Soil organic matter (SOM) plays an important role in the global carbon cycle. Therefore, it is important to understand the stability of SOM, which is related to several processes. Its intrinsic properties may be related to its stability, for example black carbon is considered to be relatively resistant to degradation. In most soils, the dark horizons coincide with the superficial layers or horizons due to the greater accumulation of organic matter, but in the southern states of Brazil, the presence of soils with dark subsurface horizons is frequently observed. The dark subsurface horizon of these soils are similar to a sombric horizon. Aspects about its origin, formation and preservation have not yet been fully elucidated. The objective of this work is to understand the formation of \'sombric\' horizons in soils of the region from Tijucas do Sul (Paraná, Brazil). Five soil profiles were described and collected, from which three originate from a toposequence and contained a \'sombric\' horizon (P1-P3), a reference soil that is representative of the area (P5) and an intermediate soil (P4) that showed morphology between the reference soil and the soils with a \'sombric\' horizon. To this end SOM is studied for its molecular composition by the pyrolysis technique coupled to gas chromatography and mass spectrometry (pyrolysis-GC-MS). In addition, 13C isotopic composition (δ13C) and phytolytic composition were studied in order to understand paleoclimatic conditions. These results will be related to past environmental conditions using 14C dating techniques, and supported by classical soil analysis. The samples of the horizons were submitted to the SOM chemical fractionation, generating two fractions: extractable fraction with NaOH (EXT) and residue (RES). The morphology of the profiles showed an intense biological activity in A horizons and a wide distribution of microfragments of charcoals. The lateral continuity of \'sombric\' horizons in toposequence soils was also observed, which differentiated them (P1-P3) from buried A horizons. The distribution of SOM in the fractions studied was the same for the five profiles studied: EXT> RES. Products related to wildfires such as polyaromatics (PAHs; BC) were found in all profiles, but in greater relative abundance in the \'sombric\' horizons, indicating a higher incidence of fire during the formation of these horizons and these compounds can be related to the maintenance of dark color of the \'sombric\' horizons. In relation to the paleoclimatic conditions it was observed that the dark subsurface horizons were developed during the Mid-Holocene under vegetation composed mainly by C4 grasses with shrubs, evidencing a drier climate corresponding to a higher fire incidence. / A matéria orgânica do solo (MOS) desempenha um papel importante no ciclo global do carbono. Portanto, é importante entender a estabilidade da MOS, que está relacionada a vários processos. As suas propriedades intrínsecas podem estar relacionadas com a sua estabilidade, por exemplo, o \"black carbon\" é considerado relativamente resistente à degradação. Na maioria dos solos, os horizontes escuros coincidem com as camadas ou horizontes superficiais devido ao maior acúmulo de matéria orgânica, mas nos estados do sul do Brasil, a presença de solos com horizontes subsuperficiais escurecidos é frequentemente observada. O horizonte subsuperficial escurecido destes solos assemelha-se a um horizonte sômbrico. Aspectos sobre sua origem, formação e preservação ainda não foram totalmente elucidados. O objetivo deste trabalho é compreender a formação de horizontes \'sômbricos\' em solos da região de Tijucas do Sul (Paraná, Brasil). Foram descritos e coletados cinco perfis de solo, dos quais três estão localizados em uma topossequência e continham um horizonte similar ao sômbrico (P1-P3), um solo de referência representativo da área (P5) e um solo intermediário (P4) que apresentou uma morfologia entre o solo de referência e os solos com horizonte \'sômbrico\'. Para este fim, a MOS foi estudada pela sua composição molecular através da técnica de pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectrometria de massa (pirólise-GC-MS). Além disso, estudou-se a composição isotópica 13C (δ 13C) e a composição fitolítica, a fim de compreender as condições paleoclimáticas que foram relacionados com as condições ambientais passadas usando técnicas de datação com 14C, e suportados pelas análises clássicas de solo. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento químico MOS, gerando duas frações: fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis mostrou uma intensa atividade biológica nos horizontes A e uma ampla distribuição de microfragmentos de carvão. Observouse também a continuidade lateral de horizontes \'sômbricos\' em solos da topossequência (P1-P3), diferenciando-os dos horizontes A enterrados. A distribuição da MOS nas frações estudadas pela pirólise foi a mesma para os cinco perfis: EXT> RES. Os produtos relacionados a incêndios florestais como os poliaromáticos (PAHs, BC) foram encontrados em todos os perfis, mas em maior abundância relativa nos horizontes sômbricos, indicando uma maior incidência de incêndio durante a formação destes horizontes. Os PAHs podem estar relacionados com a manutenção da cor escura dos horizontes \'sômbricos\'. Em relação às condições paleoclimáticas observou-se que os horizontes subsuperficiais escurecidos foram desenvolvidos durante o Holoceno Médio sob vegetação composta principalmente por gramíneas C4 com arbustos, evidenciando um clima mais seco correspondente a maior incidência de incêndio.

Tendo como referencial teórico abordagens focadas na Arqueologia Marítima (MUCKELROY, 1978; ADAMS, 1998, 2002), na Antropologia Marítima (MALINOWSKI, 1986 [1922]; DIEGUES, 1998) e em estudos de Percepção Ambiental (INGOLD, 2000), buscou-se desenvolver e testar a hipótese de que, embora houvesse uma unidade cultural que permitisse o estabelecimento de uma ampla sociedade sambaquieira, os povos dos sambaquis estariam organizados em comunidades costeiras regionais, as quais teriam se desenvolvido e se organizado em diferentes comunidades marítimas, costeiras e fluviais, em conseqüência dos diferentes modos com que eles se relacionariam (dialeticamente) com o ambiente. Para sustentar tal hipótese foi elaborado um modelo de predição de sítios submersos e realizadas análises da composição isotópica do estrôncio (HÖLZL, 1997; PRICE et al., 2000; BENTLEY et al, 2003; HODELL, 2004), do carbono e do oxigênio (KEITH, 1964; COSTA, 2000; MIZUTA, 2007) presentes (em amostras de conchas e ossos humanos) em sambaquis localizados ao longo do médio e baixo Vale do Ribeira, bem como em sítios do litoral central (Baixada Santista e Bertioga) e norte do estado de São Paulo (Ubatuba). Essas evidências foram correlacionadas à abordagem teórica através de uma proposta elaborada a partir do estudo dos processos de formação do registro arqueológico desenvolvidos por Schiffer (1972). Com base nessas análises, além de diferenciar os povos do médio Ribeira dos sambaquieiros do litoral, foi possível, entre outras, propor uma fronteira cultural entre os conjuntos de sítios do litoral sul/centro do estado de São Paulo e os sambaquis do litoral norte de São Paulo/sul do Rio de Janeiro. Especificamente em relação aos sambaquis de Cananéia, a análise isotópica das conchas evidenciou, ainda, que os locais e os propósitos da coleta estariam mais relacionados a aspectos culturais do que à simples exploração dos recursos mais abundantes. / Using as theoretical reference approaches focused on the Maritime Archaeology (MUCKELROY, 1978; ADAMS, 1998, 2002), on the Maritime Anthropology (MALINOWSKI, 1986 [1922]; DIEGUES, 1998) and on studies of Environmental Perception (INGOLD, 2000), we tried to develop and test the hypothesis that, notwithstanding the evidence of a cultural unity that allowed for the establishment of an ample shellmound society, people of the shellmounds were organized in regional coastal communities. These would have developed and organized in different maritime communities, both coastal and fluvial, in consequence of the different ways in which they (dialectically) related with the environment. To support such hypothesis a model was elaborated predicting underwater sites, an analyses was realized of the isotopic composition of strontium (HÖLZL, 1997; PRICE et al., 2000; BENTLEY et al, 2003; HODELL, 2004), of carbon and of oxygen (KEITH, 1964; COSTA, 2000; MIZUTA, 2007) present (in samples of shells and human bones) in shellmounds located along the medium and low Vale do Ribeira, as well as in sites at the central coast (Baixada Santista and Bertioga) and north (Ubatuba) of the state of São Paulo. The evidences were correlated to the theoretical approach through a proposal elaborated from the study of the formation processes of the archaeological record developed by Schiffer (1972). Based on these analyses, beyond differentiating the people from the medium Ribeira from the coastal shellmound people, it became possible, among other things, to propose a cultural borderline between the ensembles of sites of the south/center coast of São Paulo and the shellmounds of northern São Paulo and southern Rio de Janeiro. Specifically with regard to the shellmounds of Cananéia, the isotopic analysis of shells evinced, yet, that the locals and goals of collecting were more related to cultural aspects than to the simple exploration of the more abundant resources.

Soil organic matter (SOM) plays an important role in the global carbon cycle. Therefore, it is important to understand the stability of SOM, which is related to several processes. Its intrinsic properties may be related to its stability, for example black carbon is considered to be relatively resistant to degradation. In most soils, the dark horizons coincide with the superficial layers or horizons due to the greater accumulation of organic matter, but in the southern states of Brazil, the presence of soils with dark subsurface horizons is frequently observed. The dark subsurface horizon of these soils are similar to a sombric horizon. Aspects about its origin, formation and preservation have not yet been fully elucidated. The objective of this work is to understand the formation of \'sombric\' horizons in soils of the region from Tijucas do Sul (Paraná, Brazil). Five soil profiles were described and collected, from which three originate from a toposequence and contained a \'sombric\' horizon (P1-P3), a reference soil that is representative of the area (P5) and an intermediate soil (P4) that showed morphology between the reference soil and the soils with a \'sombric\' horizon. To this end SOM is studied for its molecular composition by the pyrolysis technique coupled to gas chromatography and mass spectrometry (pyrolysis-GC-MS). In addition, 13C isotopic composition (δ13C) and phytolytic composition were studied in order to understand paleoclimatic conditions. These results will be related to past environmental conditions using 14C dating techniques, and supported by classical soil analysis. The samples of the horizons were submitted to the SOM chemical fractionation, generating two fractions: extractable fraction with NaOH (EXT) and residue (RES). The morphology of the profiles showed an intense biological activity in A horizons and a wide distribution of microfragments of charcoals. The lateral continuity of \'sombric\' horizons in toposequence soils was also observed, which differentiated them (P1-P3) from buried A horizons. The distribution of SOM in the fractions studied was the same for the five profiles studied: EXT> RES. Products related to wildfires such as polyaromatics (PAHs; BC) were found in all profiles, but in greater relative abundance in the \'sombric\' horizons, indicating a higher incidence of fire during the formation of these horizons and these compounds can be related to the maintenance of dark color of the \'sombric\' horizons. In relation to the paleoclimatic conditions it was observed that the dark subsurface horizons were developed during the Mid-Holocene under vegetation composed mainly by C4 grasses with shrubs, evidencing a drier climate corresponding to a higher fire incidence. / A matéria orgânica do solo (MOS) desempenha um papel importante no ciclo global do carbono. Portanto, é importante entender a estabilidade da MOS, que está relacionada a vários processos. As suas propriedades intrínsecas podem estar relacionadas com a sua estabilidade, por exemplo, o \"black carbon\" é considerado relativamente resistente à degradação. Na maioria dos solos, os horizontes escuros coincidem com as camadas ou horizontes superficiais devido ao maior acúmulo de matéria orgânica, mas nos estados do sul do Brasil, a presença de solos com horizontes subsuperficiais escurecidos é frequentemente observada. O horizonte subsuperficial escurecido destes solos assemelha-se a um horizonte sômbrico. Aspectos sobre sua origem, formação e preservação ainda não foram totalmente elucidados. O objetivo deste trabalho é compreender a formação de horizontes \'sômbricos\' em solos da região de Tijucas do Sul (Paraná, Brasil). Foram descritos e coletados cinco perfis de solo, dos quais três estão localizados em uma topossequência e continham um horizonte similar ao sômbrico (P1-P3), um solo de referência representativo da área (P5) e um solo intermediário (P4) que apresentou uma morfologia entre o solo de referência e os solos com horizonte \'sômbrico\'. Para este fim, a MOS foi estudada pela sua composição molecular através da técnica de pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectrometria de massa (pirólise-GC-MS). Além disso, estudou-se a composição isotópica 13C (δ 13C) e a composição fitolítica, a fim de compreender as condições paleoclimáticas que foram relacionados com as condições ambientais passadas usando técnicas de datação com 14C, e suportados pelas análises clássicas de solo. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento químico MOS, gerando duas frações: fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis mostrou uma intensa atividade biológica nos horizontes A e uma ampla distribuição de microfragmentos de carvão. Observouse também a continuidade lateral de horizontes \'sômbricos\' em solos da topossequência (P1-P3), diferenciando-os dos horizontes A enterrados. A distribuição da MOS nas frações estudadas pela pirólise foi a mesma para os cinco perfis: EXT> RES. Os produtos relacionados a incêndios florestais como os poliaromáticos (PAHs, BC) foram encontrados em todos os perfis, mas em maior abundância relativa nos horizontes sômbricos, indicando uma maior incidência de incêndio durante a formação destes horizontes. Os PAHs podem estar relacionados com a manutenção da cor escura dos horizontes \'sômbricos\'. Em relação às condições paleoclimáticas observou-se que os horizontes subsuperficiais escurecidos foram desenvolvidos durante o Holoceno Médio sob vegetação composta principalmente por gramíneas C4 com arbustos, evidenciando um clima mais seco correspondente a maior incidência de incêndio.

タンデトロン加速器質量分析計業績報告 Summaries of Researches Using AMS 2005 (平成17)年度

O estado do Acre está localizado no extremo oeste do Brasil, ocupando uma região que teve grande influência geológica da cordilheira dos Andes. Os solos apresentam características pedológicas bem distintas das encontradas no restante da Amazônia brasileira, predominando Cambissolos, Luvissolos e Argissolos, geralmente eutróficos, jovens e pouco intemperizados. Pouco se sabe sobre o impacto do uso da terra sobre a matéria orgânica nestas condições de solo. Os objetivos deste trabalho foram: Estimar o estoque de carbono das principais classes de solos do Estado do Acre e comparar com estudos feitos para região amazônica. Avaliar o efeito da mudança no uso e cobertura da terra sobre o estoque de carbono e composição isotópica da matéria orgânica em duas condições de solo no Acre. Para alcançar os objetivos o trabalho foi executado em duas escalas, regional e local. No primeiro caso, foram estimados os estoques de carbono até um metro de profundidade, utilizando um mapa de solos na escala 1:1.000.000 e dados analíticos de perfis de levantamentos pedológicos realizados na região. No segundo caso foram determinados a concentração de carbono, d13C e densidade do solo de amostras coletadas em pastagens de 12-15 anos, 20 anos e floresta, nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 50-60, 70-80 e 90-100 cm, em Argissolo (bem drenado) e Luvissolo (mal drenado). Os solos do Acre armazenam em torno de 1 Pg (1 Pg = 1015 g) de carbono no primeiro metro de profundidade, cerca de 75 % deste valor concentra-se nos primeiros 30 cm. Os solos do Acre apresentam menor concentração de carbono (média 6,5 kg m-2) quando comparados com a média dos solos da Amazônia, embora apresentem melhor fertilidade. A principal razão para este resultado é a maior taxa de decomposição da matéria orgânica nestes solos devido aos constantes ciclos de seca e umedecimento. Estes ciclos estão associados a interação entre o regime pluviométrico e as características físicas (principalmente estrutura) incipientes destes solos, que fazem com que ocorra um lençol freático suspenso que oscila no perfil do solo, podendo chegar até a superfície do mesmo. A mudança no uso da terra alterou de maneira distinta os estoques e a dinâmica da matéria orgânica em Argissolos (bem drenados) e Luvissolos (mal drenados). As pastagens sobre Luvissolos apresentaram maior estoque de carbono (média de 8,4 kg m-2 até 1 m de profundidade), entretanto, os dados isotópicos mostraram que a maior parte deste carbono era remanescente da floresta e uma pequena proporção foi introduzida pela pastagem (< 40 % na camada 0-5 cm da pastagem de 20 anos). O inverso ocorreu com pastagens sobre Argissolos que apresentaram menor estoque (média de 6,4 kg m-2 até 1 m de profundidade) e grande proporção de carbono da pastagem (> 70 % na camada 0-5 cm da pastagem de 20 anos). Os resultados acima sugerem que: 1) A taxa de decomposição do carbono em Luvissolos é menor que em Argissolos, e o tempo de residência da meteria orgânica maior. Os Argissolos tendem a perder muito mais carbono com a mudança no uso e cobertura da terra. 2) A produtividade da pastagem é baixa sobre Luvissolos, indicando que alem da fertilidade do solo outras características, como estrutura, devem ser consideradas para definição das praticas de manejo que objetivam a obtenção de melhor desempenho da gramínea. / The State of Acre is located in the extreme west of Brazil, occupying an area that had great geological influence from the mountain chain of Andes. The soils present pedologic characteristics very different from the ones found in the remaining of Brazilian Amazon, prevailing Inceptisols, Alfisols, and Ultisols, generally eutrophic, young and little weathered. Not much is known about the impact of the use of the earth on the organic matter in these soil conditions. This work had as objectives to estimate the stock of carbon of the main classes of soils of the State of Acre and to compare with studies carried out for the Amazon area. To evaluate the effect of the change in the use and covering of the earth on the stock of carbon and isotopic composition of the organic matter in two soil conditions in Acre. To reach the objectives the work was performed in two scales, local and regional. The first case estimated the stocks of carbon up to one meter deep, using a map of soils in the scale 1:1.000.000 and analytic data of pedologic profiles accomplished in the area. The second case determined the concentration of carbon, d13C and density of the soil of samples collected at 12-15, 20 year-old pasture lands, and forest in the depths 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 50-60, 70-80 e 90-100 cm, in Ultisols (well drained) and Alfisols (poorly drained). The soils of Acre store around 1 Pg of carbon in the first meter of depth, around 75% of this value is concentrated on the first 30 cm. The soils of Acre present smaller concentration of carbon (6.5 kg m-2, average) when compared with the average of the soils of the Amazon, although they present better fertility. The main reason for this result is the large rate of incident decomposition on these soils due to the constant drought cycles and moistening. These cycles are associated with the physical characteristics (mainly structure) incipient of these soils that impede the percolation of the pluvial waters saturating very quickly and favoring superficial flow off. As the water concentrates on the surface of the soil, it tends to evaporate easily. The effect of the change in the covering and land use on stock and dynamics of the organic matter of the soils happens differently in Ultisols (well drained) and Alfisols (poorly drained). In the two conditions of soils there was a tendency to decrease the total stock of carbon and increase carbon of C4 origin, however, in Ultisols it was very stressed. Pasture lands on Alfisols presented larger stock of carbon (average of 8.4 kg m-2 to 1 m), however, the data of d13C showed that most of carbon was remaining of the forest and a small proportion was introduced by the pasture land (< 40 % to 0-5 cm in 20 yr old pasture). The inverse fact occurred with pasture lands on Ultisols that presented smaller stock (average of 6.4 kg m-2 to 1 m) and great proportion of carbon of the pasture land (> 70 % to 0-5 cm in 20 yr old pasture). This result suggests two conclusions. 1) the rate of carbon decomposition in Alfisols is smaller than in Ultisols, and the time of residence of the organic matter is larger. Ultisols tend to lose carbon more readily with the change in the land use and covering of the land. 2) pasture productivity is low on Alfisols, indicating that besides soil fertility other characteristics, as structure, should be considered in order to establish the management practice to obtain the best output from the grass.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós–Graduação em Oceanografia Biológica, Instituto de Oceanografia, 2012. / Submitted by Cristiane Gomides (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2013-10-11T12:19:06Z No. of bitstreams: 1 Leandro.pdf: 1098668 bytes, checksum: d672d3888ee8760a698a4ba11e3e1121 (MD5) / Approved for entry into archive by Sabrina Andrade (sabrinabeatriz@ibest.com.br) on 2013-10-17T17:27:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Leandro.pdf: 1098668 bytes, checksum: d672d3888ee8760a698a4ba11e3e1121 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-17T17:27:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro.pdf: 1098668 bytes, checksum: d672d3888ee8760a698a4ba11e3e1121 (MD5) Previous issue date: 2012 / Na costa brasileira, o peixe-boi marinho, Trichechus manatus, apresenta distribuição fragmentada e restrita a algumas regiões com características ecológicas distintas. É considerado um herbívoro generalista e oportunista, que consome uma ampla variedade de vegetação de rios, mares e estuários, porém, existem poucas informações sobre a ecologia da espécie no país. O objetivo do presente estudo foi o de estudar a ecologia trófica de T. manatus no Brasil por meio de análise de isótopos estáveis. Amostras de dentes (n=22) e ossos (n=21) de peixes-bois encalhados e amostras de vegetação foram coletadas na região nordeste do país para a análise de isótopos estáveis de carbono (δ13C) e nitrogênio (δ15N). Os animais foram agrupados em cinco regiões: Alagoas, Ceará, Maranhão, Paraíba (que também inclui animais do Rio Grande do Norte e Pernambuco) e Piauí. As plantas, obtidas destas mesmas regiões, foram categorizadas em quatro grupos: fanerógamas marinhas, macroalgas, mangues e de marismas. O modelo de mistura bayesiano para isótopos estáveis SIAR (Stable Isotopes Analysis in R) foi utilizado para estimar as proporções das fontes nas dietas dos grupos de peixesbois. Não foram verificadas diferenças nos valores de δ13C e δ15N entre dentes e ossos, classes de idade ou sexos. Foram verificadas, entretanto, diferenças nas composições isotópicas dos peixes-bois entre as regiões, principalmente com relação ao carbono: os peixes-bois do Ceará (-7,0 ±0,5‰) apresentaram as composições mais enriquecidas em 13C, enquanto os valores mais empobrecidos foram encontrados nos animais do Maranhão (-15,7 ±1,6‰). Valores intermediários foram observados nos indivíduos de Alagoas (-9,3 ±0,4‰), Piauí (-9,3 ±0,6‰) e Paraíba (-11,4 ±2,8‰). Com relação aos isótopos de nitrogênio, os animais da Paraíba (8,8 ±1,2‰) apresentaram composições mais enriquecidas em 15N do que os indivíduos das outras regiões. O modelo de mistura também mostrou diferenças espaciais na ecologia trófica dos peixes-bois. Os animais do Ceará consumiram predominantemente fanerógamas (97,3%), enquanto as fanerógamas (69,4%) e as macroalgas (64,4%) foram mais importantes para os indivíduos de Alagoas e Paraíba, respectivamente. Apesar dos manguezais predominarem no Maranhão, a vegetação de marisma foi a que apresentou a maior contribuição (68,7%) na dieta dos peixes-bois do região. Diferentemente das demais regiões, os indivíduos do Piauí apresentaram uma dieta mais diversificada, na qual os quatro grupos de macrófitas contribuíram em proporções similares (fanerógamas: 28,5%; marismas: 27,1%; macroalgas: 24,0%; mangues: 20,4%). Os resultados demonstram diferenças espaciais nas estratégias alimentares, bem como a importância dos diferentes grupos de macrófitas na dieta dos peixes-bois. O presente estudo é o primeiro a aplicar a análise de isótopos estáveis em peixes-bois marinhos na América do Sul, amplia o conhecimento sobre a ecologia trófica da espécie no país e fornece informações importantes para o estabelecimento de estratégias para a conservação de T. manatus e seu habitat no Brasil. / On the Brazilian coast, the manatee Trichechus manatus has a fragmented distribution, restricted to a few regions with different ecological characteristics. It is considered a generalist and opportunistic herbivore, consuming a wide range of vegetation from rivers, seas and estuaries, however, information about the ecology of the species in the country is scarce. The aim of this study was to study the trophic ecology of T. manatus in Brazil through stable isotopes. Samples of teeth (n=22) and bones (n=21) of stranded manatees and plants were collected in the northeastern region of the country for the analysis of stable isotopes of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N). The animals were grouped in five regions: Alagoas, Ceara, Maranhão, Paraíba (that includes individuals from Pernambuco and Rio Grande do Norte) and Piauí. The plants, obtained from these same areas, were categorized in four main groups: macroalgae, mangroves, seagrasses and saltmarsh plants. The bayesian mixture model for stable isotopes SIAR (Stable Isotopes Analysis in R) was used to estimate the proportions of the sources in the diets of the groups of manatees. There were no differences in the values of δ13C and δ15N among teeth and bones, age classes or between sexes. There were, however, regional differences in isotopic compositions of manatees, especially for δ13C. Carbon stable isotope compositions ranged from depleted in 13C in Maranhão (- 15,7±1.6‰), to more enriched in Ceará (-7.0±0.5‰), whereas Alagoas (-9.3±0.4‰), Piauí (-9.3±0.6‰) and Paraíba (-11.4±2.8‰) presented intermediate values. Manatees from Paraíba had higher 15N values (8.8±1.2‰) than those from other regions. The mixture model also indicated regional variation on the manatees diet. Animals from Ceará feed almost exclusively on seagrasses (97.3%), while manatees from Alagoas and Paraíba graze mainly upon seagrasses (69.4%) and macroalgae (64.4%), respectively. Individuals from Maranhão were feeding mainly on saltmarsh plants (68.7%), despite mangrove dominate the area. Individuals from Piauí, on the other hand, had a more diversified diet, where seagrasses (28.5%), saltmarsh plants (27.1%), macroalgae (24.0%) and mangroves (20.4%) were assimilated in similar proportions. This study i the first to use stable isotopes do investigate the feeding ecology of manatees in South America. The spatial variation in the manatee’s diet demonstrates that proper conservation strategies for the species should include the maintenance of different macrophyte habitats along the northeastern Brazil.

Tendo como referencial teórico abordagens focadas na Arqueologia Marítima (MUCKELROY, 1978; ADAMS, 1998, 2002), na Antropologia Marítima (MALINOWSKI, 1986 [1922]; DIEGUES, 1998) e em estudos de Percepção Ambiental (INGOLD, 2000), buscou-se desenvolver e testar a hipótese de que, embora houvesse uma unidade cultural que permitisse o estabelecimento de uma ampla sociedade sambaquieira, os povos dos sambaquis estariam organizados em comunidades costeiras regionais, as quais teriam se desenvolvido e se organizado em diferentes comunidades marítimas, costeiras e fluviais, em conseqüência dos diferentes modos com que eles se relacionariam (dialeticamente) com o ambiente. Para sustentar tal hipótese foi elaborado um modelo de predição de sítios submersos e realizadas análises da composição isotópica do estrôncio (HÖLZL, 1997; PRICE et al., 2000; BENTLEY et al, 2003; HODELL, 2004), do carbono e do oxigênio (KEITH, 1964; COSTA, 2000; MIZUTA, 2007) presentes (em amostras de conchas e ossos humanos) em sambaquis localizados ao longo do médio e baixo Vale do Ribeira, bem como em sítios do litoral central (Baixada Santista e Bertioga) e norte do estado de São Paulo (Ubatuba). Essas evidências foram correlacionadas à abordagem teórica através de uma proposta elaborada a partir do estudo dos processos de formação do registro arqueológico desenvolvidos por Schiffer (1972). Com base nessas análises, além de diferenciar os povos do médio Ribeira dos sambaquieiros do litoral, foi possível, entre outras, propor uma fronteira cultural entre os conjuntos de sítios do litoral sul/centro do estado de São Paulo e os sambaquis do litoral norte de São Paulo/sul do Rio de Janeiro. Especificamente em relação aos sambaquis de Cananéia, a análise isotópica das conchas evidenciou, ainda, que os locais e os propósitos da coleta estariam mais relacionados a aspectos culturais do que à simples exploração dos recursos mais abundantes. / Using as theoretical reference approaches focused on the Maritime Archaeology (MUCKELROY, 1978; ADAMS, 1998, 2002), on the Maritime Anthropology (MALINOWSKI, 1986 [1922]; DIEGUES, 1998) and on studies of Environmental Perception (INGOLD, 2000), we tried to develop and test the hypothesis that, notwithstanding the evidence of a cultural unity that allowed for the establishment of an ample shellmound society, people of the shellmounds were organized in regional coastal communities. These would have developed and organized in different maritime communities, both coastal and fluvial, in consequence of the different ways in which they (dialectically) related with the environment. To support such hypothesis a model was elaborated predicting underwater sites, an analyses was realized of the isotopic composition of strontium (HÖLZL, 1997; PRICE et al., 2000; BENTLEY et al, 2003; HODELL, 2004), of carbon and of oxygen (KEITH, 1964; COSTA, 2000; MIZUTA, 2007) present (in samples of shells and human bones) in shellmounds located along the medium and low Vale do Ribeira, as well as in sites at the central coast (Baixada Santista and Bertioga) and north (Ubatuba) of the state of São Paulo. The evidences were correlated to the theoretical approach through a proposal elaborated from the study of the formation processes of the archaeological record developed by Schiffer (1972). Based on these analyses, beyond differentiating the people from the medium Ribeira from the coastal shellmound people, it became possible, among other things, to propose a cultural borderline between the ensembles of sites of the south/center coast of São Paulo and the shellmounds of northern São Paulo and southern Rio de Janeiro. Specifically with regard to the shellmounds of Cananéia, the isotopic analysis of shells evinced, yet, that the locals and goals of collecting were more related to cultural aspects than to the simple exploration of the more abundant resources.

Les éponges d'eau douce (Porifera) produisent des spicules siliceuses dont la morphologie a une valeur taxonomique et environnementale. Les sédiments très concentrés en spicules, dénommés spongilite, sont présents en abondance dans le nord-ouest du Minas Gerais (Brésil). Ils se sont formés au cours des derniers 28000 ans. Afin d'étudier l'aptitude de ces dépôts à enregistrer les paléoenvironnements, nous avons procédé, à partir des éponges produites actuellement dans un dans un petit lac du nord-ouest du Minas Gerais (Lagoa Verde), à 2 types de calibrations. (1) Le suivi écologique de M. spinata, éponge unique du lac, a été fait au cours de son cycle de vie annuel. L'éponge produit 4 catégories de spicules en lien avec les variations saisonnières de l'équilibre entre précipitation et évaporation, de la température de l'eau et de la concentration en silicium dissout. La mise en évidence de ces relations conforte les interprétations paléoenvironnementales précédemment tirées des assemblages de spicules fossiles. (2) La composition isotopique en oxygène (δ18O) des silicates biogéniques est communément utilisée comme marqueur paléoenvironnemental. Ce marqueur n'a jamais été calibré pour les spicules d'eau douce. Nous avons testé si M. spinata précipitait ses spicules en équilibre isotopique avec l'eau du lac. La composition δ18O des spicules montre une relation thermo-dépendante positive avec la composition δ18O de l'eau, inverse de ce qui est attendu pour une précipitation à l'équilibre isotopique. Ce résultat suggère un fractionnement cinétique d'origine biologique à déterminer en vue de reconstitutions paléoenvironnementales. / Freshwater sponges (Porifera) produce siliceous spicules with taxonomic and paleoenvironmental value. Sediments with high concentrations of spicules, called spongilite, are present in NW Minas Gerais (Brazil). They formed during the last 28000 years. In order to investigate the reliability of these deposits to record past environmental changes, we proceeded to two kinds of calibration, from sponges currently produced in a small lake of NW Minas Gerais (Lagoa verde). (1) The ecology of M. spinata, the only sponge of the lake, was monitored over its annual cycle. The sponge produced 4 spicules categories in relation with seasonal changes in precipitation, evaporation, water temperature and dissolved silicon content. These relationships confirm previous paleoenvironmental reconstructions from fossil spicule assemblages. (2) The oxygen isotopic composition (δ18O) of biogenic silica is commonly used as a paleoenvironmental proxy. This proxy has never been calibrated for fresh water sponge spicules. We checked whether M. spinata formed its spicules in isotopic equilibrium with the lake water. The δ18O signature of the spicules showed a positive thermo-dependent relationship with the δ18O of the lake water, conversely to what was expected for an equilibrium precipitation. This result suggests that a biological kinetic fractionation occurred. This kinetic fractionation needs to be systematically characterized for paleoenvironmental reconstruction purpose.

Ce travail de thèse porte sur la diffusion des porteurs de charge en excès dans deux semiconducteurs à large bande interdite: l’alliage ZnMgO et le diamant 13C. Il est basé sur l’étude d’hétérostructures ZnMgO/ZnO/ZnMgO et 13C/12C/13C à puits de collecte ZnO ou 12C. Sur leurs sections transverses et avec la résolution nanométrique en excitation par cathodoluminescence (CL), nous avons étudié l’évolution de l’intensité de l’émission issue du puits en ZnO ou 12C en fonction de la distance entre l’impact de l’excitation et le puits. Cela nous a permis de mesurer directement les longueurs de diffusion effectives dans ZnMgO et le diamant.Dans ZnMgO, la valeur de 55 nm à 300 K, mesurée sur section transverse clivée, est proche de celle du matériau massif. Elle correspond à une diffusion mixte excitons/porteurs libres. Avec l’utilisation de lames minces érodées par faisceau d’ions, une diminution de a été observée jusqu’à 8 nm dans les parties les plus fines. Cet effet est attribué aux recombinaisons non radiatives de surface. Les lames minces apparaissent alors d’un grand intérêt pour améliorer la résolution spatiale des images CL.Dans le diamant, la diffusion excitonique à basse température montre une faible dépendance de avec l’énergie incidente des électrons. Cela indique que ≈ 15 µm à 20 K dans le diamant massif 13C. Une diminution de jusqu’à 3,3 µm à 118 K est observée en fonction de la température.Enfin, nous avons mis en évidence la formation de polyexcitons dans le diamant en augmentant la densité des paires électron-trou, soit par la puissance d’excitation, soit par le confinement spatial des excitons dans des puits de diamant 12C de faible épaisseurs. / This work focuses on the determination of the carrier diffusion length in two wide bandgap semiconductors: the ternary alloy ZnMgO and diamond. This determination has been achieved by using of ZnMgO/ZnO/ZnMgO and 13C/12C/13C heterostructures containing ZnO or 12C collecting wells. Their transverse section was scanned by CL spectroscopy with a nanometer scale resolution in excitation. The effective excess carrier diffusion length is deduced from the evolution of the well emission intensity with the distance between the excitation impact and the well.In ZnMgO, the value at 300 K is 55 nm, obtained from a cleaved cross section. It is close to the bulk material diffusion and is attributed to a mixed diffusion of excitons/free carriers. A decrease of down to 8 nm is observed in the thinnest portions of cross sections shaped by focused ion beam (FIB). This effect is attributed to non-radiative surface recombinations. These thin slabs appear of great interest to enhance the spatial resolution of CL images.In diamond, the exciton diffusion at 20 K exhibits a slight dependence on the incident electron energy. This indicates that the exciton diffusion length is around 15 µm in 13C bulk diamond. The values decrease down to 3.3 µm at 118 K.Finally, we highlighted the formation of polyexcitons in diamond by increasing the electron-hole pairs density either by the excitation power, or by the spatial confinement of excitons in thin 12C wells.

Le climat du Quaternaire est défini par une succession de périodes glaciaires et interglaciaires enregistrées dans les archives climatiques à différentes latitudes. La carotte de glace d’EPICA Dome C fournit un enregistrement haute résolution sur les derniers 800 ka du δ18Oatm (i.e. δ18O de la molécule d’oxygène de l’air) qui combine les variations passées du cycle hydrologique des basses latitudes et de la productivité de la biosphère. En l’absence du comptage des couches annuelles, ce proxy peut être utilisé comme méthode de datation orbitale des carottes de glace, en lien avec l’insolation au 21 juin à 65°N. Cependant, un décalage de 6 ka entre le δ18Oatm et l’insolation, généralement observé lors des terminaisons glaciaires-interglaciaires, est appliqué sur l’ensemble de l’enregistrement lors de la construction de l’échelle d’âge. Ce décalage et la complexité du signal du δ18Oatm expliquent l’incertitude élevée de 6 ka des carottes de glace, ce qui limite leur interprétation en termes de variations climatiques et environnementales conjointement à d’autres archives. J’ai donc développé une nouvelle chronologie pour les carottes de glace, basée sur le lien entre le δ18Oatm et le δ18Ocalcite des spéléothèmes est-asiatiques, à partir de nouvelles mesures isotopiques permettant d’avoir pour la première fois un enregistrement complet sur les derniers 800 ka à Dome C. Cette nouvelle chronologie permet de réduire les incertitudes par rapport à la chronologie actuelle et d’avoir une meilleure séquence des évènements entre les hautes et basses latitudes. J’ai ensuite développé un modèle simulant la composition isotopique de l’oxygène atmosphérique afin de répondre au manque d’interprétations quantitatives de ce proxy ainsi que pour vérifier son lien avec le δ18Ocalcite sur plusieurs cycles climatiques. Pour modéliser le δ18Oatm nous avons dû coupler le modèle climatique de complexité intermédiaire iLOVECLIM avec le modèle de végétation CARAIB. Le δ18Oatm simulé par le modèle couplé sur plusieurs dizaines de milliers d’années confirme que ses variations sont en phase avec celles de l’insolation de l’hémisphère Nord (hormis lors d’évènements de Heinrich) et avec celles du δ18Ocalcite via des modifications du cycle hydrologique des basses latitudes, impactant la composition isotopique de l’eau de pluie utilisée par la biosphère terrestre lors de la photosynthèse. / Quaternary glacial-interglacial cycles are recorded in various climatic archives from high to low latitudes. The EPICA Dome C ice core provides a high-resolution record over the last 800 ka of δ18Oatm (i.e. δ18O of atmospheric O2) which combines past variations of the low latitude water cycle and of the biosphere productivity. In absence of annual layer counting, this proxy can be used for orbital dating in association with the June 21st insolation at 65°N to build an ice core chronology. However a lag of 6 ka between the δ18Oatm and the insolation, classically observed during glacial-interglacial terminations, is applied to the entire record during the chronology construction. This lag and the complexity of the δ18Oatm signal are the main reasons why the ice core chronology presents a high 6 ka uncertainty which limits their interpretation, jointly with other paleoclimate archives, in terms of past climate and environmental variations. To solve this issue I have developed a new ice core chronology based on the relation between the δ18Oatm and the δ18Ocalcite of east-asian speleothems, using new isotope measurements allowing for the first time a complete record over the last 800 ka at Dome C. This new chronology reduces the uncertainties compared to the actual ice core chronology strongly based on δ18Oatm and shows a better sequence of events between the high and low latitudes records. Then, I have developed a model to reproduce the isotopic composition of atmospheric O2 to address the lack of quantitative interpretations of this proxy and to check our assumption of synchronicity with the δ18Ocalcite over several climatic cycles. To reproduce the variations of the δ18Oatm, it was necessary to couple the intermediate complexity climate model iLOVECLIM and the vegetation model CARAIB. Finally, the δ18Oatm variations simulated with the new coupled model over several thousand years are in phase with the insolation of the Northern hemisphere (except during Heinrich events) and with low latitudes δ18Ocalcite variations. This can be explained by changes in the low latitude water cycle related to changes in the isotopic composition of meteoric water used by the terrestrial biosphere during photosynthesis.