Orientador: Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-06T09:06:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_SabrinaBorgesLino_M.pdf: 19936174 bytes, checksum: 244a3026e19c4b20487790757ebb20ee (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Apresentaremos duas formas de modelar a dinâmica de populações ecológicas do tipo cadeia alimentar. Em uma delas consideramos que os indivíduos estão distribuídos homogeneamente no espaço e interagem entre si com iguais probabilidades, de forma que o espaço não precisa ser tratado explicitamente. Este tipo de modelo é conhecido como Modelo de campo médio. Na outra forma de modelagem, consideramos que as espécies estão distribuídas no espaço, onde os indivíduos migram e interagem apenas com aqueles que estão em uma determinada vizinhança de suas posições, o Modelo espacial. Ambos os modelos consideram o tempo discreto e o espaço, no caso do modelo espacial, é simulado por uma rede bidimensional de N x N sítios. Mostraremos as dinâmicas para duas espécies, uma espécie predadora e outra presa, e posteriormente incluiremos uma terceira espécie, de forma a ter uma cadeia alimentar de três espécies, utilizando os dois modelos. No modelo de campo médio de duas espécies observamos atratores no espa»co de fases que vão desde a pontos fixos até atratores caóticos. Ao incluir a terceira espécie os atratores ficam mais elaborados. No modelo espacial evidenciamos que o tamanho da vizinhança de interação modifica consideravelmente a dinâmica e a forma como as espécies se organizam no espaço. Quando a vizinhança de interação assume valores intermediários ocorrem superpopulações, porém ao aumentarmos esta interação as superpopulações desaparecem e o modelo espacial tende ao modelo de campo médio. Observamos também a sincronização da dinâmica das populações dos sítios ao longo do tempo / Abstract: We study the dynamics of ecological populations of predators and preys using two different approaches. The first is a Mean Field approach, in which we assume that the individuals are homogeneously mixed in space, so that they interact with one another with equal probability. In this case the space is not explicitly treated. The second approach considers that the individuals are distributed in space, where they can migrate and interact only with those that are in a given neighborhood of their position. In both models we consider time and space in a discrete manner. We study the dynamics generated by the interaction of two species, a predator and a prey, and also the dynamics of a system with three species, using both models. The mean field model shows the appearance of several types of attractors, including chaotic ones. In the spatial model we show that the size of the interaction neighborhood modifies the dynamics and the organization of the species in the space. When the interaction neighborhood has intermediate values, super-populations arise. Nonetheless, if we further increase the size of interaction neighborhood, the super-populations disappear and the spatial model reduces to the mean field model. We also observe situations where the population oscillations become synchronized during the time evolution / Mestrado / Sistemas Dinamicos / Mestre em Física

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-12-20T11:26:24Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramilla dos Santos Braga - 2015.pdf: 3958526 bytes, checksum: 5fd3bdc31a219fa6ad48dc842f1f6cb3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-12-27T12:54:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramilla dos Santos Braga - 2015.pdf: 3958526 bytes, checksum: 5fd3bdc31a219fa6ad48dc842f1f6cb3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-27T12:54:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramilla dos Santos Braga - 2015.pdf: 3958526 bytes, checksum: 5fd3bdc31a219fa6ad48dc842f1f6cb3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-09-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Hymenaea stigonocarpa é uma espécie amplamente distribuída nas regiões do Cerrado brasileiro. Em função de diferenças morfológicas nas folhas, a literatura reconhece três variedades botânicas para esta espécie. Essas variedades são: H. stigonocarpa var. stigonocarpa, com folhas lisas; H. stigonocarpa var. pubescens, com folhas pilosas e H. stigonocarpa var. brevipetiolata, apresentando pecíolo curto, com folhas lisas ou pilosas. O conhecimento da divergência genética intervarietal e análise da estrutura genética espacial é interessante para entender o comportamento dessa espécie em subpopulações naturais e como os processos microevolutivos atuam na organização da sua variabilidade genética. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi verificar o nível de diferenciação genética existente entre as variedades botânicas, a magnitude da variabilidade genética entre e dentro as subpopulações de H. stigonocarpa, bem como o padrão espacial da variabilidade genética encontrada. Para tanto, foram realizadas expedições de coleta em regiões do Cerrado, onde amostrou tecido foliar de 32 subpopulações de H. stigonocarpa, num total de 1.034 indivíduos. A variabilidade genética foi acessada por meio de nove locos microssatélites, em que todas as subpopulações foram caracterizadas geneticamente por meio das estatísticas descritivas. A divergência genética entre variedades foi avaliada com a AMOVA, técnicas de agrupamento multivariadas e inferência Bayesiana. A estrutura genética foi estimada dentro e entre as 32 subpopulações de H. stigonocarpa. Estatísticas espaciais foram realizadas para avaliar a existência de padrões espaciais na variabilidade genética. Além disso, análises de complementariedade genética foram utilizadas para selecionar subpopulações potenciais para conservação. Os nove locos microssatélites foram polimórficos, apresentando níveis moderados de diversidade genética. A AMOVA revelou divergência genética considerável entre as variedades botânicas e aliada às análises de agrupamento indica que a variedade brevipetiolata é a mais diferente geneticamente quando comparado às variedades stigonocarpa e pubescens, que formaram um único grupo. As 32 subpopulações apresentaram baixa endogamia (f= 0,082; p<0,01), mas considerável diferenciação genética entre populações (FST= 0,161; p<0,01) e alta endogamia total (FIT= 0,230; p<0,01). Junto à estatística RST, que foi igual a 0,221 e significativa ao nível de 1% percebe-se que a mutação e deriva genética são importantes para a estruturação genética nesta espécie. As estatísticas espaciais foram obtidas para 30 subpopulações, pois a variedade brevipetiolata foi fortemente diferenciada sobre as demais e assim foi retirada destas análises. O teste de Mantel mostrou uma correlação matricial baixa, porém significativa (rm= 0,239; p=0,0014) entre distância geográfica e o FST par a par. O correlograma de Mantel identificou um padrão clinal na diferenciação genética, sugerindo que as subpopulações se comportam num modelo de isolamento por distância. A autocorrelação espacial, quantificada pelo índice I de Moran, foi baixa nas frequências alélicas entre os pares de subpopulações em cada classe de distância, gerando um correlograma médio sem padrão espacial nítido (rm=0,053; p=0,0005). O algoritmo de Monmonier identificou possíveis barreiras genéticas entre as subpopulações do extremo Norte do Cerrado, mas que precisam ser avaliadas com cautela. A complementariedade genética identificou 16 subpopulações que representam toda a variabilidade genética encontrada para a espécie nos locos avaliados e que foram selecionadas como prioritárias para conservação. As informações obtidas com este trabalho mostram que as estratégias reprodutivas da espécie são importantes para a conectividade genética entre subpopulações a longas distâncias, causando uma fraca estruturação genética espacial. Assim, é sugerido que não apenas o espaço esteja atuando na diferenciação genética, mas outros processos estocásticos. Além disso, a divergência genética entre variedades botânicas torna-se um componente importante para entender a sua estrutura genética, em que este trabalho traz um conhecimento relevante para estudos taxonômicos de H. stigonocarpa, podendo ser mais uma evidência para delimitação de espécies. / Hymenaea stigonocarpa é uma espécie amplamente distribuída nas regiões do Cerrado brasileiro. Em função de diferenças morfológicas nas folhas, a literatura reconhece três variedades botânicas para esta espécie. Essas variedades são: H. stigonocarpa var. stigonocarpa, com folhas lisas; H. stigonocarpa var. pubescens, com folhas pilosas e H. stigonocarpa var. brevipetiolata, apresentando pecíolo curto, com folhas lisas ou pilosas. O conhecimento da divergência genética intervarietal e análise da estrutura genética espacial é interessante para entender o comportamento dessa espécie em subpopulações naturais e como os processos microevolutivos atuam na organização da sua variabilidade genética. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi verificar o nível de diferenciação genética existente entre as variedades botânicas, a magnitude da variabilidade genética entre e dentro as subpopulações de H. stigonocarpa, bem como o padrão espacial da variabilidade genética encontrada. Para tanto, foram realizadas expedições de coleta em regiões do Cerrado, onde amostrou tecido foliar de 32 subpopulações de H. stigonocarpa, num total de 1.034 indivíduos. A variabilidade genética foi acessada por meio de nove locos microssatélites, em que todas as subpopulações foram caracterizadas geneticamente por meio das estatísticas descritivas. A divergência genética entre variedades foi avaliada com a AMOVA, técnicas de agrupamento multivariadas e inferência Bayesiana. A estrutura genética foi estimada dentro e entre as 32 subpopulações de H. stigonocarpa. Estatísticas espaciais foram realizadas para avaliar a existência de padrões espaciais na variabilidade genética. Além disso, análises de complementariedade genética foram utilizadas para selecionar subpopulações potenciais para conservação. Os nove locos microssatélites foram polimórficos, apresentando níveis moderados de diversidade genética. A AMOVA revelou divergência genética considerável entre as variedades botânicas e aliada às análises de agrupamento indica que a variedade brevipetiolata é a mais diferente geneticamente quando comparado às variedades stigonocarpa e pubescens, que formaram um único grupo. As 32 subpopulações apresentaram baixa endogamia (f= 0,082; p<0,01), mas considerável diferenciação genética entre populações (FST= 0,161; p<0,01) e alta endogamia total (FIT= 0,230; p<0,01). Junto à estatística RST, que foi igual a 0,221 e significativa ao nível de 1% percebe-se que a mutação e deriva genética são importantes para a estruturação genética nesta espécie. As estatísticas espaciais foram obtidas para 30 subpopulações, pois a variedade brevipetiolata foi fortemente diferenciada sobre as demais e assim foi retirada destas análises. O teste de Mantel mostrou uma correlação matricial baixa, porém significativa (rm= 0,239; p=0,0014) entre distância geográfica e o FST par a par. O correlograma de Mantel identificou um padrão clinal na diferenciação genética, sugerindo que as subpopulações se comportam num modelo de isolamento por distância. A autocorrelação espacial, quantificada pelo índice I de Moran, foi baixa nas frequências alélicas entre os pares de subpopulações em cada classe de distância, gerando um correlograma médio sem padrão espacial nítido (rm=0,053; p=0,0005). O algoritmo de Monmonier identificou possíveis barreiras genéticas entre as subpopulações do extremo Norte do Cerrado, mas que precisam ser avaliadas com cautela. A complementariedade genética identificou 16 subpopulações que representam toda a variabilidade genética encontrada para a espécie nos locos avaliados e que foram selecionadas como prioritárias para conservação. As informações obtidas com este trabalho mostram que as estratégias reprodutivas da espécie são importantes para a conectividade genética entre subpopulações a longas distâncias, causando uma fraca estruturação genética espacial. Assim, é sugerido que não apenas o espaço esteja atuando na diferenciação genética, mas outros processos estocásticos. Além disso, a divergência genética entre variedades botânicas torna-se um componente importante para entender a sua estrutura genética, em que este trabalho traz um conhecimento relevante para estudos taxonômicos de H. stigonocarpa, podendo ser mais uma evidência para delimitação de espécies.

Orientador: Fernando Roberto Martins / Texto da introdução e conclusão estão em português / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-20T10:48:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franci_LucianadeCampos_M.pdf: 1688205 bytes, checksum: 274a01211cff8646d710c1161da60dea (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Investigamos nesse estudo a estrutura populacional da espécie arbórea emergente Astronium graveolens Jacq. (Anacardiaceae) em uma Floresta Estacional Semidecídua no Sudeste do Brasil. Astronium graveolens é uma espécie anemocórica de ampla distribuição na Mata Atlântica. Nossos objetivos principais foram: (1) investigar quais as adaptações quanto a arquitetura e morfologia da espécie para melhor interceptação de luz; (2) compreender as relações biomecânicas da espécie; (3) investigar as demandas conflitantes enfrentadas em cada estádio ontogenético na história de vida de A. graveolens relacionadas à sazonalidade de chuvas; (4) investigar os padrões de distribuição espacial de cada estádio ontogenético; (5) investigar se os fatores abióticos explicam as densidades de cada estádio ontogenético em cada parcela e (6) se os indivíduos de cada estádio ontogenético co-ocorrem com frequência maior que o esperado ao acaso com determinada espécie da comunidade. Realizamos a coleta de dados em um fragmento de Floresta Estacional Semidecídua localiza no município de Campinas, SP. Utilizamos 100 parcelas aleatórias de 10 x 10 m nas quais amostramos todos os indivíduos de A. graveolens. Medimos o diâmetro à altura do solo e altura total de todos os indivíduos. Dos indivíduos com até 1,5 metros medimos o comprimento da raque das folhas e contamos o número de folhas. Dos indivíduos com até 5 metros, contamos o número de ramificações. Identificamos todos os indivíduos arbóreos de todas as espécies com perímetro à altura do peito maior que 15 cm. Definimos os estádios ontogenéticos (plântula, infante, juvenil I, juvenil II, imaturo e adulto) utilizando marcadores macromorfológicos. A relação alométrica entre diâmetro e altura diferiu dos modelo teóricos isométrico, similaridade elásticas e similaridade de estresse. A espécie apresenta estratégias contra a seca, e sua arquitetura e características morfológicas sugerem que a luz pode ser um filtro importante na história de vida dos indivíduos. Para A. graveolens crescer rápido em altura e atingir o dossel parece ser a chave para a sobrevivência. Os indivíduos dos estádios infante, juvenil I e adulto apresentaram padrão agregado em pequena escala, enquanto os demais estádios, juvenil II e imaturo, apresentaram distribuição aleatória. A densidade dos estádios ontogenético não foi influenciada por fatores ambientais. A similaridade de densidade das parcelas diminuiu com a distância, o que indica que processos estocásticos podem atuar como fatores importantes na população. As co-ocorrências negativas se mostraram mais frequentes que as positivas e houve mudança nas freqüências de co-ocorrências ao longo da ontogenia. Aparentemente para A. graveolens processos estocásticos e determinísticos podem ser importantes para a população no local estudado / Abstract: We investigated the population structure of the emergent tree species Astronium graveolens Jacq. (Anacardiaceae) in a Tropical Seasonal Semideciduous Forest, southeastern of Brazil. Astronium graveolens is an anemochorous species widely distributed in Atlantic Forest. Our main goals was: (1) to investigate which architectural and morphological characters of A. graveolens are adapted to better light interception; (2) to investigate the biomechanical relationship of the species ; (3) to investigate the trade-offs face by each ontogenetic stage in the life-history related to rain seasonality; (4) to investigate the patterns of spatial distribution of each ontogenetic stage; (5) to investigate whether the abiotic factors explain the density of each ontogenetic stage in each plot and (6) whether individuals of each ontogenetic stage co-occur with frequency greater than expected by chance with a given specie. We collected the data in a fragment of Seasonal Semideciduous Forest in Campinas, SP, municipality. We used 100 plots randomly arranged with 10 x 10 m each. We measured diameter at ground level and total height of each individual. From the individuals up to 1.5 m we measured leaf length and counted the number of leaves. From the individuals up to 5 m we counted the number of branches. We indentified every individual of each species in each plot with circumference at breast height higher than 15 cm. We indentified five ontogenetic stages (infant, juvenile I, juvenile II, immature and adult) using macromorphological characters. Allometric relationships differed from all the theoretical models of geometric, elastic similarity and stress similarity. The species have strategies against drought, and its architecture and morphological characteristics suggest that light may be an important filter in A. graveolens life-history. Astronium graveolens is a species that must grow quickly in height to reach the canopy, and it is the key for surviving. Individual of the stages infant, juvenile I and adult had aggregated pattern, while juvenile II and immature were randomly distributed. The density of the stages in each plot was not influenced by abiotic factors. Similarity of density of each plot decreased with distance, suggesting that stochastic processes are important factors in the population. The negative co-occurrences were more frequent than positive ones and the frequencies changed through the ontogeny. Apparently, this population of A. graveolens suffers influences of stochastic and deterministic processes / Mestrado / Ecologia / Mestre em Ecologia

Pour de nombreux écologistes, les forêts tropicales sont synonymes de richesse et de diversité spécifique ; aussi l'existence de forêts monodominantes, à savoir de forêt dominée par une seule espèce, reste un formidable énigme. Nous présentons ici la première étude de l'autécologie d'une nouvelle espèce monodominante : Spirotropis longifolia (DC) Baill. (Leguminosae-Papilionoideae) se développant en Guyane française. La monodominance du S. longifolia est très importante, ce dernier pouvant représenter jusqu'à 70% du peuplement. Par ailleurs, le cortège floristique associé à cette espèce diffère largement de celui de la forêt adjacente, très diversifiée. La monodominance du S. longifolia ne peut être expliquée ni par des conditions pédologiques particulières ni par l'absence de compétiteur dans ses peuplements. Nous suggérons en revanche que ses étonnantes capacités à réitérer et à marcotter lui permettent d'installer de maintenir sa monodominance. Nous avons de plus développé un jeu de marqueurs microsatellites et constitué une banque de gènes au cours d'une importante campagne de terrain. Nous proposons une nouvelle classification de la monodominance afin de mieux appréhender les processus écologiques qui lui sont associés, et y replaçons le S. longifolia. Enfin, nous mettons en perspective nos résultats avec la gestion des peuplements naturels. / Large expanses of forest dominated by a single tree species, i.e. monodominant forests, occur through the tropics and remain an long-standing conundrum to most ecologists. In French Guiana, we described a new monodominant tree species: Spirotropis longifolia (DC) Baill. (Leguminosae-Papilionoideae), and studied, for the first time, its autecology. We reported a strong monodominant feature (up to 70 % of stems >10 cm in d.b.h.) and a marked difference between floristic composition of the dominated and adjacent, highly diverse, stands. The monodominance of S. longifolia was supported neither by peculiar soil conditions nor by a lack of competitors but may be owned to its astonishing self-coppicing and layering abilities which induce a sharp spatial structure. We also developed a set of microsatellite markers and conduct a large field survey to built up a gene data base. Facing the variety of ecological processes involved in monodominance, we identified a lack of conceptual framework, set a new classification of monodominance and positioned S. longifolia within. We finally discuss these results in the frame of the forest management.

Die derzeit in der Planungspraxis vorzufindende Ausweisung von Siedlungsflächen führt zu einer erheblichen Änderung der bisherigen Siedlungsstrukturen. Weiterhin tritt verstärkt das Problem des Bevölkerungsrückgangs und der Alterung auf. Sowohl im bundesdeutschen Durchschnitt, insbesondere aber in Ostdeutschland, sinkt damit die Nutzungsdichte. Die höhere Inanspruchnahme von Flächen für Siedlungs- und Verkehrszwecke führt außerdem zu einem Verlust einer nicht erneuerbaren Gutes und verändert das Landschaftsbild. Sowohl im Wohn- als auch im gewerblichen Bereich werden die vorhandenen Potenziale zu wenig genutzt. Während innerstädtische Flächen brachfallen, erfolgt die Ausweisung neuer Baugebiete im Außenbereich. Mit einem nachhaltigen regionalen Flächenmanagement sollen der Flächenverbrauch reduziert und eine zukunftsfähige Raumstruktur entwickelt werden. Vor der Diskussion geeigneter Instrumente ist eine kritische Auseinandersetzung mit den gegenwärtigen flächenpolitischen Zielen und deren Optimierung erforderlich. In diesem fünften Band der KoReMi-Schriftenreihe werden daher die flächenpolitischen Ziele unter Schrumpfungsbedingungen diskutiert. Dabei wird zunächst ein theoretischer flächenpolitischer Zielkatalog erarbeitet, der Handlungsziele und Maßnahmen enthält und eine Ableitung flächenpolitischer Strategien ermöglicht. Diesem Katalog werden die gegenwärtigen normativen Aussagen der Landes- und Regionalplanung in der Kernregion Mitteldeutschland gegenübergestellt. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern eine wertvolle Grundlage für die Auseinandersetzung mit den gemeindlichen Entwicklungsperspektiven, die als Band 06 dieser Schriftenreihe veröffentlicht werden.

Dieser Band gibt einen Einblick, welche flächenpolitischen Themen in den Gemeinden der Kernregion Mitteldeutschland mit welcher Intensität auf der Tagesordnung stehen. Es zeigt sich, dass die Herausforderungen durch den demographischen Wandel oder finanzielle Ressourcenknappheit erkannt wurden, dies sich aber derzeit nach Meinung des Projektverbundes noch nicht ausreichend in den gemeindlichen Handlungen widerspiegelt. Nachdem in Band 05 dieser Schriftenreihe die theoretischen flächenpolitischen Ziele unter Schrumpfungsbedingungen diskutiert wurden und eine Gegenüberstellung mit den gegenwärtigen normativen Aussagen der Landes- und Regionalplanung in der Kernregion Mitteldeutschland erfolgte, werden in diesem sechsten Band die gemeindlichen Entwicklungsperspektiven abgebildet. Grundlage für diese Auseinandersetzung ist eine schriftliche Befragung der Gemeinden, die Anfang 2008 durchgeführt wurde. Neben dieser quantitativen Erhebung erfolgten Vor-Ort-Gespräche mit Gemeindevertretern, die einige Aussagen des Fragebogens ergänzend erklärten. Mit den Ergebnissen in diesem Band wurde das Arbeitsmodul II des Projektes 'REFINA KoReMi' abgeschlossen. Wir danken an dieser Stelle allen Gemeindevertretern, die sich die Zeit genommen haben, den Fragebogen umfassend auszufüllen bzw. für ein persönliches Gespräch zur Verfügung zu stehen. Durch diese engagierte Mitarbeit war es möglich, vertiefend in das Thema der gemeindlichen Sichtweisen zu flächenpolitischen Themen einzutauchen und den erarbeiteten theoretischen Zielen gegenüberzustellen.

In den vergangenen Jahrzehnten hat der Einfluss des Menschen auf Ökosysteme stark zugenommen. Tendenzen der Landnutzungsänderung, darunter die Ausdehnung von Städten und die Intensivierung der Landwirtschaft als Folge des Bevölkerungsanstiegs und damit des Nahrungsmittel- und Energiebedarfs, führen zu Umweltproblemen wie dem Verlust von Lebensraum und biologischer Vielfalt. Die zunehmende Verfügbarkeit von Daten mit feiner räumlicher Auflösung kann die Analyse von Merkmalen und Prozessen in Landschaften mit Hilfe von räumlichen Metriken unterstützen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, feinskalige Daten und räumliche Metriken zu integrieren, um Indikatoren zur Messung und Bewertung von Landnutzung, Ökosystemdienstleistungen und deren räumlichen Mustern zu entwickeln und folgende Fragen zu beantworten: Wie können Landnutzungsänderungen und Ökosystemleistungen einer Landschaft beschrieben und analysiert werden? Und, wie kann die Landschaftsperspektive zu unserem Verständnis von Landsystemen beitragen? In zwei verschiedenen Weltregionen werden Landschaften mit Hilfe von Hexagonen als räumliche Einheiten untersucht. Diese dienen zur Analyse von räumlichen Mustern und Beziehungen zwischen verschiedenen Indikatoren (z. B. Ökosystemdienstleistungen) und die Konzeptualisierung von Prozessen auf Landschaftsebene. Obwohl sich einige Phänomene auf feinen räumlichen Skalen manifestieren, ist es für die Operationalisierung und Überwachung dieser Prozesse notwendig, ‚herauszuzoomen‘. Der Landschaftsansatz im Zusammenhang mit Ökosystemleistungen bietet wichtige Perspektiven im Hinblick auf Umweltauswirkungen, die durch Landnutzungsänderungen verursacht werden. Dabei können Indikatoren, die die ökologische, ökonomische und soziale Dimension verknüpfen, dazu beitragen, regionalspezifisches Wissen über Landschaftsdynamiken zu erlangen und dieses Wissen an Entscheidungsträger weiterzugeben, um gezielte Maßnahmen für ein nachhaltiges Landmanagement zu entwickeln. / Over the last decades, anthropogenic pressures on ecosystems have been increasing. Trends of land use change including urban expansion and agricultural intensification driven by population increase, and hence food and energy demand, cause environmental challenges including habitat and biodiversity loss. Analyzing major trends of land use change requires additional metrics to capture local processes on a landscape spatial scale. Increasing fine-scale data availability can support analyses of characteristics and processes of landscapes with the help of spatial metrics, e.g. distance or density measures. The aims of this thesis are to incorporate fine-scale data and spatial metrics to develop indicators to measure and assess land-use, ecosystem services (ESS) and their spatial patterns to answer the following questions: How can land use change and ecosystem services of landscapes be described and analyzed? And how can the landscape perspective contribute to our understanding of land systems? The thesis includes three case studies in two different world regions: 1) characteristics of land use within a peri-urban gradient in Dar es Salaam, Tanzania, 2) characteristics of agricultural landscapes in Brandenburg, Germany, and 3) ecosystem service relationships at different spatial units and scales. In both regions, landscapes are investigated with hexagons as spatial units for the analysis of spatial patterns and relationships among different indicators (i.e., ESS) and conceptualize processes on a landscape level. The landscape approach in context with ecosystem services offers important perspectives regarding environmental impacts caused by land use change. Thereby, metrics integrating the ecological, economic, and social dimensions can support obtaining region-specific knowledge on landscape dynamics and transferring this knowledge to decision-makers to design targeted measures towards sustainable land management.

Foreign Direct Investment (FDI) in the United States, which predominately occurs in the manufacturing sector, remains critically important for a strong regional and local economy, due to the resulting increase in employment, wages, and tax revenue. Traditionally, local economic development strategies have focused on attracting external manufacturing plants or facilities as the primary route to economic growth, through the expansion of the tax base and/or an increase in employment. In comparison, Sustainable Local Economic Development (SLED) emphasizes the establishment of a minimum standard of living for all and an increase in this standard over time; a reduction in the steady growth in inequality among people; a reduction in spatial inequality; and the promotion and encouragement of sustainable resource use and production (Blakely & Leigh, 2010). These essential SLED principles motivate this study, which will seek to develop a better understanding of whether and how FDI contributes to SLED in terms of its spatial patterns and its impact on middle class earnings. By selecting Georgia as a case study area, this research specifically examines whether and how the location of manufacturing FDI has reduced (or increased) spatial inequality at the intra-state and intra-metropolitan levels. It also identifies whether and how manufacturing FDI has reduced (or increased) inequality among people, focusing on its impact on middle class earnings. This study finds a strong spatial concentration of manufacturing FDI employment in metropolitan areas, particularly in a large metropolitan area, at the intra-state spatial pattern analysis. The results of panel regression analysis suggest that presence of agglomeration economies in metropolitan areas has positively influenced the location of manufacturing FDI jobs. The study also finds a suburbanization pattern of manufacturing FDI employment in the intra-metropolitan spatial pattern analysis. This intra-metropolitan suburbanization of FDI in manufacturing jobs is associated with loss of urban industrial land in the central areas within a large metropolitan area. These uneven distribution patterns of manufacturing FDI jobs indicate increased spatial inequality at both intra-state and intra-metropolitan levels, but the implications of this finding are mixed. Using individual earnings data from the American Community Survey Public Use Microdata Sample files, this study also conducts a quantile regression to estimate the earnings distribution effects that a concentration of manufacturing FDI may have on different earnings groups. The findings both from place-of-work and place-of-residence earnings analysis suggest that manufacturing FDI generally has reduced inequality among people. The concentration of manufacturing FDI in a certain area show the largest distribution effects on area workers in the lower earnings group and residents in the middle earnings group.

O presente estudo tem o objetivo de analisar os padrões espaciais das ocorrências de suicídio no município de São Paulo, no período de 1996 a 2005, e verificar a sua associação com variávies socioeconômico-culturais (estado civil, renda, instrução, religião, migração). A escolha das variáveis analíticas foi baseada nos fatores de risco ao suicídio levantados pela OMS, OPAS e na teoria sobre o suicídio de Durkheim. Os dados socioeconômicos utilizados foram provenientes do IBGE e os dados de mortalidade do PRO-AIM. Para a identificação do padrão espacial das taxas de suicídio foi utilizado o teste de varredura espacial. Para a verificação da associação com as variáveis socioeconômicas e culturais foi utilizada análise de regressão logísica. No período estudado ocorreram 4275 óbitos por suicídio no município de São Paulo, com uma taxa média de 4,1/100 mil hab/ano. O primeiro teste de varredura espacial, considerando-se 50% da população total como tamanho máximo do agrupamento, identificou 2 agrupamentos significativos, um de risco (RR = 1,66) composto por 18 distritos da região central, centro-sul e centrooeste da cidade (Alto de Pinheiros, Barra Funda, Bela Vista, Bom Retiro, Brás, Cambuci, Consolação, Itaim Bibi, Jardim Paulista, Liberdade, Moema, Morumbi, Pinheiros, Perdizes, República, Santa Cecília, Sé, Vila Mariana) e um de proteção (RR = 0,78) formado por 14 distritos da região sul (Campo Grande, Campo Limpo, Capão Redondo, Cidade Ademar, Cidade Dutra, Grajaú, Jardim Ângela, Jardim São Luís, Santo Amaro, Socorro, Pedreira, Raposo Tavares, Vila Andrade, Vila Sônia). O teste considerando-se 5% da população total como tamanho máximo do agrupamento, encontrou 2 agrupamentos significativos. Nesse teste, o agrupamento de risco do primeiro teste foi desmembrado em dois agrupamentos menores, ambos de risco. O agrupamento primário apresentou RR = 1,92 em 9 distritos centrais, o agrupamento secundário RR = 1,58 em 6 distritos da região centro-sul. Para a análise de regressão logística, o agrupamento de risco identificado no primeiro teste de varredura espacial (18 distritos) e os demais 78 distritos (contraste) foram definidos como variáveis dependentes e as variáveis socioeconômicoculturais independentes. O primeiro modelo ajustado na regressão multivariada identificou as seguintes variáveis como risco: solteiros (OR = 2,36); migrantes (OR = 1,49); católicos (OR = 1,36); elevada renda (OR = 1,05). O segundo modelo multivariado identificou as seguintes variáveis como proteção: casados (OR = 0,48); evangélicos (0,60). Os resultados podem ser explicados pelos fatores de risco da literatura, pela teoria de Durkheim adaptada à realidade paulistana e pela diferença entre suicídio e homicídio. / The present study aims to analyse the space patterns of suicide occurence in the city of São Paulo, in the period from 1996 to 2005, and check its association with the socioeconomic-cultural variables (marital status, income, education, religion, migration). The choice of the analytical variables was based on the suicide risk factors lifted by the WHO and OPAS, and in the Durkheim´s suicide theory. The socioeconomic data used were originated from the IBGE and the mortality data from the PRO-AIM. The spatial scan test was applied to identify space patterns of suicide rates. In order to check the association with the socioeconomic-cultural variables, the logistic regression analysis was used. In the studied period, 4275 suicide deaths took place in the city of São Paulo, with a mean rate of 4,1/100 thousand inhabitant/year. The first spatial scan test, considering 50% of the total population as the maximum cluster size, identified 2 significant clusters, one of risk (RR = 1,66) composed by 18 districts of the central region, south-center and western-center of the city (Alto de Pinheiros, Barra Funda, Bela Vista, Bom Retiro, Brás, Cambuci, Consolação, Itaim Bibi, Jardim Paulista, Liberdade, Moema, Morumbi, Pinheiros, Perdizes, República, Santa Cecília, Sé, Vila Mariana) and one of protection (RR = 0,78) formed by 14 districts of the south region (Campo Grande, Campo Limpo, Capão Redondo, Cidade Ademar, Cidade Dutra, Grajaú, Jardim Ângela, Jardim São Luís, Santo Amaro, Socorro, Pedreira, Raposo Tavares, Vila Andrade, Vila Sônia). The test considering 5% of the total population as the maximum cluster size, found 2 significant clusters. In this test, the risk cluster of the first test was dismembered in two minor clusters, both of risk. The primary cluster presented RR = 1,92 in 9 central districts the secondary cluster RR = 1,58 in 6 districts of the south-centre. To the logistic regression analysis, the risk cluster identified in the first spatial scan test (18 districts) and the others 78 districts (contrast) were defined as dependent variables and the socioeconomic-cultural variables as independent. The first adjusted model in the multivaried regression identified these variables like risk: singles (OR = 2,36); migrant (OR = 1,49); catholics (OR = 1,36); high income (OR = 1,05). The second multivaried model identified these variables like protection: married (OR = 0,48); evangelic (0,60). The results can be explained by the literature risk factors, the Durkheim´s theory well-adjusted for the reality of São Paulo and by the difference between suicide and homicide.

Topographic depressions are naturally occurring low land areas surrounded by areas of high elevations, also known as “pits” or “sinks”, on terrain surfaces. Traditional watershed modeling often neglects the potential effects of depressions by implementing removal (mostly filling) procedures on the digital elevation model (DEM) prior to the simulation of physical processes. The assumption is that all the depressions are either spurious in the DEM or of negligible importance for modeling results. However, studies suggested that naturally occurring depressions can change runoff response and connectivity in a watershed based on storage conditions and their spatial arrangement, e.g., shift active contributing areas and soil moisture distributions, and timing and magnitude of flow discharge at the watershed outlet. In addition, recent advances in remote sensing techniques, such as LiDAR, allow us to examine this modeling assumption because naturally occurring depressions can be represented using high-resolution DEM. This dissertation provides insights on the effects of depressions on overland flow processes at multiple spatial scales, from internal depression areas to the watershed scale, based on hydrologic connectivity metrics. Connectivity describes flow pathway connectedness and is assessed using geostatistical measures of heterogeneity in overland flow patterns, i.e., connectivity function and integral connectivity scale lengths. A new algorithm is introduced here to upscale connectivity metrics to large gridded patterns (i.e., with > 1,000,000 cells) using GPU-accelerated computing. This new algorithm is sensitive to changes of connectivity directions and magnitudes in spatial patterns and is robust for large DEM grids with depressions. Implementation of the connectivity metrics to overland flow patterns generated from original and depression filled DEMs for a study watershed indicates that depressions typically decrease overland flow connectivity. A series of macro connectivity stages based on spatial distances are identified, which represent changes in the interaction mechanisms between overland flow and depressions, i.e., the relative dominance of fill and spill, and the relative speed of fill and formation of connected pathways. In addition, to study the role of spatial resolutions on such interaction mechanisms at watershed scale, two revised functional connectivity metrics are also introduced, based on depressions that are hydraulically connected to the watershed outlet and runoff response to rainfall. These two functional connectivity metrics are sensitive to connectivity changes in overland flow patterns because of depression removal (filling) for DEMs at different grid resolutions. Results show that these two metrics indicate the spatial and statistical characteristics of depressions and their implications on overland flow connectivity, and may also relate to storage and infiltration conditions. In addition, grid resolutions have a more significant impact on overland flow connectivity than depression removal (filling).