ANDRADE, Nádia Ferreira de. Propriedades vibracionais e estruturais de cadeias lineares de carbono. 2015. 213 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-26T18:07:30Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-26T18:14:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T18:14:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) Previous issue date: 2015 / We present a study of linear carbon chains encapsulated in multi-wall carbon nanotubes (Cn@MWCNT) using electron microscopy and Raman spectroscopy in ambient and extreme conditions. The linear chains were characterized by resonance Raman, thermal analysis, ion bombardment and using high resolution and scanning transmission electron microscopy. The HRTEM images obtained here shown the chain within the innermost MWCNT and in this work we obtain the first image of ``cross-section$"$ described for this system Cn@MWCNT. A Raman experiment was carried out in high pressure conditions (from 0 to 9.54 GPa) using a paraffin oil as pressure transmitting medium.The G band frequency of nanotube increase as pressure increase while the C-C stretching mode of linear carbon chain decreases. Theoretical results based on atomistic simulations allowed an understanding of vibrational behavior of the chains. Furthermore, we conducted works that involved instrumentation in order to set in the Department of Physics of the Federal University of Ceara, the instrumentation needed for the development of a device that enables to perform Raman spectroscopy and AFM measurements. For this purpose is necessary to integrate a scan-head, a controller system that controls the probe scan-head and an optical system that communicates with an APD (avalanche photodiode device), responsible for carrying the images with a spectrometer dedicated for obtaining Raman spectra. The system is functional as regards the ability to perform confocal measurements and ready for setting the near field measurements. / Apresentamos um estudo de cadeias lineares de carbono encapsuladas em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (Cn@MWCNT) utilizando microscopia eletrônica e espectroscopia Raman em condições ambientes e extremas. As cadeias lineares foram caracterizadas por espectroscopia Raman ressonante, análise térmica, bombardeamento de íons e com microscopia eletrônica de transmissão. As imagens de alta resolução aqui obtidas mostraram a presença das cadeias dentro do tubo mais interno do MWCNT e neste trabalho obtivemos a primeira imagem de "seção transversal" descrita na literatura para um sistema deste tipo. Um experimento Raman foi conduzido em condições de altas pressões (0 - 9,54 GPa), utilizando um óleo de parafina como meio transmissor de pressão. A frequência da banda G dos nanotubos aumentou com o aumento da pressão enquanto o modo de estiramento C-C das cadeias de carbono lineares diminuiu. Resultados teóricos baseados em simulações atomísticas permitiram uma compreensão do comportamento vibracional da cadeia. Além disso, realizamos trabalhos que envolveram instrumentação afim de instalar no Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará toda a instrumentação necessária para o desenvolvimento de um equipamento que permite realizar espectroscopia Raman e medidas de microscopia de força atômica (AFM). Para isto, é necessário integrar uma "scan-head", um sistema controlador que controla a sonda da "scan-head" e um sistema óptico que se comunica com uma APD (dispositivo fotodiodo avalanche) responsável pela aquisição das imagens, com um espectrômetro dedicado à obtenção dos espectros Raman. O sistema ficou funcional no que diz respeito a capacidade de executar medidas confocal e está pronto para a realização de medidas de campo próximo.

Orientador: Prof. Dr. Rafael de Mattos Grisi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2016. / Neste trabalho analisamos uma versão simplificada do jogo Monopoly utilizando um modelo de Cadeia de Markov com parâmetro de tempo discreto. No primeiro capítulo discorremos sobre a Teoria Clássica das Probabilidades, trazendo os resultados mais importantes para este estudo, precedida por uma breve introdução acerca das ideias sobre o acaso ao longo da história da humanidade e os principais pensadores envolvidos no desenvolvimento dessa Teoria. No segundo capítulo fazemos uma introdução histórica aos processos estocásticos e às Cadeias de Markov; em seguida, explicamos os conceitos fundamentais sobre Cadeias de Markov, colocando alguns exemplos e por fim discutindo a ergodicidade de uma Cadeia de Markov. No terceiro capítulo, após uma breve explicação sobre o surgimento e posterior evolução do jogo Monopoly ao longo do século XX, analisamos a dinâmica do jogo pelo modelo de uma Cadeia de Markov, utilizando como objeto de estudo uma versão mais simples do jogo em questão. / In this work we analyze a simplified version of the Monopoly game using a Markov chain model with discrete time parameter. In the first chapter we discuss on the Classical Theory of Probability, bringing the most important results for this study, preceded by a brief introduction about the ideas of chance throughout the history of mankind and leading thinkers involved in the development of this theory. In the second chapter we make a historical introduction to stochastic processes and Markov chains; then we explain the fundamental concepts of Markov Chains, putting some examples and finally discussing the ergodicity of a Markov chain. In the third chapter, after a brief explanation of the emergence and subsequent evolution of the Monopoly game throughout the twentieth century, we analyze the dynamics of the game by the model of a Markov chain, using as an object of study a simpler version of the game in question.

Orientador: Prof. Dr. André Ricardo Oliveira da Fonseca / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2017. / Nesta dissertação apresentamos um estudo de probabilidade e cadeias de Markov com enfoque da modelagem matemática. Inicialmente, colocamos de maneira sucinta algumas definições e teoremas de probabilidade. Em seguida, abordamos alguns exemplos de situações-problema que envolvem cadeias de Markov, a partir desses exemplos definimos seus elementos básicos (diagrama de transição, matriz de transição, vetor de estado), demonstramos alguns teoremas e fizemos um breve estudo sobre cadeias absorventes. Por último, apresentamos algumas atividades aplicadas no Ensino Fundamental e outras no Ensino Médio. / In this master thesis we present a study of Probability theory and Markov chains focused on mathematical modeling. First, we briefly describe some Probability definitions and theorems. Then, we discuss some problem-solving examples involving Markov chains and from them we define the theory basic elements (transition diagram, transition matrix, state vector), demonstrate some theorems and perform a brief analysis of absorbing chains. Finally, we report some classroom activities implemented in elementary and high schools.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estudos multitemporais de dados de sensoriamento remoto dedicam-se ao mapeamento temático de uso da terra em diferentes instâncias de tempo com o objetivo de identificar as mudanças ocorridas em uma região em determinado período. Em sua maioria, os trabalhos de classificação automática supervisionada de imagens de sensoriamento remoto não utilizam um modelo de transformação temporal no processo de classificação. Pesquisas realizadas na última década abriram um importante precedente ao comprovarem que a utilização de um modelo de conhecimento sobre a dinâmica da região (modelo de transformação temporal), baseado em Cadeias de Markov Fuzzy (CMF), possibilita resultados superiores aos produzidos pelos classificadores supervisionados monotemporais. Desta forma, o presente trabalho enfoca um dos aspectos desta abordagem pouco investigados: a combinação de CMF de intervalos de tempo curtos para classificar imagens de períodos longos. A área de estudo utilizada nos experimentos é um remanescente florestal situado no município de Londrina-PR e que abrange todo o limite do Parque Estadual Mata dos Godoy. Como dados de entrada, são utilizadas cinco imagens do satélite Landsat 5 TM com intervalo temporal de cinco anos. De uma forma geral, verificou-se, a partir dos resultados experimentais, que o uso das Cadeias de Markov Fuzzy contribuiu significativamente para a melhoria do desempenho do processo de classificação automática em imagens orbitais multitemporais, quando comparado com uma classificação monotemporal. Ainda, pôde-se observar que as classificações com base em matrizes estimadas para períodos curtos sempre apresentaram resultados superiores aos das classificações com base em matrizes estimadas para períodos longos. Também, que a superioridade da estimação direta frente à extrapolação se reduz com o aumento da distância temporal. Os resultados do presente trabalho poderão servir de motivação para a criação de sistemas automáticos de classificação de imagens multitemporais. O potencial de sua aplicação se justifica pela aceleração do processo de monitoramento do uso e cobertura da terra, considerando a melhoria obtida frente a classificações supervisionadas tradicionais.

Submitted by Júlio Fernandes do Prado Leutwiler null (leutwiler.julio@gmail.com) on 2016-03-03T13:59:15Z No. of bitstreams: 1 REPRIMARIZAÇÃO DA PAUTA DE EXPORTAÇÃO E A ATUAL INSERÇÃO INTERNACIONAL BRASILEIRA (2000-2014).pdf: 2517153 bytes, checksum: 6a41f226ad3990f8750f611f832a9ec5 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-03-04T13:49:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leutwiler_jfp_me_mar.pdf: 2517153 bytes, checksum: 6a41f226ad3990f8750f611f832a9ec5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-04T13:49:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leutwiler_jfp_me_mar.pdf: 2517153 bytes, checksum: 6a41f226ad3990f8750f611f832a9ec5 (MD5) Previous issue date: 2016-02-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A primeira década do século XXI foi marcada por mudanças no conjunto da economia internacional. No comércio mundial, as características principais foram a alta dos preços de commodities e o aumento do comércio por parte dos países em desenvolvimento, especialmente da China. No Brasil, esta conjuntura foi marcada por um relevante aumento das exportações de produtos considerados primários, apresentando uma tendência cada vez mais perceptível de reprimarização das vendas externas do nosso país. Dessa forma, a presente pesquisa visa analisar a inserção internacional brasileira desde o início dos anos 2000 até 2014, no que se refere às características observadas pelo Brasil no contexto das relações econômicas atuais, buscando responder qual o papel do Brasil na atual divisão internacional do trabalho e sobre a existência de um processo de especialização da economia brasileira em torno da produção de commodities. A análise será desenvolvida tendo como referência o processo de reprimarização das exportações agroindustriais e da pauta de exportação geral da economia brasileira, além disso, é analisado no interior da economia brasileira o controverso processo de desindustrialização e, sobre a ótica da economia internacional, o aumento da participação dos países em desenvolvimento e a demanda de commodities. / The first decade of the twenty-first century was marked by changes in the entire international economy. In world trade, the main features were the high commodity prices and the increased trade by developing countries, especially China. In Brazil, this situation was marked by a significant rise in exports of products considered primary, with a noticeable and increasingly trend of reprimarization in the exports of our country. Thus, the present study aims to analyze the Brazilian international insertion from the early 2000s until 2014, with regard to the characteristics observed in Brazil in the context of current economic relations, seeking to answer what Brazil's role in the current international division of labor and the existence of a process of specialization in the Brazilian economy around the production of commodities. The analysis will be developed with reference to the reprimarization process of agro-industrial exports and the overall export basket of the Brazilian economy, also is analyzed the controversial process of deindustrialization in the interior of Brazilian economy and, on the perspective of the international economy, the increasing participation of developing countries and the demand for commodities. / CAPES: 5224/15-2 / CNPq: 130141/2015-1

Em Ciência da Computação, os caminhos aleatórios são utilizados em algoritmos randômicos, especialmente em algoritmos de busca, quando desejamos encontrar um estado marcado numa cadeia de Markov. Nesse tipo de algoritmo é interessante estudar o Tempo de Alcance, que está associado a sua complexidade computacional. Nesse contexto, descrevemos a teoria clássica de cadeias de Markov e caminhos aleatórios, assim como o seu análogo quântico. Dessa forma, definimos o Tempo de Alcance sob o escopo das cadeias de Markov quânticas. Além disso, expressões analíticas calculadas para o tempo de Alcance quântico e para a probabilidade de encontrarmos um elemento marcado num grafo completo são apresentadas como os novos resultados dessa dissertação. / In Computer Science, random walks are used in randomized algorithms, specially in search algorithms, where we desire to find a marked state in a Markov chain.In this type of algorithm,it is interesting to study the Hitting Time, which is associated to its computational complexity. In this context, we describe the classical theory of Markov chains and random walks,as well as their quantum analogue.In this way,we define the Hitting Time under the scope of quantum Markov chains. Moreover, analytical expressions calculated for the quantum Hitting Time and for the probability of finding a marked element on the complete graph are presented as the new results of this dissertation.

O processo evolutivo deixa vieses no sistema nervoso de forma a optimizar nossas capacidades cognitivas para o ambiente em que evoluímos. Nosso objetivo é criar modelos de vida artificial nos quais a atenção seletiva, a tomada de decisão em sequências binárias e o tempo de reação ao aparecimento abrupto de um alvo precedido por pista emerjam como consequência da evolução. Em nossos experimentos, a atenção seletiva enviesava o processamento de estímulos de forma a dar prioridade aos mais relevantes quando eles tinham relevâncias diferentes. Nossos experimentos de tomada de decisão apóiam a teoria de que o pareamento de probabilidades, estratégia adotada por seres humanos neste tipo de experimento, é consequência da busca de padrões, que decorre da importância que isto teve durante a evolução humana. No estudo do tempo de reação, o comportamento observado em seres humanos só pôde ser modelado em populações de animais artificiais quando existia ruído e eles tinham que selecionar uma ação apropriada entre duas possíveis. / The evolutionary process leaves biases in the nervous system so as to optimize our cognitive capacities to the environment where we evolved. Our objective is to create artificial life models wherein selective attention, decision making in binary sequences and reaction time to the abrupt appearance of a target preceded by a cue emerge as a consequence of evolution. In our experiments, selective attention biased stimuli processing so as to give priority to the most relevant stimuli when they had different relevances. Our decision making experiments support the theory that probability matching, the strategy adopted by humans in this kind of experiment, is a consequence of a search for patterns, which results from the importance that finding regularities in our environment had during human evolution. In the study of reaction time, the behavior observed in humans could only be modeled in populations of artificial animal when there was noise and they had to select an appropriate action between two possible ones.

O Labirinto em Cruz Elevado (LCE) é um modelo animal para o estudo da ansiedade, suas bases biológicas e os efeitos de diferentes tipos de fármacos sobre o comportamento. Diferentes métodos têm sido usados para estudá-lo, dentro dos quais encontra-se a modelagem computacional. O presente trabalho junta-se a esses estudos utilizando as ferramentas da modelagem computacional para desenvolver dois modelos computacionais e índices que permitiram avaliá-lo. O primeiro deles estuda a maneira como os animais exploram o labirinto usando cadeias de Markov. Esta abordagem rendeu um método de caracterização capaz de identificar os efeitos de certos tipos de fármacos sobre a maneira como o animal explora o LCE, ao mesmo tempo que levanta alguns indícios sobre a quantidade de informação que o rato usa para tomar uma decisão. O segundo foi construído baseado na ideia do conflito como o determinante do comportamento do rato no LCE, adaptando um modelo de rede neural usado para avaliar informação conflitante: o modelo de dipolo chaveado de Grossberg. O objetivo desse segundo modelo foi avaliar a viabilidade de um modelo de competição de três forças: uma que insta explorar locais considerados amedrontadores, uma outra que insta procurar proteção e a última que representa o vigor do animal. Cada uma das forças que compõem o modelo recebe sinais vindos do ambiente e a maneira como processam esses sinais pode ser afetada pelos efeitos de um determinado fármaco. O modelo reproduz os efeitos esperados dos três tipos de fármacos fazendo mudanças em no máximo dois de seus parâmetros. Da mesma maneira, o modelo reproduz parte do comportamento esperado na Arena, precisando apenas de um pequeno ajuste para reproduzir as trajetórias que o animal costuma fazer em torno das paredes desse labirinto. Pode-se concluir que o modelo computacional descreve uma possível maneira de como as variáveis que controlam o comportamento do rato no LCE interagem e de como os fármacos interagem com essas variáveis, permitindo a reprodução do comportamento do rato no LCE e em outros labirintos como a Arena. O modelo foi construído para reproduzir os efeitos de três tipos de fármacos, porém, a maneira como esses tipos de fármacos interagem com o modelo não foi condicionada a um local ou maneira específico. Esta abordagem permite procurar outras interações que não somente reproduzam os efeitos de fármacos conhecidos, mas também possam predizer os efeitos de fármacos ainda não estudados. / The Elevated Plus Maze (EPM) is an animal model for the study of anxiety, its biological foundations, and the effects of different kinds of drugs on behavior. A group of different modeling methods have been used to study the rat behavior in the EPM. One of them characterizes rat behavior the EPM using directed graphs and proposes an index which can be used to classify the drug type and dosis. The other two methods were used to construct computational models for the rat behavior. The first of these models used Markov chains to reproduce the rat behavior. This approach offers a method to characterize the rat behavior, which is able to identify the effects of certain kinds of drugs on the way the rat explores the maze and, at the same time, raises some clues on how much information is used by the animal to take a decision. The second one was built based on the idea that conflict determines the rat behavior in the EPM. Conflict was introduced in the model via an adapted version of Grossberg\'s gated dipole artificial neural network model. The goal was to evaluate the viability of a competition-based model with three kind of drives: a drive to explore threatening places, a drive to seek protection, and a drive to move, related to the energy of the animal. The model receives and processes signals from the environment according to the states of these three drives, and the way in which the signals are processed can be influenced by effects of specific drugs. This model reproduces the expected effects of three types of drugs with modifications of up to two parameters. The model also reproduces part of the expected behavior of the animal in the Arena, a different maze, by requiring only small adjustments to reproduce the trajectory of the rat around the walls. It is possible to conclude that this computational model captures elements of the interaction of variables which control the rat behavior in the EPM and how drugs interact with these variables. These elements may also be present in the rat behavior in the Arena. The tools and models presented here offer new paradigms to study rat behavior in the EPM. They can offer new benchmarks to characterize rat behavior and can be used to study the effects of different drugs and their interactions.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3114.pdf: 4153155 bytes, checksum: 9c4f4c3e1041563aa6254cc622f8352d (MD5) Previous issue date: 2010-05-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / Studies on the feeding of fishes provide relevant information for understanding the mechanisms allowing the coexistence and exploitation of resources by several species of fishes and also by other components of the aquatic communities.. The objective of the present study was to analyze in detail the feeding habits and the ecomorphology of the fish species Pimelodus fur and Leporinus reinhardti as well as to preliminarily characterize the fedding habits and describe the morphological characteristics of other nine species of fish occurring in a stretch of the Upper São Francisco River Basin. Fishes were sampled in four periods: December 2006 and 2008 (rainy periods) and April 2007 and June 2008 (dry periods) using with gillnets, seine nets and sieve. The results on the feeding ecology of P.fur revealed that this species belong to the trophic gulid of the insectivores, since insects represent between 74.0% and 79.0% of its diet. There were seasonal changes in the diet of P. fur, with food items essentially authochtonous, as aquatic insects larvae being consumed in the dry periods and insects from terrestrial sources, as Araneae and Hymenoptera being added to its diet during the rainy periods, in both São Francisco River and its tributary Piumhi River. In these rivers P. fur displayed high trophic specialization, being a specialist in consuming aquatic insects. It was also observed great overlap in the food items consumed by the different size classes of P. population sampled in both rivers. L. reinhardti had intense feeding activity in both seasons dry and rainy periods. This species belong to the trophic guild of herbivores, being its diet composed mainly by plant material. The feeding spectrum of L. reinhardti is wider in São Francisco River than in the Piumhi River, what can be a consequence of the fact that the gallery forest in the São Francisco River is better preserved in this region than that of the Piumhi River. There were seasonal changes in the diet of L. reinhardt, with some food items as Trichoptera and Hymenoptera only being consumed in the rainy periods. There was no significant change in the diet of L. reinhardti along its development, with preference by plant material in all size classes. L. reinhardti is a feeding specialist with narrow niche breath. There was no feeding niche overlap between P. fur and L. reinhardti in any seasonal period or river stretch studied. Although feeding activity of both P. fur and L. reinhardti was intense during all periods analyzed, the narrow feeding niche breath and the large diet overlap among the size classes within each species population indicate that food sources are abundant in this part of the Upper São Francisco River basin. Regarding the morphological characteristics there was also trophic structuring of the species studied in Piumhi and São Francisco Rivers, with segregation between the body shape of the specialists (insectivores and piscivores) and the more generalist feeders (omnivores and herbivores). / Os estudos sobre a alimentação de peixes fornecem informações importantes para a compreensão dos mecanismos que permitem a coexistência e exploração dos recursos por várias espécies de peixes e pelos demais componentes das comunidades aquáticas. O objetivo deste estudo foi analisar detalhadamente o hábito alimentar e a ecomorfologia das espécies de peixe Pimelodus fur (mandi-branco) e Leporinus reinhardti (piau-de-três-pintas), bem como descrever preliminarmente os hábitos alimentares e as características morfológicas de outras nove espécies de peixes com ocorrência em um trecho da bacia do alto rio São Francisco. Os peixes foram coletados em dezembro de 2006 e dezembro de 2008 (períodos chuvosos) e abril de 2007 e junho de 2008 (períodos secos), utilizando-se redes de espera, redes de arrasto, tarrafas e peneiras. Os resultados sobre a alimentação de P. fur revelaram que esta espécie pertence à guilda trófica insetívora, sendo que os insetos representaram entre 74 a 70% de sua dieta. Foi observada variação estacional na alimentação de P. fur, com itens alimentares essencialmente autóctones sendo consumidos no período de seca (larvas de insetos aquáticos) e com artrópodos de origem terrestre (Araneae e Hymenoptera) sendo adicionados à sua dieta no período chuvoso em ambos os rios estudados, Rio São Francisco e Rio Piumhi. Nos rios estudados P. fur apresentou elevada especialização trófica, sendo uma espécie especialista no consumo de insetos aquáticos. Verificou-se também elevada sobreposição alimentar entre as diferentes classes de tamanho de P. fur na população amostrada em ambos os rios. L. reinhardti tem uma alta atividade alimentar em ambos os períodos climáticos, seca e cheia. A espécie L. reinhardti pertence à guilda alimentar herbívora, sendo a sua dieta composta preferencialmente por vegetais superiores. O espectro alimentar de L. reinhardti é mais amplo no Rio São Francisco, do que no Rio Piumhi, provavelmente pelo fato desse trecho do rio apresentar vegetação ciliar mais preservada. Verificou-se variação estacional na alimentação do piau-três-pintas, onde alguns itens como fragmentos de insetos, Trichoptera e Hymenoptera só foram consumidos na estação chuvosa. Não houve variação na dieta ao longo do desenvolvimento de L. reinhardti, sendo observada a preferência por material vegetal em todas as classes de tamanho. L. reinhardti é um peixe especialista, com pequena amplitude de nicho em todas as classes de tamanho. Não ocorreu sobreposição alimentar entre P. fur e L. reinhardti em nenhum dos períodos ou rio avaliados. Embora a atividade alimentar de P. fur e L. reinhardti tenha sido intensa em todos os períodos, a pequena amplitude do nicho e a grande sobreposição alimentar entre as diferentes classes de tamanho em cada espécie sugere que os recursos alimentares sejam abundantes neste trecho do Alto Rio São Francisco. Observou-se estruturação trófica quanto à morfologia das espécies estudadas nos rios Piumhi e São Francisco, com a separação entre as formas do corpo das espécies mais especialistas (insetívoros e piscívoros) daquelas das espécies mais generalistas (onívoro e herbívoro).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4522.pdf: 5258666 bytes, checksum: 63af4d47236c40f5653d5e62225746e6 (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The effects of trace metals contamination in aquatic environments are of concern in the ecotoxicological point of view. In these environments the organisms are exposed to metals in the dissolved form and also through ingestion of contaminated food in the food chain. The phytoplanktonic organisms are the basis of food chains and are responsible for primary productivity. Zooplankton is a link between primary producers and higher trophic levels, such as fish. The exposure of these organisms to metals will cause changes in the physiology, affect productivity rates, and the balance and dynamics of aquatic communities. This study evaluated the effects of the metal cadmium (Cd) on an experimental freshwater food chain involving the algae Scenedesmus quadricauda, a cladoceran daphinidae, Simocephalus serrulatus, and the fish Hyphessobrycon eques. Cultures of S. quadricauda in exponential phase growth were exposed to 1.6x10-9; 3.2x10-8; 6.7x10-8; 1.6x10-7 and 1.3x10-6 mol L-1 of total dissolved Cd for 96 h. During exposure chlorophyll "a", population growth, coenobia size, and dry biomass were evaluated. Then the contaminated algae were given as food to the zooplankton S. serrulatus during the complete life cycle of the organisms in the concentration range of 3.8x10-14 to 5.9x10-12 g Cd cell-1. During the exposure the embryonic development time, age at first reproduction, time for egg production, generation time, longevity, fertility rates, feeding rates, secondary production, and recovery of the animals were evaluated. Then the cladocerans reared with Cd contaminated algae were used as food for the fish H. eques duruing a period of seven days. At the end of this exposure, we evaluated the histological structure of gills and liver, and the fresh weight of the animals. In S. quadricauda, there were damages on the chlorophyll content, and in the population growth at high concentrations of the metal. In the cladocerans were detected increase of the embryonic development time, age at first reproduction, and generation time, whereas a decrease of the longevity, fertility rates, feeding rates, and secondary production. The rate of secondary production showed recovery after removal the contaminated food. The histological patterns of gills and liver, as well as the fresh weight of the fish were not affected by the Cd exposure tested through the food chain considering the exposure period and concentrations tested. The results indicated that food can be considered an important vehicle in the Cd transfer from phytoplankton to zooplankton in aquatic food webs. Cd has a high potential for toxicity, impacting the producers and primary consumers. However, no Cd effects to the fish, the third trophic level, were detected. These studies are of great importance for understanding Cd behavior in aquatic environments, as well as its toxicity to the organisms. The understanding of these aspects contributes to adaptation strategies for the conservation of aquatic ecosystems in situations of contamination. / Os efeitos da contaminação dos ambientes aquáticos por metais são preocupantes do ponto de vista ecotoxicológico. Nesses ambientes os organismos são expostos aos metais na forma dissolvida e também através da ingestão de alimentos contaminados via cadeia trófica. Os organismos fitoplanctônicos estão na base das cadeias alimentares dos ambientes aquáticos e são responsáveis pela produtividade primária. O zooplâncton constitui um elo entre produtores primários e níveis tróficos superiores, como os peixes. A exposição desses organismos aos metais pode ocasionar mudanças na fisiologia, afetar as taxas de produtividade, e, consequentemente o equilíbrio e dinâmica das populações e comunidades aquáticas. Este estudo avaliou os efeitos do metal cádmio (Cd) sobre uma cadeia alimentar experimental constituída por uma microalga clorofícea Scenedesmus quadricauda, um cladócero dafinídeo Simocephalus serrulatus e o peixe Hyphessobrycon eques. Cultivos de S. quadricauda em fase exponencial de crescimento foram expostos a 1,6x10-9; 3,2x10-8; 6,7x10- 8; 1,6x10-7 e 1,3x10-6 mol L-1 de Cd total dissolvido durante 96 h. A concentração de clorofila a , taxa de crescimento populacional, morfologia dos cenóbios e biomassa seca foram avaliadas durante a exposição. Depois de contaminadas as algas foram fornecidas como alimento aos cladóceros S. serrulatus durante todo seu ciclo de vida em concentrações entre 3,8x10-14 a 5,9x10-12 g Cd célula-1. Durante a exposição o tempo de duração do desenvolvimento embrionário, idade da primeira reprodução, intervalo na produção de ovos, tempo de geração, longevidade, taxas de fertilidade, taxas de alimentação, produtividade secundária e recuperação foram avaliados. Em seguida os cladóceros alimentados com algas contaminadas foram utilizados como alimento para o peixe H. eques por um período de sete dias. A estrutura histológica das brânquias e fígado e peso fresco dos animais foram avaliados ao final dessa exposição. Em S. quadricauda, houve diminuição no conteúdo de clorofila a e no crescimento populacional nas maiores concentrações do metal. Nos cladóceros ocorreu aumento do tempo de duração do desenvolvimento embrionário, idade da primípara e tempo de geração; houve diminuição da longevidade, das taxas de fertilidade, taxas de alimentação e produtividade secundária. A produção secundária foi recuperada após a retirada do alimento contaminado. Os padrões histológicos das brânquias e fígado dos peixes, assim como o peso fresco não foram afetados pela exposição ao Cd via cadeia alimentar considerando o período de exposição e a amplitude de concentração de Cd avaliada. Os resultados obtidos indicam que o alimento pode ser considerado um veículo importante na transferência do Cd do fitoplâncton para o zooplâncton nas cadeias tróficas aquáticas. O Cd tem elevado potencial de toxicidade impactando os produtores e consumidores primários. No entanto, não foi detectado efeitos do Cd no terceiro nível trófico. Esses estudos são importantes para o entendimento do comportamento do metal Cd nos ambientes aquáticos, bem como seu potencial de toxicidade sobre os organismos encontrados nesses ambientes. O entendimento desses aspectos contribui para adequação de estratégias de preservação dos ecossistemas aquáticos em situações de contaminação por Cd.