Orientadores : Profª. Drª. Eunice da Costa Machado e Prof. Dr. Tom Moens / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Costeiros e Oceânicos. Defesa: Pontal do Paraná, 05/02/2014 / Inclui bibliografia / Resumo: As variações das fontes de carbono orgânico e suas variações espaciais são importantes para compreender o balanço das diferentes formas de carbono orgânico nas regiões costeiras. Amostragens foram feitas ao longo de gradientes de salinidade e nas duas desembocaduras do Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP), objetivando analisar a distribuição espacial do Carbono Orgânico Particulado (COP) e do Carbono Orgânico Dissolvido (COD), as variações das saturações do CO2 e O2, análises metabólicas do estuário, fluxos de difusão do CO2 e as exportações do COP e do COD para a área costeira adjacente ao CEP. O sistema está localizado no estado do Paraná, região sul do Brasil, compreendendo uma área de 612km2 e um volume de 2x109m3. Amostras foram coletadas durante campanhas amostras, ao longo de gradientes de salinidade dos eixos Norte-Sul e Leste-Oeste, e nas desembocaduras Norte e Sul do sistema. As amostras de carbono orgânico foram analisadas através do método de combustão em alta temperatura HTC no equipamento TOC-5000 Shimadzu; os fluxos de difusão, na interface ar-água foram estimados de acordo com Carmouze (1994) e as exportações foram baseadas em fundeios de medição como equipamento S4 Current Meter, medindo as correntes e descargas de água durante um ciclo complete de maré. Os resultados apresentaram variações nos valores de concentração de carbono orgânico: máximo de 13.56mg.L-1, mínimo de 3.84mg.L-1, com uma média de 6.59mg.L-1 para o eixo Leste-Oeste; e 19.37mg.L-1, 5.44mg.L-1 e 8.59mg.L-1 para o eito Norte-Sul (valores máximo, mínimo e médio, respectivamente). Ao longo dos transectos de salinidade (em direção às desembocaduras do sistema estuarino), a concentração do carbono orgânico foi constante, enquanto a absorbância do CDOM diminuiu, inferindo na existência de diversas fontes de material orgânico para o sistema. As saturações do CO2 e O2 fora relacionadas com a salinidade e também se mostraram correlacionadas com a absorbância do CDOM nos comprimentos de onda de 320 e 443nm (61% e 47% para o O2; 63% e 46% para o CO2, respectivamente). Os eixos Leste-Oeste e Norte-Sul exibiram médias de fluxo de difusão de 1.74 e 2.72mM.m-2.h-1. As exportações de COD e COP na desembocadura Norte foi de 21.39kg.s-1 e 8.30kg.s-1, respectivamente; enquanto para a desembocadura Sul, as médias foram de -1.57kg.s-1 (em direção ao estuário) e 26.40kg.s-1, respectivamente. A presença de substâncias húmicas no sistema afeta a produção primária, e consequentemente afeta as saturações de CO2 e O2. O estuário demonstrou um metabolismo heterotrófico, exportando grandes quantidades de CO2 para a atmosfera e grandes quantidades de carbono orgânico, até mesmo quando comparado com alguns dos maiores rios do planeta. / Abstract: Variations of organic carbon sources and its spatial variations are important to comprehend the balances of the different organic carbon phases in the coastal zones. Surveys were made along the salinity gradients and mouths of the Paranaguá Estuarine Complex (PEC), objecting to analyze the spatial distribution of Particulate Organic Carbon (POC) and Dissolved Organic Carbon (DOC), variations of CO2 and O2 saturations, metabolic analysis of the estuary, the CO2 diffusive fluxes and the POC and DOC exportations to the adjacent coastal waters of the PEC. The system is located in the Paraná State, south of Brazil, comprising 612km2 and a water volume in the order of 2 x 109m3. Samples were collected, during four sampling campaigns, along the salinity gradients in the two axes, North-South and East-West axes, and in the Northern and Southern Mouths of the system. The organic carbon samples were analyzed by HTC TOC-500 Shimadzu equipment; diffusive fluxes at the air-water interface were estimated according to Carmouze (1994) and the exportations were based on the anchoring of the S4 Current Meter, measuring currents and water discharge for an entire tidal cycle. The main results showed a variation of the organic carbon concentration values: maximum of 13.56mg.L-1, minimum of 3.84mg.L-1 with a mean of 6.59mg.L-1 for the East-West Axis; and 19.37mg.L-1, 5.44mg.L-1 and 8.59mg.L-1 for the North-South Axis (maximum, minimum and mean values, respectively). Along the salinity transects (direction to the mouth of the estuarine system), the absorbance of CDOM diminishes, which infer different sources of organic matter to the system. The saturations of CO2 and O2 were related with the salinity and also showed correlations with the absorbance of CDOM at 320 and 443nm (61% and 47% for O2; 63% and 46% for CO2, respectively). The East-West and North-South axes exhibited mean diffusive fluxes of 1.74 and 2.72mM.m-2.h-1. The exportations of DOC and POC at the Northern Mouth had an average flux of 21.39kg.s-1 and 8.30kg.s-1, respectively; while the Southern mouth had an average flux of -1.57kg.s-1 (towards the estuary) and 26.40kg.s-1, respectively. The presence of humic substances in the system affects the primary production, consequently affecting the CO2 and O2 saturations. The estuarine system reflects a heterotrophic metabolism, exporting high amounts of CO2 to the atmosphere and high quantities of Organic Carbon to the adjacent ocean, even when compared to the major rivers in the world.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-05-09T11:24:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5094766 bytes, checksum: 4b05fb231cf31f5d21a164ba6bd15858 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T11:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5094766 bytes, checksum: 4b05fb231cf31f5d21a164ba6bd15858 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A fragmentação de habitat e a degradação das florestas tropicais causadas por mudanças no uso da terra, são as principais ameaças à biodiversidade e a emissões de carbono antropogênico. Consequentemente, o desenvolvimento de políticas adequadas de conservação requer uma compreensão de como as comunidades são afetadas pelas mudanças antropogênicas das paisagens. Para investigar os efeitos da fragmentação e possíveis co-benefícios entre carbono e biodiversidade em florestas em renegeração, focamos nas espécies arbóreas, tendo três objetivos gerais: (i) verificar os efeitos da configuração e composição das paisagens e o efeito de borda sobre a diversidade filogenética; (ii) avaliar o impacto da fragmentação sobre a diversidade funcional; (iii) verificar a existência de co-benefícios entre biodiversidade e o estoque de carbono para aplicação de mecanismos de conservação, por meio do mercado de carbono (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation - REDD+), utilizando como modelo florestas em regeneração. Nosso estudo foi desenvolvido na floresta tropical brasileira conhecida como Florestas de Tabuleiro. Para o objetivo geral (i), amostramos 27 fragmentos de diferentes tamanhos, formas e graus de isolamento, com um total de 280 parcelas de 10mx10m, sendo que, para 12 destes fragmentos também alocamos 120 parcelas de igual tamanho no ambiente de borda. Para o objetivo geral (ii) utilizamos os mesmos 27 fragmentos descrito para o objetivo (i), contudo, sem o ambiente de borda. Para o objetivo (iii), utilizamos 27 fragmentos de floresta primária, 11 fragmentos de florestas em regeneração e 11 pastos de criação de gado, totalizando 490 parcelas de 10mx10m. Em cada parcela coletamos todos os indivíduos arbóreos, com diâmetro à altura do peito (DAP; a 1,30 metros acima do solo) ≥4.8 cm de diâmetro. De acordo com cada objetivo deste estudo, os indivíduos amostrados foram classificados em espécies endêmicas da Floresta Atlântica, ameaçadas de extinção (Lista Vermelha da IUCN), quanto às suas características funcionais, como também calculados suas respectiva densidade de madeira e carbono. A diversidade filogenética-PD foi positivamente relacionada ao aumento da porcentagem de cobertura florestal. A distância filogenética entre pares de indivíduos que co-ocorrem (SES.MPD), diminuiu com o aumento da irregularidade dos fragmentos e com a densidade de fragmentos nas paisagens. PD foi maior no interior do que no ambiente de borda, enquanto SES.MNTD, foi menor no interior do que nos ambientes de borda. Em termos da diversidade funcional, o isolamento gerou uma redução da regularidade funcional e aumento da divergência funcional. Além disso, grandes fragmentos apresentaram uma menor uniformidade funcional, enquanto a dispersão funcional diminuiu com aumento da cobertura florestal. Encontramos também, que paisagens com maior densidade de fragmentos apresentaram maiores valores de densidade da madeira. Em termos de co-benefícios, encontramos positivas relações entre o carbono das árvores com todas as métricas de biodiversidade utilizadas neste estudo. Temos como conclusões principais que: (i) a composição das paisagens e o efeito de borda altera a diversidade filogenética das espécies arbóreas estocadas nos remanescentes de floresta. Por outro lado, paisagens fragmentadas possuem a capacidade de manter elevada história evolutiva, dada a retenção de diversidade filogenética, através de uma gama de métricas de configuração das paisagens; (ii) o isolamento aumentou a diferenciação de nicho através do incremento de espécies adaptadas ao distúrbio. Métricas de composição das paisagens geraram um incremento da co-ocorrência de espécies funcionalmente semelhantes; e (iii) existem fortes co-benefícios entre o estoque de carbono e a biodiversidade em florestas em regeneração, mesmo estas estando isoladas de grandes blocos florestais. / Fragmentation and degradation of tropical forests caused by changes in land use are among the main causes of biodiversity loss and emissions of greenhouse gases. Consequently, the development of appropriate conservation policies requires an understanding of how communities are affected by anthropogenic changes of landscapes. To investigate the effects of fragmentation and possible cobenefits between carbon storage and biodiversity conservation in forest regeneration, we focus on tree species, with three general objectives: (i) verify effects of configuration and composition of the landscapes and the edge effect on the phylogenetic diversity; (ii) evaluate the fragmentation impact on the functional diversity; (iii) verify the existence of cobenefits between carbon storage and tree-biodiversity to application of conservation mechanisms, through the carbon market (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation - REDD +), in forest regeneration. Our experiment was developed in a fragmented landscape of a type of Brazilian Atlantic Forest known as Tableland Forest. For the first objective (i), we sampled 27 fragments of different sizes, shapes and isolation levels, with 280 plots of 10 m x 10 m. For the second objective (ii), we used the same 27 fragments without edge plots. For the third objective (iii), we used 27 fragments of primary forest, 11 fragments in regeneration and 11 in cattle pastures, totaling 490 plots of 10 m x 10 m. In each plot we collect all trees with a diameter at breast height (DBH, 1.30 meters above the ground) ≥4.8 cm in diameter. According to each objective of this study, from the sampled individuals we identified the endemic species of the Atlantic Forest, the threatened species (IUCN Red List), their functional characteristics and calculated their respective wood density and carbon storage. Phylogenetic diversity-PD was significantly and positively associated with an increased percentage of forest cover. The phylogenetic distance between individuals that co-occur (SES.MPD) reduced with increasing irregularity of fragments and fragments density in the landscape. PD was higher on the fragments interiors than on the edge habitat, while SES.MNTD was lower on the fragments interiors than on the edge habitat. In terms of the functional diversity, the isolation led to a reduction of functional regularity and increased functional divergence. In addition, the larger the fragments, the lower the functional uniformity; while functional dispersion decreases as percentage of forest cover increases. We also found that landscapes with higher density of fragments have higher values of wood density. In terms of co-benefits, we find positive relationship between the carbon storage and all the biodiversity metrics used in this study. Finally we have remarkable conclusions about Brazilian Rainforest fragmentation and cobenefits, being: (i) the composition of landscapes and edge effects alter the phylogenetic diversity of the tree species stored in forest remnants. Moreover, fragmented landscapes have the ability to maintain high evolutionary history, given the phylogenetic diversity retention, across a range metrics of configuration of landscapes; (ii) isolation increased the niche differentiation through the increase of species adapted to disturbance. The metric of landscapes composition increases with the co-occurrence of functionally similar species; and (iii) there are strong cobenefits between carbon storage and biodiversity in forests regeneration, even if isolated from large forest blocks.

Este trabalho objetiva contribuir com o planejamento da geração de energia elétrica por meio da utilização de geração fotovoltaica de forma distribuída, ou seja, instalada e em operação em paralelo junto com a rede de distribuição de energia elétrica. Utiliza-se uma abordagem hipotético-dedutiva, buscando hipóteses, na forma de questões orientadoras, que serão testadas por meio do tratamento dos dados coletados e sua posterior análise e interpretação. O método de procedimento é o estudo de caso, sendo escolhida a cidade de Curitiba e o restante dos municípios compreendendo sua Região Metropolitana. A partir da elaboração da revisão na literatura, visando constituir a fundamentação teórica desta pesquisa, é elaborado um breve inventário estatístico e do aspecto de geração de energia elétrica da cidade de Curitiba, no contexto do estado do Paraná. Os procedimentos metodológicos envolvem a simulação de cenários de inserção de geração fotovoltaica distribuída, considerando diferentes níveis de penetração, e seus efeitos sobre curvas de carga reais para a cidade de Curitiba. Foram selecionados 12 dias, considerados críticos, para a análise que contemplou a contribuição fotovoltaica em termos da redução do consumo de energia elétrica, redução de emissões de CO2 e, por fim, capacidade do sistema fotovoltaico em reduzir a demanda máxima do sistema elétrico. Constatou-se que o intervalo de capacidade instalada em energia solar fotovoltaica situa-se entre 40,80 MWp e 55,68 MWp, desconsiderando exceções, e remete a valores de máximo Fator Efetivo de Capacidade de Carga (FECC), para condição de irradiação máxima e irradiação típica, no inverno e verão. Dessa forma, este intervalo é considerado apropriado do ponto de vista do aumento da capacidade do sistema elétrico, devido à presença de geradores fotovoltaicos distribuídos. Além disso, o referido intervalo além de aumentar em mais de 50% a capacidade do sistema elétrico, acarreta em redução anual do consumo de energia elétrica entre 50,8 GWh e 69,4 GWh, além de evitar a emissão de 18.501 toneladas de CO2-eq a 25.251 toneladas de CO2-eq, sendo, portanto, um importante vetor para o aumento da oferta de energia elétrica, aumento da capacidade do sistema elétrico e, por fim, redução de emissões de Gases do Efeito Estufa, principalmente o CO2. / This study aims to deepen knowledge in the item electricity generation planning through the use of distributed generation using solar photovoltaic energy, which means that photovoltaic systems are able to operate in parallel with the electricity distribution network. A hypothetical-deductive approach was developed, seeking hypotheses in the form of guiding questions, which will be tested by treatment of the collected data and their analysis and interpretation. The method of procedure is the case study, being applied to the Metropolitan Region of Curitiba. The literature review aims to be the theoretical basis of this research, therefore it mainly consists of a brief statistical and electrical energy inventory of the city of Curitiba in Paraná state. The methodological procedures involve the simulation of different scenarios for distributed PV generators by varying their Penetration Level, so that the effects on actual load curves for the region analyzed were quantified. 12 critical days were selected to the analysis that included the photovoltaic contribution in terms of reducing electrical energy consumption, reducing CO2 emissions and, finally, the capacity of the photovoltaic systems to reduce the maximum demand of the electrical system of the city. It was concluded that the most appropriate PV Penetration Level, in terms of power, regards with 40,80 MWp up to 55,68 MWp, disconsidering exceptions. This result leads to maximum values of Effective Load Carrying Capacity (ELCC), for maximum and typical solar radiation, during the seasons of winter and summer. In result, this proposed interval represents the better peak shaving capability of PV, because of its higher ELCC parameter. Furthermore, in addition to increase more than 50% in the capacity of the electrical system, there is an annual amount of energy generated about 50.8 GWh and 69.4 GWh, which represents 18,501 to 25,251 tons of CO2-eq avoided. For this reason, solar PV energy is an extremely important and feasible strategy to enhance the electricity generation, the capacity of the electrical system and to reduce greenhouse gases emission, especially CO2.