Submitted by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2017-11-29T13:02:50Z No. of bitstreams: 2 Ana Paula Pires Florentino.pdf: 2854947 bytes, checksum: f8e456a2d1cba35c9b428870153e6c45 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-29T13:02:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ana Paula Pires Florentino.pdf: 2854947 bytes, checksum: f8e456a2d1cba35c9b428870153e6c45 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2011-06-20 / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / Litter decomposition is essential for carbon and nutrients cycling. This process is determined by abiotic (temperature and precipitation) and biotic factors (litter chemistry and biota decomposing activity). Recent studies have shown the effects of UV radiation on litter photodegradation and biota decomposing photoinhibition in arid and semi-arid ecosystem. This study aimed to investigate the interactions of UV radiation with precipitation and litter chemistry effects on organic matter decomposition in a tropical rainforest. Therefore, a decomposition experiment was conducted with leaves of the two species (Eschweilera coriacea and Micrandropsis scleroxylon) with contrasting lignin under differents UV radiation and precipitation. The experiment was conducted in ten gaps with approximately 100 m2 in a central Amazon terra-firme forest. Among the factors evaluated, precipitation was the main driver of litter decomposition. The difference of dry mass remaining litter in lower lignin content was independent of UV radiation. However, for the litter in higher lignin content was find interaction between precipitation and UV exposure. Although, only at lower lignin litter content, differences in litter remaining dry mass was find modification in the organic composition. However provisional, these results suggest the potential impact of UV radiation on the dynamics of organic matter and the carbon cycle in central Amazon gap areas. / A decomposição da liteira é fundamental para ciclagem de carbono e nutrientes. Esse processo é determinado por fatores abióticos (temperatura e precipitação) e bióticos (química da liteira e atividade da biota decompositora). Estudos recentes têm evidenciado os efeitos da radiação UV na fotodegradação da liteira e fotoinibição da biota decompositora em ecossistemas áridos e semi-áridos. Este estudo teve como objetivo investigar as interações dos efeitos da radiação UV com a precipitação e química da liteira na decomposição da matéria orgânica numa floresta tropical úmida. Para tanto, foi instalado um experimento de decomposição de folhas de duas espécies (Eschweilera coriacea e Micrandropsis scleroxylon) com teores de lignina contrastantes sob diferentes condições de radiação UV e precipitação. O experimento foi conduzido em dez clareiras de aproximadamente 100 m 2 numa floresta de terra-firme na Amazônia central. Dentre os fatores avaliados a precipitação foi o principal condutor da decomposição da liteira. A diferença no percentual de massa seca remanescente da liteira de menor teor de lignina ocorreu independente da radiação UV. No entanto, para a liteira de maior teor de lignina verificou-se a interação entre precipitação e exposição à radiação UV. Embora, somente para a liteira de menor teor de lignina, as diferenças no percentual de massa seca remanescente da liteira se refletiram na mudança da composição orgânica. Apesar de incipientes, esses resultados sugerem o potencial impacto da radiação UV na dinâmica da matéria orgânica e ciclo do carbono em áreas de clareira na Amazônia central.

Lagos, reservatórios e a rede de drenagem são importantes compartimentos na ciclagem global do carbono, atuando como relevantes reguladores dos fluxos entre o ambiente terrestre e os oceanos. Dependendo de características específicas de cada sistema, como morfologia, estado trófico e conectividade com a bacia de drenagem, esses sistemas podem operar como fontes ou sumidouros de CO2 e/ou CH4 em diferentes escalas de tempo e espaço. Os sistemas subtropicais são amplamente distribuídos e caracterizados por relevantes peculiaridades devido à marcante variabilidade sazonal da temperatura e precipitação, porém ainda são fortemente subrepresentados na literatura sobre CO2 e CH4 em águas naturais. Incertas também são as possíveis alterações de longo prazo no metabolismo e fluxos de gases de carbono em um cenário de mudanças climáticas. Na presente tese, o objetivo foi avaliar a relação entre a pressão parcial de CO2 (pCO2) e CH4 (pCH4) e fluxos na interface (difusão e ebulição) com potenciais fatores direcionadores em sistemas subtropicais (estratificação vertical, estado trófico, lançamentos de esgotos, carbono orgânico, hidrologia superficial e subterrânea, pluviosidade e temperatura). Além disso, a tese procurou estimar os impactos nos fluxos internos e na interface ar-água de carbono devido às mudanças climáticas previstas por modelos atmosféricos. O delineamento da tese incluiu coletas em sistemas subtropicais com distintas morfologias e estados tróficos, focando na variabilidade espacial e temporal de CO2 e CH4. Experimentos numéricos através de um modelo matemático bidimensional baseado em processos foram conduzidos para contribuir ao entendimento dos fluxos de carbono e avaliar os efeitos dos cenários de mudanças climáticas. Um resultado consistente foi a persistência da supersaturação de CO2 com significativa heterogeneidade espacial na bacia do arroio Capivara, caracterizada por um forte gradiente de uso e ocupação do solo. No trecho rural, a supersaturação pode estar associada principalmente à contribuição de CO2 no fluxo subterrâneo. No trecho urbano, ocorre um significativo incremento na pCO2 e FCO2, em razão do subsídio de carbono orgânico de lançamentos brutos de esgotos domésticos. A alcalinidade autóctone gerada por processos anaeróbicos ou alóctone oriunda dos despejos de esgotos pode também contribuir para a geração de CO2 no trecho urbano. Os estudos realizados em um reservatório eutrófico e profundo mostraram uma forte dependência da morfologia do sistema e sazonalidade da temperatura sobre os fluxos difusivos e ebulitivos de CO2 e CH4. O reservatório comportou-se como um sumidouro do CO2 atmosférico, ainda que com uma tendência para operar na heterotrofia durante os períodos mais frios e nos pontos mais rasos. O sistema comporta-se esporadicamente como uma fonte de metano por difusão nos pontos mais rasos, possivelmente devido aos processos de metanotrofia na camada oxigenada do reservatório nos pontos mais profundos. Os fluxos ebulitivos, possivelmente associados ao carbono orgânico autóctone, foram controlados pela profundidade e sazonalidade da temperatura. Considerando a idade do reservatório, os fluxos médios por bolhas são compatíveis com projeções empíricas disponíveis. O elevado tempo de residência do reservatório pode contribuir para a acumulação de matéria orgânica no sistema e, assim, atuar positivamente sobre os fluxos de carbono na interface ar-água observados. Ao longo de um período de 10 anos, a pCO2 apresentou intenso dinamismo na lagoa Mangueira, comportando-se como fonte e sumidouro de CO2 em diferentes escalas temporais e espaciais. A ação dos ventos sobre a superfície parecer ser o principal regulador pCO2, podendo atuar tanto na injeção de CO2 para o lago, como na degaseificação e mistura do sistema, atenuando assim variações locais de pCO2, principalmente, aquelas observadas no monitoramento intensivo e reproduzidas por modelagem matemática entre as zonas litorâneas (mais rasas) e pelágica (mais profunda). Além disso, indícios sugerem que o fluxo de água subterrânea rico em CO2 e os sedimentos ricos em carbonatos podem ser relevantes fatores direcionadores do pCO2 em lagos rasos, sustentando os fluxos na interface ar-água. Segundo os experimentos numéricos realizados, os cenários de mudanças climáticas também podem influenciar positivamente tanto o comportamento autotrófico durante o verão, antecipando a depleção de CO2 na transição primavera verão, quanto o comportamento heterotrófico nos meses mais frios, devido ao favorecimento dos processos de conversão de carbono pela elevação da temperatura e maior incremento de CO2 da atmosfera. Como conclusão, a presente tese disponibiliza fortes indícios de que sistemas subtropicais mantêm um elevado e variável desequilíbrio de CO2 e CH4, indicando que a variabilidade espacial e temporal dos fluxos de CO2 e CH4 deve ser levada em conta nas estimativas globais e locais. Além disso, os sistemas devem ser estudados separadamente, pois possuem particularidades que resultam em imensas diferenças nos fluxos de CO2 e CH4 na interface, mesmo situados em uma mesma zona climática. Esta tese demonstra que o uso integrado de dados de campo com modelos matemáticos complexos representa uma potente linha metodológica para não somente estudo sobre balanço de carbono, mas também de uma maneira geral em limnologia, capaz de integrar informações de campo discretas para serem utilizadas na previsão de cenários. / Lakes, freshwater reservoirs and streams are important compartments in global carbon cycling, acting as relevant regulators of carbon fluxes between the terrestrial environment and oceans. Depending on the specific characteristics of each system, such as morphology, trophic status and watershed connectivity, these systems can operate as sources or sinks of CO2 and CH4 to the atmosphere at different time and space scale. The subtropical systems are widely distributed and characterized by relevant peculiarities due to the strong seasonal variability in temperature and precipitation, but are still subrepresented in literature on regarding CO2 and CH4 fluxes in natural waters. Besides that, there is a special gap on how climate change can affects the lakes metabolism and gas fluxes in long term. In this thesis, the aim was to evaluate the relationship between the partial pressure of CO2 (pCO2) and CH4 (pCH4) and fluxes at the air-water interface (diffusion and ebullition), and the potential drivers in subtropical lake systems (vertical stratification, trophic state, wastewater discharges, organic carbon, surface and groundwater hydrology, rainfall and temperature). Moreover, the thesis assessed the impacts on carbon fluxes due to climate changes scenarios predicted by atmospheric models. The thesis is based on monitoring of different subtropical systems respect to morphology and trophic state, which focused on spatial and temporal variability of CO2 and CH4. Numerical experiments using a two-dimensional mathematical based-process model were conducted to contribute to the understanding of carbon fluxes and evaluate the effects of climate change scenarios. A consistent finding was the persistence supersaturation of CO2 with relevant spatial heterogeneity along the Capivara stream, which is characterized by a strong use and cover soil gradient. Within non-developed basin (upper Capivara), supersaturation may be mainly associated to the contribution of CO2 in the groundwater flow. Along the develop basin, occurs a significant increase in pCO2 and FCO2 due to the high availability of organic carbon in the wastewater discharges. The alkalinity autochthonous, generated by anaerobic processes, allochthonous in the sewage might also contribute to the CO2 generation within lower Capivara. The investigation carried out in an eutrophic and deep reservoir showed a strong dependence of ebulitivos and diffusive fluxes of CO2 and CH4 on morphology and seasonality of temperature. The reservoir behaved as a sink of CO2 atmospheric, although with a tendency to operate as an heterotrophic system during colder periods and in littoral zones. The system behaves as a sporadic source of methane for diffusion in shallow zones, possibly due to the methanotrophic processes through the oxic layer, mainly, at the deepest stations. The ebulitivos fluxes, possibly associated with autochthonous organic carbon, were controlled by the depth and temperature seasonality. Considering the age of the reservoir, the average fluxes by bubbling were consistent to the empirical estimates. The high residence time of the Faxinal reservoir can contribute to the accumulation of organic matter in the system and thus act positively to the carbon fluxes observed at the air-water interface. Over the period of 10 years, pCO2 showed intense dynamism in Lake Mangueira, behaving as a source as a sink of CO2 at different temporal and spatial scales. The action of wind on the surface appear to be the main regulator of pCO2, and can operate in both injection into the lake and in degassing of CO2, thus reducing local variations in pCO2, especially those observed with intensive monitoring and reproduced by the model between littoral (shallow) and pelagic (deeper) zones. Moreover, evidence suggests that the input of groundwater rich in CO2 from the soil and sediments rich in carbonate may be relevant drivers of pCO2 in shallow lakes, supporting the fluxes at the air-water interface. According to the numerical experiments, the climate change scenarios may positively influence both the autotrophic metabolism during the summer, anticipating the depletion of CO2 in the spring transition, and heterotrophic metabolism in the colder months due to the increase of conversion processes carbon by elevated temperature and higher increase of CO2 from the atmosphere. Thus, Lake Mangueira can experiment a higher seasonal amplitude in partial pressure of CO2. Subtropical lakes with lower buffer capacity and not limited by nutrients might experiment strong sazonal variation in pH, trending to acidiphication in the winter, and hard water combined with eutrophication in the summer. In conclusion, this thesis provides strong evidence that subtropical systems maintain a high and variable unbalance of CO2 and CH4, indicating that the spatial and temporal variability of the CO2 and CH4 fluxes should be taken into account in the global and local balances. Furthermore, the systems must be studied separately because they have characteristics that result in huge differences in the CO2 and CH4 fluxes at the air-water interface, despite of situated in the same climatic zone. This thesis demonstrates that the integration of data field and complex mathematical models is a powerful methodological approach not just on carbon balance studies, but also, in general, in limnology, which is able to integrate discrete monitoring to be further used in forecasting scenarios.

Lagos, reservatórios e a rede de drenagem são importantes compartimentos na ciclagem global do carbono, atuando como relevantes reguladores dos fluxos entre o ambiente terrestre e os oceanos. Dependendo de características específicas de cada sistema, como morfologia, estado trófico e conectividade com a bacia de drenagem, esses sistemas podem operar como fontes ou sumidouros de CO2 e/ou CH4 em diferentes escalas de tempo e espaço. Os sistemas subtropicais são amplamente distribuídos e caracterizados por relevantes peculiaridades devido à marcante variabilidade sazonal da temperatura e precipitação, porém ainda são fortemente subrepresentados na literatura sobre CO2 e CH4 em águas naturais. Incertas também são as possíveis alterações de longo prazo no metabolismo e fluxos de gases de carbono em um cenário de mudanças climáticas. Na presente tese, o objetivo foi avaliar a relação entre a pressão parcial de CO2 (pCO2) e CH4 (pCH4) e fluxos na interface (difusão e ebulição) com potenciais fatores direcionadores em sistemas subtropicais (estratificação vertical, estado trófico, lançamentos de esgotos, carbono orgânico, hidrologia superficial e subterrânea, pluviosidade e temperatura). Além disso, a tese procurou estimar os impactos nos fluxos internos e na interface ar-água de carbono devido às mudanças climáticas previstas por modelos atmosféricos. O delineamento da tese incluiu coletas em sistemas subtropicais com distintas morfologias e estados tróficos, focando na variabilidade espacial e temporal de CO2 e CH4. Experimentos numéricos através de um modelo matemático bidimensional baseado em processos foram conduzidos para contribuir ao entendimento dos fluxos de carbono e avaliar os efeitos dos cenários de mudanças climáticas. Um resultado consistente foi a persistência da supersaturação de CO2 com significativa heterogeneidade espacial na bacia do arroio Capivara, caracterizada por um forte gradiente de uso e ocupação do solo. No trecho rural, a supersaturação pode estar associada principalmente à contribuição de CO2 no fluxo subterrâneo. No trecho urbano, ocorre um significativo incremento na pCO2 e FCO2, em razão do subsídio de carbono orgânico de lançamentos brutos de esgotos domésticos. A alcalinidade autóctone gerada por processos anaeróbicos ou alóctone oriunda dos despejos de esgotos pode também contribuir para a geração de CO2 no trecho urbano. Os estudos realizados em um reservatório eutrófico e profundo mostraram uma forte dependência da morfologia do sistema e sazonalidade da temperatura sobre os fluxos difusivos e ebulitivos de CO2 e CH4. O reservatório comportou-se como um sumidouro do CO2 atmosférico, ainda que com uma tendência para operar na heterotrofia durante os períodos mais frios e nos pontos mais rasos. O sistema comporta-se esporadicamente como uma fonte de metano por difusão nos pontos mais rasos, possivelmente devido aos processos de metanotrofia na camada oxigenada do reservatório nos pontos mais profundos. Os fluxos ebulitivos, possivelmente associados ao carbono orgânico autóctone, foram controlados pela profundidade e sazonalidade da temperatura. Considerando a idade do reservatório, os fluxos médios por bolhas são compatíveis com projeções empíricas disponíveis. O elevado tempo de residência do reservatório pode contribuir para a acumulação de matéria orgânica no sistema e, assim, atuar positivamente sobre os fluxos de carbono na interface ar-água observados. Ao longo de um período de 10 anos, a pCO2 apresentou intenso dinamismo na lagoa Mangueira, comportando-se como fonte e sumidouro de CO2 em diferentes escalas temporais e espaciais. A ação dos ventos sobre a superfície parecer ser o principal regulador pCO2, podendo atuar tanto na injeção de CO2 para o lago, como na degaseificação e mistura do sistema, atenuando assim variações locais de pCO2, principalmente, aquelas observadas no monitoramento intensivo e reproduzidas por modelagem matemática entre as zonas litorâneas (mais rasas) e pelágica (mais profunda). Além disso, indícios sugerem que o fluxo de água subterrânea rico em CO2 e os sedimentos ricos em carbonatos podem ser relevantes fatores direcionadores do pCO2 em lagos rasos, sustentando os fluxos na interface ar-água. Segundo os experimentos numéricos realizados, os cenários de mudanças climáticas também podem influenciar positivamente tanto o comportamento autotrófico durante o verão, antecipando a depleção de CO2 na transição primavera verão, quanto o comportamento heterotrófico nos meses mais frios, devido ao favorecimento dos processos de conversão de carbono pela elevação da temperatura e maior incremento de CO2 da atmosfera. Como conclusão, a presente tese disponibiliza fortes indícios de que sistemas subtropicais mantêm um elevado e variável desequilíbrio de CO2 e CH4, indicando que a variabilidade espacial e temporal dos fluxos de CO2 e CH4 deve ser levada em conta nas estimativas globais e locais. Além disso, os sistemas devem ser estudados separadamente, pois possuem particularidades que resultam em imensas diferenças nos fluxos de CO2 e CH4 na interface, mesmo situados em uma mesma zona climática. Esta tese demonstra que o uso integrado de dados de campo com modelos matemáticos complexos representa uma potente linha metodológica para não somente estudo sobre balanço de carbono, mas também de uma maneira geral em limnologia, capaz de integrar informações de campo discretas para serem utilizadas na previsão de cenários. / Lakes, freshwater reservoirs and streams are important compartments in global carbon cycling, acting as relevant regulators of carbon fluxes between the terrestrial environment and oceans. Depending on the specific characteristics of each system, such as morphology, trophic status and watershed connectivity, these systems can operate as sources or sinks of CO2 and CH4 to the atmosphere at different time and space scale. The subtropical systems are widely distributed and characterized by relevant peculiarities due to the strong seasonal variability in temperature and precipitation, but are still subrepresented in literature on regarding CO2 and CH4 fluxes in natural waters. Besides that, there is a special gap on how climate change can affects the lakes metabolism and gas fluxes in long term. In this thesis, the aim was to evaluate the relationship between the partial pressure of CO2 (pCO2) and CH4 (pCH4) and fluxes at the air-water interface (diffusion and ebullition), and the potential drivers in subtropical lake systems (vertical stratification, trophic state, wastewater discharges, organic carbon, surface and groundwater hydrology, rainfall and temperature). Moreover, the thesis assessed the impacts on carbon fluxes due to climate changes scenarios predicted by atmospheric models. The thesis is based on monitoring of different subtropical systems respect to morphology and trophic state, which focused on spatial and temporal variability of CO2 and CH4. Numerical experiments using a two-dimensional mathematical based-process model were conducted to contribute to the understanding of carbon fluxes and evaluate the effects of climate change scenarios. A consistent finding was the persistence supersaturation of CO2 with relevant spatial heterogeneity along the Capivara stream, which is characterized by a strong use and cover soil gradient. Within non-developed basin (upper Capivara), supersaturation may be mainly associated to the contribution of CO2 in the groundwater flow. Along the develop basin, occurs a significant increase in pCO2 and FCO2 due to the high availability of organic carbon in the wastewater discharges. The alkalinity autochthonous, generated by anaerobic processes, allochthonous in the sewage might also contribute to the CO2 generation within lower Capivara. The investigation carried out in an eutrophic and deep reservoir showed a strong dependence of ebulitivos and diffusive fluxes of CO2 and CH4 on morphology and seasonality of temperature. The reservoir behaved as a sink of CO2 atmospheric, although with a tendency to operate as an heterotrophic system during colder periods and in littoral zones. The system behaves as a sporadic source of methane for diffusion in shallow zones, possibly due to the methanotrophic processes through the oxic layer, mainly, at the deepest stations. The ebulitivos fluxes, possibly associated with autochthonous organic carbon, were controlled by the depth and temperature seasonality. Considering the age of the reservoir, the average fluxes by bubbling were consistent to the empirical estimates. The high residence time of the Faxinal reservoir can contribute to the accumulation of organic matter in the system and thus act positively to the carbon fluxes observed at the air-water interface. Over the period of 10 years, pCO2 showed intense dynamism in Lake Mangueira, behaving as a source as a sink of CO2 at different temporal and spatial scales. The action of wind on the surface appear to be the main regulator of pCO2, and can operate in both injection into the lake and in degassing of CO2, thus reducing local variations in pCO2, especially those observed with intensive monitoring and reproduced by the model between littoral (shallow) and pelagic (deeper) zones. Moreover, evidence suggests that the input of groundwater rich in CO2 from the soil and sediments rich in carbonate may be relevant drivers of pCO2 in shallow lakes, supporting the fluxes at the air-water interface. According to the numerical experiments, the climate change scenarios may positively influence both the autotrophic metabolism during the summer, anticipating the depletion of CO2 in the spring transition, and heterotrophic metabolism in the colder months due to the increase of conversion processes carbon by elevated temperature and higher increase of CO2 from the atmosphere. Thus, Lake Mangueira can experiment a higher seasonal amplitude in partial pressure of CO2. Subtropical lakes with lower buffer capacity and not limited by nutrients might experiment strong sazonal variation in pH, trending to acidiphication in the winter, and hard water combined with eutrophication in the summer. In conclusion, this thesis provides strong evidence that subtropical systems maintain a high and variable unbalance of CO2 and CH4, indicating that the spatial and temporal variability of the CO2 and CH4 fluxes should be taken into account in the global and local balances. Furthermore, the systems must be studied separately because they have characteristics that result in huge differences in the CO2 and CH4 fluxes at the air-water interface, despite of situated in the same climatic zone. This thesis demonstrates that the integration of data field and complex mathematical models is a powerful methodological approach not just on carbon balance studies, but also, in general, in limnology, which is able to integrate discrete monitoring to be further used in forecasting scenarios.

Lagos, reservatórios e a rede de drenagem são importantes compartimentos na ciclagem global do carbono, atuando como relevantes reguladores dos fluxos entre o ambiente terrestre e os oceanos. Dependendo de características específicas de cada sistema, como morfologia, estado trófico e conectividade com a bacia de drenagem, esses sistemas podem operar como fontes ou sumidouros de CO2 e/ou CH4 em diferentes escalas de tempo e espaço. Os sistemas subtropicais são amplamente distribuídos e caracterizados por relevantes peculiaridades devido à marcante variabilidade sazonal da temperatura e precipitação, porém ainda são fortemente subrepresentados na literatura sobre CO2 e CH4 em águas naturais. Incertas também são as possíveis alterações de longo prazo no metabolismo e fluxos de gases de carbono em um cenário de mudanças climáticas. Na presente tese, o objetivo foi avaliar a relação entre a pressão parcial de CO2 (pCO2) e CH4 (pCH4) e fluxos na interface (difusão e ebulição) com potenciais fatores direcionadores em sistemas subtropicais (estratificação vertical, estado trófico, lançamentos de esgotos, carbono orgânico, hidrologia superficial e subterrânea, pluviosidade e temperatura). Além disso, a tese procurou estimar os impactos nos fluxos internos e na interface ar-água de carbono devido às mudanças climáticas previstas por modelos atmosféricos. O delineamento da tese incluiu coletas em sistemas subtropicais com distintas morfologias e estados tróficos, focando na variabilidade espacial e temporal de CO2 e CH4. Experimentos numéricos através de um modelo matemático bidimensional baseado em processos foram conduzidos para contribuir ao entendimento dos fluxos de carbono e avaliar os efeitos dos cenários de mudanças climáticas. Um resultado consistente foi a persistência da supersaturação de CO2 com significativa heterogeneidade espacial na bacia do arroio Capivara, caracterizada por um forte gradiente de uso e ocupação do solo. No trecho rural, a supersaturação pode estar associada principalmente à contribuição de CO2 no fluxo subterrâneo. No trecho urbano, ocorre um significativo incremento na pCO2 e FCO2, em razão do subsídio de carbono orgânico de lançamentos brutos de esgotos domésticos. A alcalinidade autóctone gerada por processos anaeróbicos ou alóctone oriunda dos despejos de esgotos pode também contribuir para a geração de CO2 no trecho urbano. Os estudos realizados em um reservatório eutrófico e profundo mostraram uma forte dependência da morfologia do sistema e sazonalidade da temperatura sobre os fluxos difusivos e ebulitivos de CO2 e CH4. O reservatório comportou-se como um sumidouro do CO2 atmosférico, ainda que com uma tendência para operar na heterotrofia durante os períodos mais frios e nos pontos mais rasos. O sistema comporta-se esporadicamente como uma fonte de metano por difusão nos pontos mais rasos, possivelmente devido aos processos de metanotrofia na camada oxigenada do reservatório nos pontos mais profundos. Os fluxos ebulitivos, possivelmente associados ao carbono orgânico autóctone, foram controlados pela profundidade e sazonalidade da temperatura. Considerando a idade do reservatório, os fluxos médios por bolhas são compatíveis com projeções empíricas disponíveis. O elevado tempo de residência do reservatório pode contribuir para a acumulação de matéria orgânica no sistema e, assim, atuar positivamente sobre os fluxos de carbono na interface ar-água observados. Ao longo de um período de 10 anos, a pCO2 apresentou intenso dinamismo na lagoa Mangueira, comportando-se como fonte e sumidouro de CO2 em diferentes escalas temporais e espaciais. A ação dos ventos sobre a superfície parecer ser o principal regulador pCO2, podendo atuar tanto na injeção de CO2 para o lago, como na degaseificação e mistura do sistema, atenuando assim variações locais de pCO2, principalmente, aquelas observadas no monitoramento intensivo e reproduzidas por modelagem matemática entre as zonas litorâneas (mais rasas) e pelágica (mais profunda). Além disso, indícios sugerem que o fluxo de água subterrânea rico em CO2 e os sedimentos ricos em carbonatos podem ser relevantes fatores direcionadores do pCO2 em lagos rasos, sustentando os fluxos na interface ar-água. Segundo os experimentos numéricos realizados, os cenários de mudanças climáticas também podem influenciar positivamente tanto o comportamento autotrófico durante o verão, antecipando a depleção de CO2 na transição primavera verão, quanto o comportamento heterotrófico nos meses mais frios, devido ao favorecimento dos processos de conversão de carbono pela elevação da temperatura e maior incremento de CO2 da atmosfera. Como conclusão, a presente tese disponibiliza fortes indícios de que sistemas subtropicais mantêm um elevado e variável desequilíbrio de CO2 e CH4, indicando que a variabilidade espacial e temporal dos fluxos de CO2 e CH4 deve ser levada em conta nas estimativas globais e locais. Além disso, os sistemas devem ser estudados separadamente, pois possuem particularidades que resultam em imensas diferenças nos fluxos de CO2 e CH4 na interface, mesmo situados em uma mesma zona climática. Esta tese demonstra que o uso integrado de dados de campo com modelos matemáticos complexos representa uma potente linha metodológica para não somente estudo sobre balanço de carbono, mas também de uma maneira geral em limnologia, capaz de integrar informações de campo discretas para serem utilizadas na previsão de cenários. / Lakes, freshwater reservoirs and streams are important compartments in global carbon cycling, acting as relevant regulators of carbon fluxes between the terrestrial environment and oceans. Depending on the specific characteristics of each system, such as morphology, trophic status and watershed connectivity, these systems can operate as sources or sinks of CO2 and CH4 to the atmosphere at different time and space scale. The subtropical systems are widely distributed and characterized by relevant peculiarities due to the strong seasonal variability in temperature and precipitation, but are still subrepresented in literature on regarding CO2 and CH4 fluxes in natural waters. Besides that, there is a special gap on how climate change can affects the lakes metabolism and gas fluxes in long term. In this thesis, the aim was to evaluate the relationship between the partial pressure of CO2 (pCO2) and CH4 (pCH4) and fluxes at the air-water interface (diffusion and ebullition), and the potential drivers in subtropical lake systems (vertical stratification, trophic state, wastewater discharges, organic carbon, surface and groundwater hydrology, rainfall and temperature). Moreover, the thesis assessed the impacts on carbon fluxes due to climate changes scenarios predicted by atmospheric models. The thesis is based on monitoring of different subtropical systems respect to morphology and trophic state, which focused on spatial and temporal variability of CO2 and CH4. Numerical experiments using a two-dimensional mathematical based-process model were conducted to contribute to the understanding of carbon fluxes and evaluate the effects of climate change scenarios. A consistent finding was the persistence supersaturation of CO2 with relevant spatial heterogeneity along the Capivara stream, which is characterized by a strong use and cover soil gradient. Within non-developed basin (upper Capivara), supersaturation may be mainly associated to the contribution of CO2 in the groundwater flow. Along the develop basin, occurs a significant increase in pCO2 and FCO2 due to the high availability of organic carbon in the wastewater discharges. The alkalinity autochthonous, generated by anaerobic processes, allochthonous in the sewage might also contribute to the CO2 generation within lower Capivara. The investigation carried out in an eutrophic and deep reservoir showed a strong dependence of ebulitivos and diffusive fluxes of CO2 and CH4 on morphology and seasonality of temperature. The reservoir behaved as a sink of CO2 atmospheric, although with a tendency to operate as an heterotrophic system during colder periods and in littoral zones. The system behaves as a sporadic source of methane for diffusion in shallow zones, possibly due to the methanotrophic processes through the oxic layer, mainly, at the deepest stations. The ebulitivos fluxes, possibly associated with autochthonous organic carbon, were controlled by the depth and temperature seasonality. Considering the age of the reservoir, the average fluxes by bubbling were consistent to the empirical estimates. The high residence time of the Faxinal reservoir can contribute to the accumulation of organic matter in the system and thus act positively to the carbon fluxes observed at the air-water interface. Over the period of 10 years, pCO2 showed intense dynamism in Lake Mangueira, behaving as a source as a sink of CO2 at different temporal and spatial scales. The action of wind on the surface appear to be the main regulator of pCO2, and can operate in both injection into the lake and in degassing of CO2, thus reducing local variations in pCO2, especially those observed with intensive monitoring and reproduced by the model between littoral (shallow) and pelagic (deeper) zones. Moreover, evidence suggests that the input of groundwater rich in CO2 from the soil and sediments rich in carbonate may be relevant drivers of pCO2 in shallow lakes, supporting the fluxes at the air-water interface. According to the numerical experiments, the climate change scenarios may positively influence both the autotrophic metabolism during the summer, anticipating the depletion of CO2 in the spring transition, and heterotrophic metabolism in the colder months due to the increase of conversion processes carbon by elevated temperature and higher increase of CO2 from the atmosphere. Thus, Lake Mangueira can experiment a higher seasonal amplitude in partial pressure of CO2. Subtropical lakes with lower buffer capacity and not limited by nutrients might experiment strong sazonal variation in pH, trending to acidiphication in the winter, and hard water combined with eutrophication in the summer. In conclusion, this thesis provides strong evidence that subtropical systems maintain a high and variable unbalance of CO2 and CH4, indicating that the spatial and temporal variability of the CO2 and CH4 fluxes should be taken into account in the global and local balances. Furthermore, the systems must be studied separately because they have characteristics that result in huge differences in the CO2 and CH4 fluxes at the air-water interface, despite of situated in the same climatic zone. This thesis demonstrates that the integration of data field and complex mathematical models is a powerful methodological approach not just on carbon balance studies, but also, in general, in limnology, which is able to integrate discrete monitoring to be further used in forecasting scenarios.

Estudos recentes têm demonstrado resultados surpreendentes acerca do ciclo do carbono nos ambientes aquáticos da Amazônia, com fluxos evasivos de CO2 a partir dos mesmos superando àqueles que ocorrem na descarga para o oceano. Porém, os processos que controlam estes fluxos permanecem como uma grande fonte de incerteza nas medidas dos mesmos e, conseqüentemente, nos balanços regionais de carbono. Desta forma, os objetivos deste estudo foram avaliar a variabilidade espacial e temporal (sazonal e circadiana) do fluxo de CO2 em diferentes sistemas aquáticos da Amazônia e os principais parâmetros físicos envolvidos no controle do coeficiente de troca gasosa (k600). Para isto utilizamos os dados, disponibilizados pela Rede Beija-Rio, de fluxo de CO2 (medido com câmara flutuante) e demais parâmetros, medidos em sete rios da bacia Amazônica, ao longo dos anos de 2007 a 2009. Fizemos também campanhas intensivas de medidas de fluxo e, em duas destas campanhas, realizamos medidas de fluxo utilizando simultaneamente as técnicas de câmara e de covariância dos vórtices turbulentos (eddy correlation). Os resultados mostraram que o ciclo sazonal de fluxo de CO2, com os maiores valores sendo observados no período de cheia, está diretamente relacionado ao ciclo sazonal da pCO2 que, por sua vez, é paralela à hidrógrafa. A variabilidade circadiana está relacionada às mudanças na velocidade do vento em ambientes lóticos e, em ambientes lênticos estratificados, além da velocidade de vento a mistura convectiva desempenha também um papel importante neste controle. Rios de águas pretas apresentaram os maiores fluxos, enquanto que, rios de águas claras como o Araguaia e Teles Pires, apresentaram fluxos negativos no período de seca. A produção primária em lagos e rios de águas claras desempenha um papel importante na variabilidade circadiana e sazonal da pCO2 e, consequentemente, no fluxo de CO2. As análises do k600 mostraram diferentes condições de turbulência na calha principal do rio Javaés e nas áreas mais extensas e rasas ao longo do Rio Negro, gerando modelos para a estimativa de k600 com a velocidade do vento no rio Javaés, e com a velocidade do vento e a relação entre velocidade da corrente e profundidade do canal [(w/z)0,5] no Rio Negro / Recent studies have shown surprising results on the carbon cycle in aquatic environments of the Amazon, with evasive fluxes of CO2 larger than the carbon exported by discharge into the 2ocean. However, the processes that control these fluxes remain a major source of uncertainty in upscaling and, consequently, on regional carbon balances. Thus, the objective of this study was to evaluate the spatial and temporal variability (seasonal and circadian) of CO2 flux in different aquatic systems in the Amazon basin and the main physical parameters involved in controlling the gas exchange coefficient (K600). For this we used the CO2 flux data from Rede Beija-Rio (measured with floating chamber) and other parameters measured in seven rivers of the Amazon basin, over the years 2007 to 2009. Additionally, we also conducted intensive flux measurements campaigns, in two of which we compared chamber and eddy covariance (eddy correlation) approaches. The results showed that the seasonal cycle of CO2 flux, which is higher during the high water period, is directly related to the seasonal cycle of pCO2 which, in turn, parallels the hydrograph. Circadian variations are related to changes in wind speed in lotic environments. At stratified lentic environments both wind speed the convective mixing play important roles in this control. Black-water rivers showed the highest fluxes, while clear water rivers Araguaia and Teles Pires showed negative fluxes during the dry period. Primary production in lakes and clear water rivers plays a more important role than previously observed in circadian and seasonal variability of pCO2 and hence in CO2 fluxes. Analyses of K600 showed different turbulent conditions in the main channel of the Javaés river and in longer and shallower areas along the Rio Negro, with significant models for estimation of K600 based on wind velocity in the Javaés river and on wind speed and the relationship between water current and depth [(w / z) 0.5 ] in the Negro river

Orientador: José Alexandre Matelli / Banca: Eliana Vieira Canettieri / Banca: Carlos Manuael Romero Luna / Resumo: Os modelos energéticos atuais são baseados majoritariamente na utilização de combustíveis fósseis, os quais, além de serem fontes finitas, ainda geram gases poluentes que contribuem para o efeito estufa e, consequentemente, para o aquecimento global. As células a combustível, por possuírem alta eficiência de conversão, baixa emissão, simplicidade de operação e flexibilidade em sua utilização, vêm sendo estudadas como opção mais limpa de geração. A célula a combustível de carbonato fundido, em particular, além de ter vantagens estruturais por operar a alta temperatura, possui calor residual que pode ser aproveitado para cogeração. O presente trabalho propõe uma configuração de ciclo combinado de uma célula a combustível de carbonato fundido de 10 MW, que possui reforma interna de gás natural, com um ciclo a vapor que aproveita o calor residual da célula. A reforma a vapor do gás natural, simulada pelo software STANJAN Chemical Equilibrium Solver, apresentou valores satisfatórios de produção de H2 na temperatura de operação da célula. As análises energética e exergética, simuladas através do software Engineering Equation Solver (EES), apontaram aumentos nas respectivas eficiências globais de 4,8 e 4,6%, respectivamente. A análise exergoeconômica indicou custo de geração de 0,4679 USD/kWh, valor acima das tarifas nacionais. Entretanto, a análise de sensibilidade mostrou que plantas de grande porte com essa configuração podem ser economicamente competitivas em diferentes cenários... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Current researches point to a significant increase in energy demand over the next few years. Energy models are mostly based on fossil fuels, which generates greenhouse gases that contribute to global warming. Thus, it becomes necessary to develop equipment and cycles that operate with greater efficiency, as well as new technologies of energy generation with both fossil and renewable sources. Fuel cells are being widely investigated due to their high conversion efficiency, low emissions, structural simplicity and flexibility. Among several fuel cell types, molten carbonate fuel cell has advantages such as fuel flexibility and high operating temperature, which leads to high thermal energy residue. This residue can be used for cogeneration and combined cycles, in order to enhance the global efficiency. This study aimed to introduce a 10 MW internal reforming molten carbonate fuel cell and steam turbine combined cycle. Steam reforming of natural gas was simulated by STANJAN Chemical Equilibrium Solver and presented satisfactory H2 production at MCFC operating temperature. Simulation in Engineering Equation Solver (EES) of energetic and exergetic analysis showed efficiency increases of 4,8 and 4,6%, respectively. Exergoeconomic analysis pointed to a 0,4679 USD/kWh power cost. However, sensitivity analysis showed that higher plants can achieve economic viability in different scenarios / Mestre

O principal papel dos rios no ciclo global biogeoquímico do carbono tem sido considerado como o de exportador fluvial de carbono orgânico total (COT) e carbono inorgânico dissolvido (CID) para os oceanos. Entretanto, estudos recentes mostraram a importância dos fluxos evasivos de CO2 a partir de rios da Amazônia, sugerindo que uma parte significativa do carbono fixado pela floresta retornaria para a atmosfera por esta via. A troca gasosa entre a atmosfera e as águas supersaturadas dos rios é função do gradiente de concentração do gás através da interface ar-água. A pCO2 da água é fortemente determinada pela concentração de carbono inorgânico dissolvido e pH, que, por sua vez, são função de processos físicos, químicos e biológicos. O foco principal deste estudo foi estabelecer a importância dos fluxos evasivos de CO2 nos balanços de C, uma vez que os sistemas aquáticos são uma fonte significativa de C para a atmosfera nos ambientes tropicais úmidos. Ao mesmo tempo, avaliou-se a influência das concentrações de CID e pH na evasão de CO2. A área de estudo foi a bacia do rio Ji-Paraná, Rondônia. Vários rios desta bacia foram amostrados entre maio/99 e maio/03. Concentrações de CID, temperatura e pH foram utilizadas para calcular a pCO2 da água, baseado nas equações de equilíbrio termodinâmico. Para estimar o fluxo evasivo de CO2 utilizou-se o modelo teórico de fluxo difusivo. Os resultados mostraram que rios que drenam áreas de solos mais férteis apresentam as maiores concentrações de CID e um maior potencial de evasão. Apesar da variabilidade sazonal da pCO2, as concentrações de CO2 dissolvido indicam que as trocas de CO2 com a atmosfera são unilaterais (evasão para a atmosfera) ao longo do ano. Durante o período de cheia, mesmo com concentrações de CID menores, a diminuição do pH observado neste período foi suficiente para promover potenciais de evasão maiores; neste período a evasão é cerca de 4 vezes maior que no período de seca. Baseado no modelo de fluxo difusivo, a evasão de CO2 para a atmosfera a partir das águas superficiais dos rios da bacia do Ji-Paraná foi estimada em 128 a 318 Gg C ano-1. A descarga fluvial exporta anualmente cerca de 370 Gg C ano-1. Portanto, a evasão é da mesma ordem de magnitude da descarga fluvial, demonstrando a importância desta via no ciclo do carbono nos sistemas aquáticos da Amazônia. / The major biogeochemical role of river systems in the global carbon cycle is considered to be the fluvial export of total organic carbon (TOC) and dissolved inorganic carbon (DIC) to the ocean. However, recent studies have shown the importance of CO2 outgassing from rivers of the Amazon, suggesting that a significant part of the carbon fixed by forests returns to the atmosphere through this pathway. Gas exchange between the atmosphere and river waters supersaturated in CO2 is a function of gaseous gradients across the air-water interface. Water pCO2 is strongly influenced by concentrations of dissolved inorganic carbon (DIC) and pH, which are, in turn, a function of physical, chemical and biological processes. This study focus on the importance of CO2 outgassing in the carbon cycle of drainage basins, assuming that river systems are significant sources of atmospheric C in tropical environments, and also on the influence of DIC concentrations and the pH on CO2 evasion. The study area was the Ji-Paraná river basin, Rondônia. Several rivers of the basin were sampled between May/99 and May/03. Temperature, pH and DIC concentrations were used do calculate pCO2, based on thermodynamic equilibrium equations. A theoretical diffusive flux model was used to estimate CO2 evasion. The results show that rivers draining areas with more fertile soils present larger concentrations of DIC and of potential CO2 evasion. In spite of the pCO2 seasonality, the concentrations of dissolved CO2 suggest that this CO2 exchange with the atmosphere is unilateral (evasion to the atmosphere) throughtout the year. During high waters, even with lower DIC concentrations, decreases in pH are of a magnitude enough to promote higher potential evasions; in this period evasion is around four times higher than in the falling water. Based on a diffusion model, CO2 evasion to the atmosphere from rivers of Ji-Paraná basin was estimated to be from 128 to 318 Gg C yr-1. Since the annual export in fluvial discharge is 370 Gg C yr-1, this means that evasion is on the same order of magnitude, demonstrating the importance of this pathway in the carbon cycle of riverine systems in the Amazon.

La materia orgánica del suelo es un constituyente esencial del sistema edáfico (sistema suelo), ya que por su constitución y propiedades es responsable directa de la mayoría de los procesos fisicoquímicos y biológicos del suelo. El suelo es uno de los recursos más valiosos de la humanidad que debe ser conservado y protegido; constituye un cuerpo natural, esencial, tanto desde la perspectiva de la dinámica natural como del sistema de producción de alimentos. El suelo es un frágil recurso que puede ser degradado hasta la eventual pérdida de su fertilidad. Generalmente, el decrecimiento de la productividad de un suelo ha sido tratado incrementando el uso de fertilizantes químicos, sin realizar un estudio previo sobre la modificación que experimenta el suelo por efecto de su uso y manejo. En la última década se produjo a nivel mundial un aumento en la demanda de productos agropecuarios obtenidos en forma orgánica o ecológica, lo cual ha creado un mercado que actualmente está en franca expansión. Los productos orgánicos se comercializan generalmente a precios superiores a los estándares y presentan ventajas en lo referente a la conservación del medio ambiente y de los recursos naturales. Dentro de las normativas del cultivo orgánico se prohíbe el uso de fertilizantes originados por síntesis química y de la mayoría de los insecticidas, fungicidas y herbicidas. La producción orgánica se basa, entonces, en asegurar la fortaleza y sanidad del suelo, considerado éste como un complejo ecológico donde conviven una fracción mineral con otra orgánica en descomposición y otra integrada por microorganismos animales y vegetales. El presente trabajo muestra, de forma comparativa, el ciclo del carbono y el nitrógeno en suelos bajo distintas rotaciones de cultivo y adición de compost, el completo estudio de la materia orgánica, tanto sus fracciones estables como lábiles y de las formas de nitrógeno asociado a la materia orgánica así como las formas inorgánicas: nitratos y amonio, además de parámetros biológicos como respiración y biomasa. Los suelos estudiados corresponden a muestras del orden Ultisol de la lX región del país, todos ellos bajo régimen orgánico, los cuales durante tres años fueron sometidos a rotación de cultivo(Poroto, Pradera, Trigo) y cantidades crecientes de compost ( 0, 8, 20 y 30 Mg ha-1). Luego de caracterizar las muestras se encontró que los contenidos de Carbono y Nitrógeno total, se favorecen por efecto del compost en forma no proporcional a la dosis, aumentando para ambos el reservorio en el suelo. Al estudiar las fracciones orgánicas poliméricas, se encontró que aplicación de compost incrementa en cantidad la Humina. Los contenidos de C encontrados para el ácido húmico”HA” (40-50%) y ácido fúlvico”FA” (10-30%) son los habituales para estos compuestos y coinciden con datos de trabajos previos. Al establecer relaciones entre las rotaciones de cultivo y las características de la materia orgánica; se encontró una mayor actividad de deshidrogenasas en el cultivo Poroto indicando que este vegetal tiene un efecto positivo sobre la microflora del suelo estimulando su actividad. Luego de determinar el cuociente metabólico (Qco2= mg CO2/mg biomasa C) de los suelos, se encontró como era esperable, que el compost estimula la actividad Biológica de ellos. El compostaje es un método alternativo de recuperación de recursos, cuya ventaja principal radica en sus bajos costos operacionales, aspecto que estimula el reciclado y reutilización de los desechos prediales, lo que lleva a que este producto sea de fácil acceso a pequeños y medianos agricultores. La aplicación de compost en los agroecosistemas beneficia la producción de los cultivos y ayuda a mantener la calidad del suelo, mejorando su fertilidad, su agregación y su capacidad de retención de agua.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3969.pdf: 1037812 bytes, checksum: a71e9666563daf0e4c92328652d5fe25 (MD5) Previous issue date: 2011-06-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / Reservoirs provide many benefits (e.g. recreation, water supply, electricity production) to human populations. However, the damming of a water body changes the characteristics from lotic to lentic environment. These changes affect the physical, chemical and biological ecosystem, such as the current velocity, the ecosystem depth, the light penetration, the amount of decomposed biomass, the oxygen consumption. In this context, this study aimed to evaluate the influence of physical and chemical variables (detritus quality, aerobic and anaerobic condition, current velocity and hydrostatic pressure) on the decomposition of terrestrial plant resources (leaves, branches and litter) that remain in the flooded area during the formation of the reservoirs. The results showed that: i) labile compounds of leaf litter consumed more dissolved oxygen in the initial stage of decomposition, according to their greater fragility and DOC amount. In addition, the accumulated dissolved oxygen consumption showed two phases during decomposition of debris, indicating that the composition of DOC was heterogeneous, ii) the mass loss of debris was greater in aerobic than in anaerobic condition; iii) the water velocity increased the mass loss of leaf and branches detritus due their abrasive effect. The mass loss was higher in leaf debris, according to their major fragility and higher surface area and volume ratio, iv) the hydrostatic pressure (equivalent to 30 and 100 m depth) did not influence the decomposition of leaves and branches detritus; v) the detritus quality was a factor that determined the action of environmental variables studied (dissolved oxygen availability and current velocity) on the detritus decomposition process. / Os reservatórios proporcionam muitos benefícios (e.g. recreação, abastecimento de água, produção de energia elétrica) para as populações humanas. No entanto, o represamento de um rio transforma um ambiente lótico em lêntico. Essa mudança afeta as características físicas, químicas e biológicas do ecossistema, tais como a velocidade da correnteza, a profundidade do ecossistema, a penetração de luz, a quantidade de biomassa decomposta, o consumo do oxigênio dissolvido. Nesse contexto, esse estudo teve o objetivo de avaliar a influência de variáveis físicas e químicas (i.e. qualidade do detrito, condição aeróbia e anaeróbia, velocidade de corrente e pressão hidrostática) sobre a decomposição de recursos vegetais terrestres (folhas, galhos e serapilheira) que permanecem na área alagada durante a formação dos reservatórios. Os resultados mostraram que: i) os compostos lábeis dos detritos de folhas consumiram mais oxigênio dissolvido no estágio inicial da decomposição, de acordo com sua maior fragilidade e maior quantidade de COD. Além disso, o consumo acumulado de oxigênio dissolvido apresentou duas fases durante a decomposição dos detritos, indicando que a composição do COD foi heterogênea; ii) a perda de massa dos detritos foi maior na condição aeróbia que na anaeróbia; iii) a velocidade de correnteza incrementou a perda de massa dos detritos de folhas e galhos pelo seu efeito abrasivo. A perda de massa foi maior no detrito de folhas, de acordo com sua maior fragilidade e maior razão entre a área de superfície e o volume; iv) a pressão hidrostática (equivalente a 30 e 100 m de profundidade) não influenciou a decomposição dos detritos de folhas e galhos; v) a qualidade do detrito foi um fator que determinou a ação das variáveis ambientais estudadas (disponibilidade de oxigênio dissolvido e velocidade da correnteza) sobre o processo de decomposição dos detritos.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas Instituto de Física, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências, Mestrado Profissional em Ensino de Ciências, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-12-16T13:18:53Z No. of bitstreams: 1 2011_RoseleiMariaMachadoMarchese.pdf: 3969851 bytes, checksum: b81458255fc055f36b7b1120c49d49c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2012-01-03T15:12:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_RoseleiMariaMachadoMarchese.pdf: 3969851 bytes, checksum: b81458255fc055f36b7b1120c49d49c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-01-03T15:12:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_RoseleiMariaMachadoMarchese.pdf: 3969851 bytes, checksum: b81458255fc055f36b7b1120c49d49c1 (MD5) / Este trabalho descreve o desenvolvimento de um material didático interativo naforma de vídeo flash com a proposta de facilitar a aprendizagem de conceitos da bioquímica de carboidratos e promover a integração interdisciplinar com conceitos biológicos do ciclo do carbono. A proposta surgiu da percepção das dificuldades que o professor enfrenta para ministrar de forma significativa aulas sobre a bioquímica de carboidratos, bem como a dificuldade que os alunos tem de entender e contextualizar o conteúdo. O trabalho foi desenvolvido tendo como base a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. Antes de construir o vídeo flash consideramos a pesquisa realizada através de questionário com professores de biologia, e química do ensino médio e também de bioquímica do ensino superior. Depois de construído, o vídeo flash foi avaliado por meio de um pré e pós teste, além da comparação entre alunos que usaram e não usaram esse material. O resultado da análise estatística dos testes aplicados aos alunos do ensino médio foi positivo, demonstrando que o uso do material auxilia na construção de conhecimentos. A avaliação subjetiva confirmou que os alunos gostaram deestudar com o material pois a grande maioria considerou produtivo o seu uso. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper describes the development of an interactive educational material in the form of flash video with the proposal to facilitate the learning of concepts of the biochemistry of carbohydrates and promote interdisciplinary integration with biological concepts of the carbon cycle. The proposal arose from the perception of the difficulties facing the teacher to teach classes significantly on the biochemistry of carbohydrates, as well as the difficulty that students have to understand and contextualize the content. The work was based on theoretical; the method of Ausubel's meaningful learning. Before building the flash video, consider using a questionnaire survey conducted with teachers of biology, chemistry and Secondary Education, and biochemistry of higher education. Once completed, the flash video was evaluated through a pre and post test, and the comparison between students who used and did not use this material. The result of statistical analysis applied to test high school students was positive, demonstrating that the use of the material helps to build knowledge. Subjective evaluation confirmed that the students liked de estudar with the material because the vast majority considered productive use.