refletidas em mudanças ontogenéticas na posição trófica. É também desconhecido em que medida as diferenças interespecíficas na dieta podem ser um reflexo de divergências no comportamento de forrageio, além de ser uma função do uso de hábitat. No presente estudo, utilizamos um contexto espaço-temporal para traçar as origens e o fluxo da energia utilizando ferramentas químicas, como a razão de isótopos estáveis de carbono e nitrogênio e RNA:DNA. Em relação ao funcionamento das teias alimentares dos ecossistemas aquáticos tropicais, buscamos entender três aspectos: A sazonalidade e espacialidade no investimento reprodutivo da tainha-diamante (Liza alata) do território Norte da Austrália (Capítulo 1); as diferenças interespecíficas nas origens da energia que sustenta as quatro espécies de crocodilianos amazônicos dentro de um contexto espacial (Capítulo 2); e as mudanças ontogenéticas na posição trófica desses predadores dentro do contexto das teias alimentares em que estão inseridos (Capítulo 3). Os resultados indicam que o investimento reprodutivo da tainha-diamante acontece durante a época seca, quando os recursos são limitados e os peixes mostram uma pobre condição corporal. Existe um forte compromisso entre o investimento somático e reprodutivo. Isso pode ser explicado porque a tainha-diamante mostra um desacoplamento temporal entre a ingestão de recursos nas planícies de inundação durante a época cheia, o estoque de energia por alguns meses em corpos lipídicos mesentéricos e a posterior alocação para reprodução durante a época seca. Devido às migrações entre hábitats desses peixes para desovar, o desacoplamento temporal e espacial entre a aquisição de energia e sua alocação para reprodução tem importantes implicações para a preservação dos regimes hidrológicos naturais das planícies de inundação. A manutenção desses regimes naturais é importante para garantir a capacidade dos peixes dessa região de manter populações viáveis. No contexto dos ecossistemas lóticos da Amazônia central, os resultados mostram evidências de que existem diferenças nos recursos basais que sustentam as quatro espécies de crocodilianos amazônicos. Essas diferenças resultam de divergências comportamentais e estratégias de forrageio além da seleção de macrohábitat. Encontramos também uma relação positiva entre o tamanho dos crocodilianos e a posição trófica que ocupam, mas existem diferenças interespecíficas na forma dessa relação. Os crocodilianos ocupam níveis tróficos mais altos do que peixes piscívoros. Essa estrutura pode gerar divergências significativas nas estimativas do comprimento das cadeias alimentares, pois tradicionalmente, apenas os peixes têm sido considerados como predadores de topo em estudos de comprimento das cadeias tróficas. As informações apresentadas nesse estudo trazem aspectos inovadores sobre a biologia e ecologia dos consumidores estudados, retratando o funcionamento trófico dos ecossistemas e as origens dos recursos que os sustentam.

A tese investigou o uso de uma ferramenta computacional para avaliar a dinâmica espaço-temporal do metabolismo em ecossistemas aquáticos onde a hidrodinâmica possui papel de destaque na estruturação das comunidades planctônicas. A modelagem matemática foi realizada utilizando o modelo IPH-ECO, uma ferramenta computacional complexa capaz de integrar processos físicos, químicos e biológicos em três dimensões. O trabalho foi dividido em quatro capítulos principais, tendo como base os processos físicos e biológicos que influenciam as estimativas de metabolismo (Capítulos #02 e #03) e melhorias nos métodos numéricos utilizados no modelo IPH-ECO (Capítulos #04 e #05). Os primeiros dois capítulos apresentam o desenvolvimento e aplicação de um algoritmo computacional capaz de quantificar as estimativas de metabolismo aquático baseado (em termos de Produção Primária Bruta - GPP, Respiração do ecossistema - R e Produção Líquida do Ecossistema - NEP = GPP - R) em processos biológicos individuais que influenciam o balanço de oxigênio dissolvido em ecossistemas aquáticos (e.g., respiração de zooplâncton, produção primária de macrófitas aquáticas). A implementação deste algoritmo no modelo IPH-ECO permitiu quantificar as estimativas de metabolismo aquático na Lagoa Mangueira, sul do Brasil, avaliando a importância relativa de diferentes processos individuais e o efeito da hidrodinâmica sobre os processos que compõem o metabolismo da lagoa. O metabolismo aquático da Lagoa Mangueira apresentou um gradiente espacial com maiores valores na região Litorânea e menores na região Pelágica. Além da heterogeneidade espacial, foi possível observar uma heterogeneidade temporal, com valores de produção primária mais elevados durante o verão e primavera e menores durante o inverno e outono. Esta heterogeneidade espacial e temporal acarreta em alterações no estado trófico (autotrófico - NEP positivo ou heterotrófico - NEP negativo) da lagoa, dependendo do local sendo avaliado (zona litorânea ou zona pelágica) e da época do ano. A simulação de diferentes cenários de vento (cinco no total) demonstraram que os padrões de circulação da água podem alterar a dinâmica das estimativas de metabolismo na Lagoa Mangueira, alterando a forma como o sistema é classificado (autotrofia vs. heterotrofia) e influenciando os diferentes processos biológicos que compõem estas estimativas. Os Capítulos #04 e #05 apresentam o desenvolvimento de um novo esquema numérico visando auxiliar na simulação de problemas de qualidade de água. O novo esquema é baseado no método dos Volumes Finitos e permite a integração numérica de equações de transporte utilizando um passo de tempo localizado, calculado a partir da condição de estabilidade de Courant-Friedrich-Lewy (condição CFL). A nova solução numérica é diretamente acoplada a um modelo hidrodinâmico tridimensional em grades triangulares não-estruturadas (e.g, modelo UnTRIM), que utiliza uma solução numérica semi-implícita (Crank-Nicholson) baseada em diferenças finitas e volumes finitos. Diferentes testes clássicos e idealizados são simulados e é realizada uma comparação entre o método com esquema numérico localizado (LTS - Local Time Stepping) e o método tradicional (GTS - Global Time Stepping). Ambos os métodos se mostraram conservativos considerando uma, duas e três dimensões, e ainda foi respeitada uma condição de estabilidade baseada nos valores máximos e mínimos sendo transportados (i.e., não são criados novos valores máximos nem mínimos). Os métodos também foram avaliados de forma acoplada com escoamentos a superfície livre, levando em conta substâncias conservativas e não-conservativas (e.g., balanço de temperatura na água), assim como situações onde a hidrodinâmica é controlada por vento (forte mistura vertical e horizontal) e onde a hidrodinâmica é controlada por um gradiente de pressão (e.g., maré). Além disso, situações onde a secagem e inundação de células computacionais ocorrem foram testadas e os métodos se mostraram estáveis e conservativos. O esquema numérico LTS se mostrou mais rápido do ponto de vista computacional, exigindo menos tempo de simulação em praticamente todos os testes realizados. Além disso, o esquema mostrou resultados similares ao obtidos utilizando o esquema GTS tradicional. Os testes mostraram que a eficiência do esquema LTS é maior quando ocorre a combinação de altas velocidades e pequenos elementos (alta restrição dada pela condição CFL), como a simulação da interface entre rios e lagos, entradas de água rápida (e.g., tromba d’água, Dam-Break) e estuários (efeito de maré). / This thesis investigated the use of a mathematical model to evaluate the space-time dynamics of aquatic metabolism in ecossystems where hydrodynamics plays a key role in structuring the planktonic community. The mathematical model used was the IPH-ECO model, a complex tridimensional model capable of integrating physical, chemical, and biological processes in aquatic environments. The thesis was divided into four main chapters with focus in studying the biological processes and aquatic metabolism estimates (Chapters #2 and #3), and also the improvement of numerical methods used in the IPH-ECO model (Chapters #4 and #5). The first two chapters show the development and application of a computational algorithm capable of quantifying the aquatic metabolism estimates (in terms of Gross Primary Production - GPP, Ecosystem Respiration - R, and Net Ecosystem Production - NEP = GPP-R) based on individual biological processes affecting the dissolved oxygen budget in aquatic ecosystems (e.g., zooplankton respiration, aquatic macrophyte primary production). The numerical algorithm implemented on the IPH-ECO model allowed the quantification of aquatic metabolism estimates (GPP, R, and NEP) at Lake Mangueira, South of Brazil, and the evaluation of the relative importance of different individual processes and how the lake hydrodynamic can change the complex dynamics of the biological processes comprising the lake metabolism estimates. Lake Mangueira’s metabolism estimations showed a well-marked spatial gradient with higher values observed in the littoral zone and lower values observed in the pelagic zone. Besides the spatial heterogeneity, it was also possible to notice a strong seasonal heterogeneity, with increased values of GPP and R during summer and spring and lower values during winter and autumn. This space-time heterogeneity leads to a switching in the trophic state of the lake (autotrophic - Positive NEP or heteotrophic - Negative NEP), depending on the site being evaluated (littoral or pelagic) and also the time of the year being assessed. The simulation of different wind scenarios (a total of five) showed that the water circulation patterns can change the metabolism estimates dynamics in Lake Mangueira, changing the system trophic status (net autotrophy v.s. net heterotrophy) e also affecting the dynamics of individual biological processes composing the metabolism estimates. Chapters #4 and #5 show the development of a new numerical scheme capable of accelerate water quality simulations. The new numerical method is based on a Finite Volume framework and allows for numerical integration of scalar transport equations using a local time step, chosen based on the Courant-Friedrich-Lewy stability criteria (the CFL condition). This new solution is directly linked to a tridimensional hydrodynamic model on triangular unstructured mesh (e.g., UnTRIm model), using a semi-implicit solution based on finite differences and finite volume. Different classical and idealized test-cases were simulated and the results from using the new Local Time Stepping (LTS) numerical method is compared against the usage of a traditional Global Time Stepping method (GTS). Both implemented methods showed precise mass conservation in one, two, and three dimensions, moreover, a discrete max-min property was observed in all simulations (i.e., no new maximum nor minimum was created). The methods were also tested when the coupling with hydrodynamic models of free-surface flows is simulated, accounting both conservative (e.g., Salt) and non-conservative substances (e.g., water temperature). The idealized coupled test-cases accounted for situations where hydrodynamics is controled by the wind (strong vertical and horizontal mixing), and situations where hydrodynamics is driven by pressure gradients (e.g., tidal currents). Furthermore, situations where an intense wet- and dry-ing of computational cells is observed was tested and the methods showed stability and precise mass conservation. In a general manner, the new LTS scheme was faster from a computational point-of-view, requiring less simulation time in praticaly all tests. In addition, the new scheme presented concentration fields similar to the ones computed by a traditional GLS algorithm. Our findings suggested that the efficiency of the LTS algorithm is increased when a combination of high velocities and small polygons is observed (elevated CFL stability restriction), such as the simulation of the interface between rivers and lakes, fast water inflow (e.g., Dam-Break), and estuaries (Tidal effect).

Orientador: Adalgiso Coscrato Cardozo / Banca: Júlio Cerca Serrão / Banca: Mauro Gonçalves / Banca: Ulysses Fernandes Ervilha / Banca: Camila Coelho Grego / Resumo: O polo aquático é um esporte coletivo, jogado na água e de alta intensidade, que exige ótima condição física dos atletas. Considerando a importância do complexo do ombro nas ações de jogadores do polo aquático, tornou-se importante investigar a influência das variáveis de torque e propriocepção, as quais podem ser afetadas e predispor o atleta a lesões. Além disso, o presente estudo pretendeu identificar a influência da fadiga e quais as contribuições da bandagem elástica quando aplicada na articulação do ombro sobre o desempenho de força e propriocepção em atletas. Participaram deste estudo 20 voluntários homens, 10 atletas profissionais de Polo Aquático e 10 jovens fisicamente ativos, os quais foram submetidos a testes (Cinestesia, Senso de Posição Ativo, Isocinético Concêntrico/Concêntrico e Concêntrico/Excêntrico, torque isométrico máximo, controle de força, indução de fadiga e all out no dinamômetro isocinético) realizados em dinamômetro isocinético (Byodex System 4 Pro), com e sem bandagem funcional. Para o tratamento estatístico foram realizados testes de normalidade (Shapiro-Wilk) e de homocedasticidade (Levene) e garantidas às condições de distribuição normal e variâncias homogêneas, foi utilizado o teste paramétrico t-Student para amostras pareadas e independentes com o nível de significância de α < 0.05. Os resultados mostraram que não houve influência da bandagem elástica nas variáveis estudadas em atletas. Em relação aos jovens fisicamente ativos foram encontrada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The water polo is a collective sport, played in the water with high intensity, which requires optimum physical condition of the athletes. Considering the importance of the shoulder complex in the actions of water polo players, it has become important to investigate the influence of torque and proprioception variables, which may be affected and predispose the athlete to injury. In addition, the present study aimed to identify the influence of fatigue and the contributions of elastic bandage when applied to the shoulder joint on the performance of torque and proprioception in athletes. Have participated in this study 20 male volunteers, 10 professional water polo athletes and 10 physically active young people, who performed the tests (kinesthesia, active position sensing, concentric / concentric and concentric / eccentric isokinetic torque, maximal isometric torque, induction of fatigue and all out) performed in isokinetic dynamometer (Byodex System 4 Pro), with and without functional bandage. For the statistical treatment, normality (Shapiro-Wilk) and homoscedasticity (Levene) tests were performed and guaranteed to the conditions of normal distribution and homogeneous variances, the Student's t-parametric test was used for paired and independent samples with the significance level of α <0.05. The results showed that there was no influence of the elastic bandage on the variables studied in athletes. In relation to the physically active young people, the influence of fatigue was... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A tese investigou o uso de uma ferramenta computacional para avaliar a dinâmica espaço-temporal do metabolismo em ecossistemas aquáticos onde a hidrodinâmica possui papel de destaque na estruturação das comunidades planctônicas. A modelagem matemática foi realizada utilizando o modelo IPH-ECO, uma ferramenta computacional complexa capaz de integrar processos físicos, químicos e biológicos em três dimensões. O trabalho foi dividido em quatro capítulos principais, tendo como base os processos físicos e biológicos que influenciam as estimativas de metabolismo (Capítulos #02 e #03) e melhorias nos métodos numéricos utilizados no modelo IPH-ECO (Capítulos #04 e #05). Os primeiros dois capítulos apresentam o desenvolvimento e aplicação de um algoritmo computacional capaz de quantificar as estimativas de metabolismo aquático baseado (em termos de Produção Primária Bruta - GPP, Respiração do ecossistema - R e Produção Líquida do Ecossistema - NEP = GPP - R) em processos biológicos individuais que influenciam o balanço de oxigênio dissolvido em ecossistemas aquáticos (e.g., respiração de zooplâncton, produção primária de macrófitas aquáticas). A implementação deste algoritmo no modelo IPH-ECO permitiu quantificar as estimativas de metabolismo aquático na Lagoa Mangueira, sul do Brasil, avaliando a importância relativa de diferentes processos individuais e o efeito da hidrodinâmica sobre os processos que compõem o metabolismo da lagoa. O metabolismo aquático da Lagoa Mangueira apresentou um gradiente espacial com maiores valores na região Litorânea e menores na região Pelágica. Além da heterogeneidade espacial, foi possível observar uma heterogeneidade temporal, com valores de produção primária mais elevados durante o verão e primavera e menores durante o inverno e outono. Esta heterogeneidade espacial e temporal acarreta em alterações no estado trófico (autotrófico - NEP positivo ou heterotrófico - NEP negativo) da lagoa, dependendo do local sendo avaliado (zona litorânea ou zona pelágica) e da época do ano. A simulação de diferentes cenários de vento (cinco no total) demonstraram que os padrões de circulação da água podem alterar a dinâmica das estimativas de metabolismo na Lagoa Mangueira, alterando a forma como o sistema é classificado (autotrofia vs. heterotrofia) e influenciando os diferentes processos biológicos que compõem estas estimativas. Os Capítulos #04 e #05 apresentam o desenvolvimento de um novo esquema numérico visando auxiliar na simulação de problemas de qualidade de água. O novo esquema é baseado no método dos Volumes Finitos e permite a integração numérica de equações de transporte utilizando um passo de tempo localizado, calculado a partir da condição de estabilidade de Courant-Friedrich-Lewy (condição CFL). A nova solução numérica é diretamente acoplada a um modelo hidrodinâmico tridimensional em grades triangulares não-estruturadas (e.g, modelo UnTRIM), que utiliza uma solução numérica semi-implícita (Crank-Nicholson) baseada em diferenças finitas e volumes finitos. Diferentes testes clássicos e idealizados são simulados e é realizada uma comparação entre o método com esquema numérico localizado (LTS - Local Time Stepping) e o método tradicional (GTS - Global Time Stepping). Ambos os métodos se mostraram conservativos considerando uma, duas e três dimensões, e ainda foi respeitada uma condição de estabilidade baseada nos valores máximos e mínimos sendo transportados (i.e., não são criados novos valores máximos nem mínimos). Os métodos também foram avaliados de forma acoplada com escoamentos a superfície livre, levando em conta substâncias conservativas e não-conservativas (e.g., balanço de temperatura na água), assim como situações onde a hidrodinâmica é controlada por vento (forte mistura vertical e horizontal) e onde a hidrodinâmica é controlada por um gradiente de pressão (e.g., maré). Além disso, situações onde a secagem e inundação de células computacionais ocorrem foram testadas e os métodos se mostraram estáveis e conservativos. O esquema numérico LTS se mostrou mais rápido do ponto de vista computacional, exigindo menos tempo de simulação em praticamente todos os testes realizados. Além disso, o esquema mostrou resultados similares ao obtidos utilizando o esquema GTS tradicional. Os testes mostraram que a eficiência do esquema LTS é maior quando ocorre a combinação de altas velocidades e pequenos elementos (alta restrição dada pela condição CFL), como a simulação da interface entre rios e lagos, entradas de água rápida (e.g., tromba d’água, Dam-Break) e estuários (efeito de maré). / This thesis investigated the use of a mathematical model to evaluate the space-time dynamics of aquatic metabolism in ecossystems where hydrodynamics plays a key role in structuring the planktonic community. The mathematical model used was the IPH-ECO model, a complex tridimensional model capable of integrating physical, chemical, and biological processes in aquatic environments. The thesis was divided into four main chapters with focus in studying the biological processes and aquatic metabolism estimates (Chapters #2 and #3), and also the improvement of numerical methods used in the IPH-ECO model (Chapters #4 and #5). The first two chapters show the development and application of a computational algorithm capable of quantifying the aquatic metabolism estimates (in terms of Gross Primary Production - GPP, Ecosystem Respiration - R, and Net Ecosystem Production - NEP = GPP-R) based on individual biological processes affecting the dissolved oxygen budget in aquatic ecosystems (e.g., zooplankton respiration, aquatic macrophyte primary production). The numerical algorithm implemented on the IPH-ECO model allowed the quantification of aquatic metabolism estimates (GPP, R, and NEP) at Lake Mangueira, South of Brazil, and the evaluation of the relative importance of different individual processes and how the lake hydrodynamic can change the complex dynamics of the biological processes comprising the lake metabolism estimates. Lake Mangueira’s metabolism estimations showed a well-marked spatial gradient with higher values observed in the littoral zone and lower values observed in the pelagic zone. Besides the spatial heterogeneity, it was also possible to notice a strong seasonal heterogeneity, with increased values of GPP and R during summer and spring and lower values during winter and autumn. This space-time heterogeneity leads to a switching in the trophic state of the lake (autotrophic - Positive NEP or heteotrophic - Negative NEP), depending on the site being evaluated (littoral or pelagic) and also the time of the year being assessed. The simulation of different wind scenarios (a total of five) showed that the water circulation patterns can change the metabolism estimates dynamics in Lake Mangueira, changing the system trophic status (net autotrophy v.s. net heterotrophy) e also affecting the dynamics of individual biological processes composing the metabolism estimates. Chapters #4 and #5 show the development of a new numerical scheme capable of accelerate water quality simulations. The new numerical method is based on a Finite Volume framework and allows for numerical integration of scalar transport equations using a local time step, chosen based on the Courant-Friedrich-Lewy stability criteria (the CFL condition). This new solution is directly linked to a tridimensional hydrodynamic model on triangular unstructured mesh (e.g., UnTRIm model), using a semi-implicit solution based on finite differences and finite volume. Different classical and idealized test-cases were simulated and the results from using the new Local Time Stepping (LTS) numerical method is compared against the usage of a traditional Global Time Stepping method (GTS). Both implemented methods showed precise mass conservation in one, two, and three dimensions, moreover, a discrete max-min property was observed in all simulations (i.e., no new maximum nor minimum was created). The methods were also tested when the coupling with hydrodynamic models of free-surface flows is simulated, accounting both conservative (e.g., Salt) and non-conservative substances (e.g., water temperature). The idealized coupled test-cases accounted for situations where hydrodynamics is controled by the wind (strong vertical and horizontal mixing), and situations where hydrodynamics is driven by pressure gradients (e.g., tidal currents). Furthermore, situations where an intense wet- and dry-ing of computational cells is observed was tested and the methods showed stability and precise mass conservation. In a general manner, the new LTS scheme was faster from a computational point-of-view, requiring less simulation time in praticaly all tests. In addition, the new scheme presented concentration fields similar to the ones computed by a traditional GLS algorithm. Our findings suggested that the efficiency of the LTS algorithm is increased when a combination of high velocities and small polygons is observed (elevated CFL stability restriction), such as the simulation of the interface between rivers and lakes, fast water inflow (e.g., Dam-Break), and estuaries (Tidal effect).

Programa de Pós-Graduação em Ecologia de Biomas Tropicais. Departamento de Biodiversidade, Evolução e Meio Ambiente, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-03-16T20:54:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DecomposiçãoMacrófitasInvertebrados.pdf: 2981868 bytes, checksum: 8eaf59aebc60a5146b63b4d58e7e579e (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-03-17T19:12:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DecomposiçãoMacrófitasInvertebrados.pdf: 2981868 bytes, checksum: 8eaf59aebc60a5146b63b4d58e7e579e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-17T19:12:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DecomposiçãoMacrófitasInvertebrados.pdf: 2981868 bytes, checksum: 8eaf59aebc60a5146b63b4d58e7e579e (MD5) Previous issue date: 2014 / A decomposição de macrófitas é um processo chave em diversos ambientes aquáticos. O estudo teve por objetivo analisar quais grupos de invertebrados se sobressaem durante a decomposição e se estes possuem alguma influência no processo. A colonização de invertebrados durante a decomposição de Eleocharis minima Kunth e de uma mistura representativa de macrófitas contendo E. minima, Egeria najas Planchon e Nymphoides indica Kuntze foi investigada através do método de sacos de litter. Foram confeccionados sacos de litter com tamanhos diferentes de malha (2cm e 500μm) no intuito de permitir diferentes grupos de invertebrados participarem do processo. O local de estudo foi a Lagoa dos Coutos, uma lagoa temporária na serra do Gandarela, no noroeste do Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais. Um total de 24505 organismos foram coletados e 28 táxons identificados. O grupo de maior abundância foi Acari (74,9%), devido à desproporcional quantidade de Hydrozetes sp em todas as amostras. O segundo grupo de maior abundância foi Chironomidae, com 2258 indivíduos (9,2%), seguido de Naididae, com 974 individuos (3,9%). Caenis fittkaui foi a única espécie de Ephemeroptera encontrada no estudo, com 387 indivíduos (1,5% do total). Os resultados indicaram que a assembleia de invertebrados foi diferente nos sacos com malha diferente e as densidades foram efetivamente menores (P<0,00; P<0,00) nos sacos de 500μm. Entretanto, essa diferença não foi efetiva na taxa de decomposição em nenhuma das macrófitas estudadas (P=0,503; P=0,36). O tempo de decomposição foi um fator significativo na alteração da assembleia de invertebrados (P=<0,00), mas essa diferença foi pouco pronunciada, afetando principalmente Cladocera. A taxa de decomposição de E. minima foi baixa (k =0,0062±0,0007, malha fina; k=0,0065±0,0008, malha larga). A mistura de macrófitas obteve taxas de decomposição maiores do que a de E. mínima (k=0,0082±0,0015, malha fina; k=0,0150±0,0023, malha larga). A assembleia de invertebrados foi indiferente à composição de macrófitas no saco de litter (P=0,22). Os resultados indicam que a assembleia de invertebrados não é um componente funcional determinante do processo de decomposição, não sendo observado um processo de decomposição mais veloz no tratamento controle de invertebrados (malha larga) em comparação com o tratamento de exclusão parcial, ou seleção por tamanho (malha fina); ainda assim, o período de decomposição afetou a sucessão da assembleia de invertebrados. _________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The macrophyte decomposition is a key process in certain aquatic environments. The study objective was to analyze wich invertebrate groups stand out during decomposition and if these have any influence on the process. The invertebrate colonization during decomposition of Eleocharis minima Kunth and a representative mixture of macrophytes containing E. minima, Egeria najas Planchon and Nymphoides indica Kuntze was assessed trough the litterbag method. The litterbags were made of different mesh sizes (2cm and 500μm) in order to allow different invertebrate groups to participate in the process. The study was carried out in Lagoa dos Coutos, a temporary pond in the Gandarela range, which is part of the Iron Quadrangle in Minas Gerais state, Brazil. A total of 24505 individuals were collected and 28 taxa were identified. The largest group in abundance was Acari (74.9%), due to the disproportional quantity of Hydrozetes sp.in all samples. The second highest abundance group was Chironomidae, with 2258 individuals (9.2%), followed by Naididae, with 974 (3.9%). Caenis fittkaui was the only Ephemeroptera species found, with 387 individuals (1.5%). The results suggest that the assembly was different in the different litterbags mesh and densities were significantly smaller (P<0.00; P<0.00). However, this difference had no effect over the decomposition rates in none of the studied macrophytes (P=0.503; P=0.36). The decomposition time was a significative factor in the variation of the invertebrate assembly (P<0.00), though this difference wasn’t pronounced, affecting mainly Cladocera. The decomposition rate of E. minima was low (k=0.0062±0.0007, fine mesh; k=0.0065±0.0008, coarse mesh). The macrophyte mixture got higher decomposition rates than E. minima (k=0.0082±0.0015, fine mesh; k=0.0150±0.0023, coarse mesh). The invertebrate assembly was unaffected by the macrophyte composition in the litterbag (P=0.22). The results indicate that the invertebrate assembly is not a determinant functional component of the decomposition process, as the control group (coarse mesh) yielded no gains in the decomposition rate in comparison to the partial exclusion experiment. Still, the decomposition state affected the invertebrate assembly succession.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:17:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337528.pdf: 30785414 bytes, checksum: 86ddcc3d2dc50bf3c67c33c7b4debcfc (MD5) Previous issue date: 2015 / Recentes avanços no cenário marítimo brasileiro - como a descoberta e exploração do pré-sal e a construção do primeiro submarino nuclear nacional - criaram uma demanda para novas tecnologias nacionais para o mapeamento e monitoramento de ambientes subaquáticos. Esta, no entanto, é uma tarefa custosa, devido principalmente à dificuldade de acesso a esse meio e à grande atenuação de ondas eletromagnéticas (como a luz) na água. As ondas sonoras, por outro lado, mostram-se uma ferramenta apropriada para cumprir esse objetivo. Este trabalho tem como objetivo o estudo de técnicas de processamento de sinais para sonares ativos de mapeamento do substrato. Estão inclusos no escopo deste trabalho: desenvolvimento de um modelo de simulação da propagação sonora em ambiente marinho; desenvolvimento de ferramentas para auxiliar o projeto de dispositivos de sonar; geração de perfis de fundo utilizando sonares de feixe único; geração de mosaicos utilizando sonares de múltiplos feixes; filtragem dedados; e processamento de imagens. Os algoritmos desenvolvidos foram validados através de dados simulados e se mostraram robustos ao recuperar informações de entrada dos modelos. Além disso, uma cuidadosa revisão e definição dos principais conceitos utilizados nessa área de estudos foram feitas, com objetivo de servir de base de dados para trabalhos futuros. Ao final, são ressaltados os principais resultados obtidos e são discutidas formas de utilização dos algoritmos em outros trabalhos, citando algumas ideias para trabalhos futuros.<br> / Abstract : The recent progress in the brazilian naval scene - like the discovery and exploitation of the subsalt oil and the building of the first national nuclear submarine - created a demand for new national technologies for monitoring and mapping the underwater environment. However, this is an arduous task due mainly to the difficulty of access to this medium and to the great attenuation of the electromagnetic waves (like the light) in the water. Sound waves, on the other hand, show themselvesa suitable tool to accomplish this goal. The objective of this dissertation is the study of signal processing techniques for active sonars designed for seafloor mapping. The topics of study are: development of an acoustic propagation simulation model for underwater environment; development of tools to assist the designof sonar devices; obtainment of sea floor profiles using single beam sonar; obtainment of sea floor mosaics using multibeam sonar; data filtering; and image processing. Developed algorithms were validated using simulated data and proved to be robustin recovering the incoming information of models. Moreover, acareful review and definition of the main concepts used in this fieldof research was made in order to serve as background information for future works. In the conclusions the main results obtained are highlighted and the means of use the developed algorithms in other works are discussed, mentioning some ideas for future work.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-19Bitstream added on 2014-06-13T18:47:07Z : No. of bitstreams: 1 alves_rcp_dr_botib.pdf: 4373370 bytes, checksum: 868dbf433604bb75f86e445787dedfc8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os organismos planctônicos são a base das cadeias alimentares no ecossistema aquático e os herbívoros zooplanctônicos, em particular, são importantes para o fluxo de energia nos ecossistemas aquáticos, sendo um elo entre os produtores primários e níveis tróficos mais elevados. Este estudo se propôs a ampliar o conhecimento da herbivoria do zooplâncton sobre o fitoplâncton em uma lagoa marginal ao rio Paranapanema. Foi realizado um experimento in situ, com instalação de enclosures com paredes de polietileno fechados no fundo que permitiram a realização de quatro tratamentos: 0% da densidade natural de zooplâncton (apenas fitoplâncton), 50 % (metade da densidade natural), 100% (densidade natural) e 150% (densidade acima da natural). A variação da densidade do zooplâncton foi conseguida por meio de filtração da água por rede de abertura de malha de 50μm. Água da lagoa também foi coletada. Todos os tratamentos foram realizados em tréplica. O experimento durou 18 dias. As coletas foram realizadas a cada seis dias (quatro coletas). A temperatura foi obtida em campo e água foi coletada para análise de oxigênio dissolvido, saturação, pH, condutividade elétrica, concentrações de fósforo total, nitrogênio total, material em suspensão total, material em suspensão orgânico, material em suspensão inorgânico, clorofila-a e feofitina-a. Foram coletadas também amostras de zooplâncton e fitoplâncton que foram contadas e identificadas, normalmente, até ao nível de espécie. Rotifera teve sua abundância relativa alterada em todos os tratamentos, com o favorecimento de Keratella cochlearis e Polyarthra vulgaris provavelmente porque o enclosure as protegeu de predadores. Cladocera foi dominado em todos os tratamentos por Bosmina freyi e B. hagmanni, bioindicadores de eutrofização... / The planktonic organisms are the basis of food chains in the aquatic ecosystems, and the grazer zooplankton, specifically, are very important to energy flow in the aquatic ecosystems, being a link between primary producers and higher trophic levels. The aim of this study is enhance the knowledge of zooplankton grazing over phytoplankton in a lateral lake by Paranapanema River, Brazil. The experiment was conducted in situ, with installation of enclosures of polyetilene walls, closed at the bottom, which allowed the manipulation of four treatments: 0% of the natural density of zooplankton (phytoplankton only); 50% (half of natural density); 100% (natural density) and 150% (a higher density than the natural). The zooplankton density range was obtained by water filtration in zooplankton web with 50μm mesh. The water of the lake was collected either. All the treatments were made using three replications each one. The experiment was carried out for 18 days. The samplings were made each six days (four samplings). The water temperature was measured at field, and a water sample was collected for dissolved oxygen, saturation, pH, conductivity, and concentrations of total phosphorus, total nitrogen, total suspended matter, organic suspended matter, inorganic suspended matter, chlorophyll-a and pheophytin-a analyses. Samples of zooplankton and phytoplankton were also taken. They were counted and identified until specie level, mostly. Rotifera had its relative abundance changed in all treatments, showing the increasing of Keratella cochlearis and Polyarthra vulgaris, probably because the enclosures protected them from predators. Cladocera dominated all treatments by Bosmina freyi and B hagmanni, which are bioindicators of water euthophication. The absolute abundance of this group was the one that best responded... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-28T17:10:43Z No. of bitstreams: 1 2017_SarahSampaioPy-Daniel.pdf: 1974517 bytes, checksum: 128c4991dc11443948643c8c7da83ca0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-22T17:46:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_SarahSampaioPy-Daniel.pdf: 1974517 bytes, checksum: 128c4991dc11443948643c8c7da83ca0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T17:46:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_SarahSampaioPy-Daniel.pdf: 1974517 bytes, checksum: 128c4991dc11443948643c8c7da83ca0 (MD5) Previous issue date: 2017-08-22 / Esta dissertação avaliou alguns padrões ecológicos correspondentes à comunidade zooplanctônica ao longo do monitoramento da formação do reservatório Serra do Facão, no rio São Marcos (julho de 2007 a junho de 2010). O rio São Marcos, pertencente à bacia do rio do Prata, apresentava uma vazão média de 1.290,8 m3 /s e agora possui uma área inundada de 232,370 km2 com capacidade de gerar 210 megawatts de energia. A comunidade zooplanctônica (cladócero, copépode, rotífero e tecameba) e as variáveis ambientais limnológicas foram coletadas bimestralmente na área de influência da usina hidrelétrica, desde montante da área de remanso do reservatório até 1 km jusante do canal de fuga da usina (16 pontos amostrais). Os principais resultados evidenciam que (1) os valores encontrados para concordância entre grupos e para sincronia populacional podem variar ao longo das campanhas de amostragem, principalmente, entre as fases da implantação da barragem (antes e após a formação do reservatório hídrico); (2) nenhum dos grupos taxonômicos analisados foi indicativo entre si (concordantes) inviabilizando o uso de grupos susbtitutos no monitoramento do reservatório; (3) a redução da resolução numérica e taxonômica se apresentou satisfatória independente da fase de implantação em que o reservatório se encontra, o que pode otimizar o tempo das análises das amostras do monitoramento ambiental; (4) as flutuações populacionais dos grupos zooplanctônicos apresentaram baixa sincronia ao longo do tempo podendo chegar à assincronia, porém (5) a regulação destas flutuações não são decorrentes das variações ambientais e nem da dispersão populacional, o que inviabiliza a redução do esforço amostral e a predição da comunidade zooplanctônica com base nesses dois mecanismos. / This dissertation evaluated some ecological patterns correspondent to zooplanktonic community along monitoring of the construction of Serra do Facão reservoir in São Marcos river (2007 July to 2010 June). São Marcos river, belonging to Prata river basin, had an average flow of 1.290,8 m³/s and now have a flooded area of 232,370 km² with capacity to generate 210 megawatts of energy. Zooplanktonic community (cladocera, copepod, rotifer and testate amoebae) and limnological environmental variables were bimonthly collected in the area of hydroelectric power plant influence, from upstream of the reservoir to 1km downstream of power plant’s escape channel (16 points). The most relevant results showed that (1) the values observed for concordance between groups and for populational synchronization can vary over sampling campaigns, mostly between dam’s construction phases (before and after hydric reservoir formation); (2) none of analyzed taxonomic groups were indicative among themselves (concordant) making it impossible to use surrogates groups on reservoir monitoring; (3) the reduction of numerical and taxonomic resolution was satisfactory independent of which phase the reservoir formation was, which optimizes the analyses time in environmental samples; (4) population fluctuations of zooplanktonic groups presented low synchrony over time which could reach to asynchrony, however (5) regulation of this fluctuations is neither due to environmental variations, nor to populational dispersion, which make impossible reduction of sample effort and prediction of zooplanctonic community based on these two mechanisms.

Orientador: Raoul Henry / Banca: Claudia Fileto / Banca: Danielli Cristina Granado Romero / Banca: Maria Stela Maioli Castilho Noll / Banca: Silvia Maria Caglierani / Resumo: Os organismos planctônicos são a base das cadeias alimentares no ecossistema aquático e os herbívoros zooplanctônicos, em particular, são importantes para o fluxo de energia nos ecossistemas aquáticos, sendo um elo entre os produtores primários e níveis tróficos mais elevados. Este estudo se propôs a ampliar o conhecimento da herbivoria do zooplâncton sobre o fitoplâncton em uma lagoa marginal ao rio Paranapanema. Foi realizado um experimento in situ, com instalação de enclosures com paredes de polietileno fechados no fundo que permitiram a realização de quatro tratamentos: 0% da densidade natural de zooplâncton (apenas fitoplâncton), 50 % (metade da densidade natural), 100% (densidade natural) e 150% (densidade acima da natural). A variação da densidade do zooplâncton foi conseguida por meio de filtração da água por rede de abertura de malha de 50μm. Água da lagoa também foi coletada. Todos os tratamentos foram realizados em tréplica. O experimento durou 18 dias. As coletas foram realizadas a cada seis dias (quatro coletas). A temperatura foi obtida em campo e água foi coletada para análise de oxigênio dissolvido, saturação, pH, condutividade elétrica, concentrações de fósforo total, nitrogênio total, material em suspensão total, material em suspensão orgânico, material em suspensão inorgânico, clorofila-a e feofitina-a. Foram coletadas também amostras de zooplâncton e fitoplâncton que foram contadas e identificadas, normalmente, até ao nível de espécie. Rotifera teve sua abundância relativa alterada em todos os tratamentos, com o favorecimento de Keratella cochlearis e Polyarthra vulgaris provavelmente porque o enclosure as protegeu de predadores. Cladocera foi dominado em todos os tratamentos por Bosmina freyi e B. hagmanni, bioindicadores de eutrofização... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The planktonic organisms are the basis of food chains in the aquatic ecosystems, and the grazer zooplankton, specifically, are very important to energy flow in the aquatic ecosystems, being a link between primary producers and higher trophic levels. The aim of this study is enhance the knowledge of zooplankton grazing over phytoplankton in a lateral lake by Paranapanema River, Brazil. The experiment was conducted in situ, with installation of enclosures of polyetilene walls, closed at the bottom, which allowed the manipulation of four treatments: 0% of the natural density of zooplankton (phytoplankton only); 50% (half of natural density); 100% (natural density) and 150% (a higher density than the natural). The zooplankton density range was obtained by water filtration in zooplankton web with 50μm mesh. The water of the lake was collected either. All the treatments were made using three replications each one. The experiment was carried out for 18 days. The samplings were made each six days (four samplings). The water temperature was measured at field, and a water sample was collected for dissolved oxygen, saturation, pH, conductivity, and concentrations of total phosphorus, total nitrogen, total suspended matter, organic suspended matter, inorganic suspended matter, chlorophyll-a and pheophytin-a analyses. Samples of zooplankton and phytoplankton were also taken. They were counted and identified until specie level, mostly. Rotifera had its relative abundance changed in all treatments, showing the increasing of Keratella cochlearis and Polyarthra vulgaris, probably because the enclosures protected them from predators. Cladocera dominated all treatments by Bosmina freyi and B hagmanni, which are bioindicators of water euthophication. The absolute abundance of this group was the one that best responded... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor