Este estudo teve como objetivo principal avaliar a estrutura e dinâmica do fitoplâncton em diferentes escalas temporais e espaciais em ambientes límnicos, verificando o padrão de distribuição da comunidade, a estrutura funcional e as principais variáveis ambientais correlacionadas, inclusive, em períodos perturbação. O primeiro estudo foi realizado na Lagoa Mangueira, uma lagoa costeira rasa, situada no sul do Rio Grande do Sul, Brasil, e se avaliou como as diferentes abordagens funcionais (formas de vida, máxima dimensão linear, grupos funcionais sensu Reynolds, grupos morfo-funcionais sensu Salmaso e Padisák e os grupos funcionais baseados na morfologia sensu Kruk), são correlacionadas com a variabilidade ambiental ao longo do tempo (2001-2012), identificando o melhor conjunto de variáveis ambientais que explicam a dissimilaridade da comunidade fitoplanctônica. A análise da dissimilaridade indicou uma correlação significativa entre dados abióticos e abordagens funcionais (P = 0,001), relacionada, especialmente, as concentrações de sílica e transparência da água para todas as abordagens funcionais. A maior correlação com as variáveis abióticas foi observada para aos grupos funcionais baseados na morfologia, embora o conjunto ambiental selecionado pelos grupos funcionais sensu Reynolds ter parecido mais eficaz para descrever a variabilidade ambiental na Lagoa Mangueira ao longo do tempo, pois selecionou outras formas nutricionais. O segundo estudo foi realizado em 25 lagoas costeiras rasas situadas no Sistema do Rio Tramandaí, localizado no litoral norte do Rio Grande do Sul, Brasil, e o objetivo foi testar a ocorrência de um padrão de distribuição aninhado usando a composição de espécies fitoplanctônicas, grupos taxonômicos e grupos funcionais baseados na morfologia sensu Kruk, avaliando quais fatores ambientais e de paisagem estão correlacionados com o possível aninhamento. Foi testado, também, se as espécies aninhadas e idiossincráticas diferem em suas respostas aos gradientes geográficos e ambientais. Foi identificado um padrão de distribuição aninhada na composição de espécies, grupos taxonômicos e grupos funcionais baseados na morfologia relacionados à comunidade fitoplanctônica das lagoas estudadas. O aninhamento foi, especialmente, correlacionado com as variáveis ambientais indicativas de disponibilidade de recursos, como ortofosfato e nitrogênio total dissolvido. Além disso, espécies aninhadas e idiossincráticas responderam de forma diferente a distância geográfica, sugerindo uma limitação de dispersão. O terceiro estudo foi realizado no Lago Genebra, situado entre a França e Suíça, e se analisou o efeito de períodos com e sem tempestades sobre a estrutura (biomassa, riqueza, diversidade, espécies descritoras) e funcionalidade (grupos funcionais sensu Reynolds) da comunidade fitoplanctônica de um lago profundo temperado, verificando-se, ainda, quais as principais variáveis preditoras relacionadas. A biomassa do fitoplâncton variou significativamente entre os períodos de tempestade e sem tempestade, bem como diversidade, riqueza e profundidade da termoclina (p < 0,05). Em geral, as principais variáveis preditoras selecionadas foram precipitação, velocidade e direção do vento. E, embora possamos evidenciar períodos de tempestade, através da identificação de diferenças na profundidade da termoclina, biomassa, riqueza e diversidade do fitoplâncton, não podemos dizer com precisão que essas mudanças ocorreram devido a distúrbios físicos, aumento de fósforo ou ambos, devido aos fortes padrões dinâmicos sazonais do fitoplâncton, da distribuição vertical do fósforo e da luz no lago Genebra

A planície costeira do Rio Grande do Sul apresenta vários lagos subtropicais rasos com origem semelhante e uma grande amplitude de tamanho, distância e conectividade entre lagos, e desta maneira é aqui considerada como apropriada ao endereçamento de questões tais como diversidade e metabolismo do bacterioplâncton, um tópico atual de pesquisa. Em uma primeira abordagem, nós acessamos a diversidade bacteriana usando a técnica de Hibridização in situ Fluorescente (FISH) em um sub-conjunto destes lagos e inesperados padrões biogeográficos foram encontrados, a despeito da baixa resolução taxonômica empregada por esta técnica. Uma vez que os resultados do FISH têm sido relacionados também ao estado fisiológico das células, além de diversidade, nós procuramos por uma explicação alternativa para situações metabólicas bacterianas associadas aos fatores testados. Os resultados mostraram que as macrófitas exercem um efeito negativo sobre o fitoplâncton através de mecanismos antagonistas e que este último, por sua vez, afeta as bactérias, além de um possível efeito direto sobre o fitoplâncton e o bacterioplâncton pela liberação de compostos alelopáticos e substâncias húmicas. A competição entre o fitoplâncton e as bactérias sob condições de alta densidade algal pode igualmente criar condições inadequadas para o metabolismo bacteriano. Estes resultados indicam que fatores locais podem ter um efeito importante sobre a distribuição de estados metabólicos do bacterioplâncton. Em uma segunda abordagem, nós examinamos em detalhe a transição a partir da zona litoral dominada por macrófitas até a zona pelágica dominada pelo fitoplâncton, acompanhando as respostas contínuas do bacterioplâncton à mudança de dominância de produtor primário, uma vez que os resultados da primeira abordagem demonstraram que importantes respostas das bactérias estão associadas a estes dois habitats putativos. Os resultados também indicaram um padrão de inibição na presença de macrófitas aquáticas, potencializado pelas altas cargas de substâncias húmicas dos massivos banhados circundantes. O bacterioplâncton aumentou em densidade, biovolume e biomassa em direção às zonas pelágicas, mas a Eficiência de Crescimento Bacteriana indicou que as bactérias possivelmente tenham melhor performance metabólica em locais de dominância bem definida. Mudanças na estrutura da comunidade incluindo zooplâncton, fitoplâncton e bacterioplâncton foram encontradas, confirmando constatações prévias sobre o papel estruturador das macrófitas em lagos rasos, com a comprovação adicional de que este papel aplica-se também às bactérias. / The coastal plain of Rio Grande do Sul state presents several subtropical shallow lakes with similar origin and a wide range of size, distance and connectivity between lakes, and therefore is considered as suitable to address questions such as bacterial diversity and metabolism, a current research subject. In a first approach we assessed bacterial diversity using the technique of Fluorescent in situ Hybridization (FISH) in a sub-set of these lakes and unexpected biogeographic patterns arised, despite the low resolution employed by this technique. Since FISH results might be linked also to physiological status of cells, rather than diversity itself, we looked for an alternative explanation for bacterial metabolic situations associated with the drivers tested. Our results showed that macrophytes exert a negative effect on phytoplankton through antagonistic mechanisms and the latter, at its turn, affects bacteria, besides a possible direct effect on phyto- and bacterioplankton by release of allelopathic compounds and humic substances. Competiton between phytoplankton and bacteria in high algal density areas can create also inadequate conditions for bacterial metabolism. These results indicate that local factors can have an important effect on bacterioplankton metabolic status distribution. In a second approach we examined in detail the transition between a macrophyte dominated littoral zone to a phytoplankton dominated pelagic zone, following the continuous responses of bacterioplankton to the shift of primary producer dominance, since our previous results from the first approach showed that important responses of bacteria are associated to this two putative habitats. Overall data showed also a pattern of inhibition in the presence of aquatic macrophytes, potentialized by high loads of humic substances from surrounding massive wetlands. Bacterioplankton increased in density, biovolume and biomass towards pelagic zones, but Bacterial Growth Efficiency indicated that bacteria might perform better in well defined dominance sites. Changes in community structure of zooplankton, phytoplankton and bacterioplanton was found, confirming previous statements about the structuring role of macrophytes in shallow lakes, with the additional comprovation that this role applies also for bacteria.

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

Este estudo teve como objetivo principal avaliar a estrutura e dinâmica do fitoplâncton em diferentes escalas temporais e espaciais em ambientes límnicos, verificando o padrão de distribuição da comunidade, a estrutura funcional e as principais variáveis ambientais correlacionadas, inclusive, em períodos perturbação. O primeiro estudo foi realizado na Lagoa Mangueira, uma lagoa costeira rasa, situada no sul do Rio Grande do Sul, Brasil, e se avaliou como as diferentes abordagens funcionais (formas de vida, máxima dimensão linear, grupos funcionais sensu Reynolds, grupos morfo-funcionais sensu Salmaso e Padisák e os grupos funcionais baseados na morfologia sensu Kruk), são correlacionadas com a variabilidade ambiental ao longo do tempo (2001-2012), identificando o melhor conjunto de variáveis ambientais que explicam a dissimilaridade da comunidade fitoplanctônica. A análise da dissimilaridade indicou uma correlação significativa entre dados abióticos e abordagens funcionais (P = 0,001), relacionada, especialmente, as concentrações de sílica e transparência da água para todas as abordagens funcionais. A maior correlação com as variáveis abióticas foi observada para aos grupos funcionais baseados na morfologia, embora o conjunto ambiental selecionado pelos grupos funcionais sensu Reynolds ter parecido mais eficaz para descrever a variabilidade ambiental na Lagoa Mangueira ao longo do tempo, pois selecionou outras formas nutricionais. O segundo estudo foi realizado em 25 lagoas costeiras rasas situadas no Sistema do Rio Tramandaí, localizado no litoral norte do Rio Grande do Sul, Brasil, e o objetivo foi testar a ocorrência de um padrão de distribuição aninhado usando a composição de espécies fitoplanctônicas, grupos taxonômicos e grupos funcionais baseados na morfologia sensu Kruk, avaliando quais fatores ambientais e de paisagem estão correlacionados com o possível aninhamento. Foi testado, também, se as espécies aninhadas e idiossincráticas diferem em suas respostas aos gradientes geográficos e ambientais. Foi identificado um padrão de distribuição aninhada na composição de espécies, grupos taxonômicos e grupos funcionais baseados na morfologia relacionados à comunidade fitoplanctônica das lagoas estudadas. O aninhamento foi, especialmente, correlacionado com as variáveis ambientais indicativas de disponibilidade de recursos, como ortofosfato e nitrogênio total dissolvido. Além disso, espécies aninhadas e idiossincráticas responderam de forma diferente a distância geográfica, sugerindo uma limitação de dispersão. O terceiro estudo foi realizado no Lago Genebra, situado entre a França e Suíça, e se analisou o efeito de períodos com e sem tempestades sobre a estrutura (biomassa, riqueza, diversidade, espécies descritoras) e funcionalidade (grupos funcionais sensu Reynolds) da comunidade fitoplanctônica de um lago profundo temperado, verificando-se, ainda, quais as principais variáveis preditoras relacionadas. A biomassa do fitoplâncton variou significativamente entre os períodos de tempestade e sem tempestade, bem como diversidade, riqueza e profundidade da termoclina (p < 0,05). Em geral, as principais variáveis preditoras selecionadas foram precipitação, velocidade e direção do vento. E, embora possamos evidenciar períodos de tempestade, através da identificação de diferenças na profundidade da termoclina, biomassa, riqueza e diversidade do fitoplâncton, não podemos dizer com precisão que essas mudanças ocorreram devido a distúrbios físicos, aumento de fósforo ou ambos, devido aos fortes padrões dinâmicos sazonais do fitoplâncton, da distribuição vertical do fósforo e da luz no lago Genebra

Ecossistemas aquáticos flutuam em torno de tendências, podendo ocorrer transições súbitas de um regime persistente para outro, alterando a viabilidade dos recursos ou dos parâmetros físico-químicos. Seguindo essa tendência, comunidades variam no tempo e no espaço como resultado de suas interações com o ambiente e com os outros organismos. Comunidades microbianas aquáticas são importantes componentes do metabolismo aquático, atuando na reciclagem de nutrientes pela remineralização e na transferência de biomassa pela alça microbiana. A compreensão da dinâmica funcional microbiana em lagos é uma importante ferramenta para o entendimento desses sistemas, uma vez que a funcionalidade e a composição microbiana podem refletir as condições gerais da lagoa em questão. Desse modo, no presente trabalho, foi utilizada a abordagem de impressões metabólicas da comunidade microbiana na Lagoa Mangueira, uma grande lagoa costeira, rasa e subtropical localizada no extremo sul do Brasil. Teve como objetivo avaliar, pioneiramente para essa região, a diversidade metabólica microbiana aquática através de padrões de consumo de fontes de carbono disponíveis, utilizando Biolog EcoplatesTM e verificar a existência de dinâmicas temporais e espaciais na preferência de consumo desses substratos. Foi observada heterogeneidade temporal e espacial na preferência de consumo de substratos ao longo da Lagoa. Tais preferências puderam ser representadas por diferentes substratos indicadores, associados às estações e aos locais da Lagoa. O consumo das fontes de carbono esteve relacionado com a variabilidade ambiental de fatores como turbidez, transparência da água, nutrientes, clorofila a, carbono orgânico temperatura. Isso evidencia que a dinâmica funcional foi influenciada pela dinâmica de nutrientes, pelos componentes de produtividade, pela sazonalidade e pela compartimentação da Lagoa. Nesse sentido, a investigação do consumo de fontes de carbono, no presente estudo, se mostrou um bom indicador da dinâmica funcional microbiana para ecossistemas aquáticos. / Aquatic ecosystems float around trends in which abrupt transitions can occur between persistents regimes, alterning the viability of the resources or the physical and chemical parameters. Following this trend, communities vary in time and space as a result of their interactions with the environment and other organisms. Microbial communities are important components in the aquatic metabolism, responsible for recycling of nutrients by remineralization, and transfering of biomass through the microbial food web. Understanding the functional microbial dynamics in lakes is an important tool to understand these systems, since the microbial composition and function may reflect the overall condition of the lake. The approach of metabolic fingerprint of microbial communities in shallow lakes was applied in the current study in Lake Mangueira, a costal and large subtropical shallow lake located in southern Brazil. The main goal was to evaluate, pioneered for this region, the heterotrophic microbial metabolic diversity through consumption patterns of available carbon sources using Biolog EcoplatesTM and verify the existence of temporal and spatial dynamics of consumption preference in these substrates. As a result, was observed temporal and spatial heterogeneity of substrate consumption preference among the Lake. Such preferences were represented by different substrate indicators, associated with seasons and sites within the Lake. The substrate utilization was related to environmental variability of factors as turbidity, water transparence, nutrients, chlorophyll a, organic carbon, water temperature. This is evidence that the functional dynamic was influenced by nutrients dynamic, production component, seasonality and compartimentation. In this way, carbon source utilization approach was a good indicator of functional dynamics in the present study to aquatic ecosystems.

A planície costeira do Rio Grande do Sul apresenta vários lagos subtropicais rasos com origem semelhante e uma grande amplitude de tamanho, distância e conectividade entre lagos, e desta maneira é aqui considerada como apropriada ao endereçamento de questões tais como diversidade e metabolismo do bacterioplâncton, um tópico atual de pesquisa. Em uma primeira abordagem, nós acessamos a diversidade bacteriana usando a técnica de Hibridização in situ Fluorescente (FISH) em um sub-conjunto destes lagos e inesperados padrões biogeográficos foram encontrados, a despeito da baixa resolução taxonômica empregada por esta técnica. Uma vez que os resultados do FISH têm sido relacionados também ao estado fisiológico das células, além de diversidade, nós procuramos por uma explicação alternativa para situações metabólicas bacterianas associadas aos fatores testados. Os resultados mostraram que as macrófitas exercem um efeito negativo sobre o fitoplâncton através de mecanismos antagonistas e que este último, por sua vez, afeta as bactérias, além de um possível efeito direto sobre o fitoplâncton e o bacterioplâncton pela liberação de compostos alelopáticos e substâncias húmicas. A competição entre o fitoplâncton e as bactérias sob condições de alta densidade algal pode igualmente criar condições inadequadas para o metabolismo bacteriano. Estes resultados indicam que fatores locais podem ter um efeito importante sobre a distribuição de estados metabólicos do bacterioplâncton. Em uma segunda abordagem, nós examinamos em detalhe a transição a partir da zona litoral dominada por macrófitas até a zona pelágica dominada pelo fitoplâncton, acompanhando as respostas contínuas do bacterioplâncton à mudança de dominância de produtor primário, uma vez que os resultados da primeira abordagem demonstraram que importantes respostas das bactérias estão associadas a estes dois habitats putativos. Os resultados também indicaram um padrão de inibição na presença de macrófitas aquáticas, potencializado pelas altas cargas de substâncias húmicas dos massivos banhados circundantes. O bacterioplâncton aumentou em densidade, biovolume e biomassa em direção às zonas pelágicas, mas a Eficiência de Crescimento Bacteriana indicou que as bactérias possivelmente tenham melhor performance metabólica em locais de dominância bem definida. Mudanças na estrutura da comunidade incluindo zooplâncton, fitoplâncton e bacterioplâncton foram encontradas, confirmando constatações prévias sobre o papel estruturador das macrófitas em lagos rasos, com a comprovação adicional de que este papel aplica-se também às bactérias. / The coastal plain of Rio Grande do Sul state presents several subtropical shallow lakes with similar origin and a wide range of size, distance and connectivity between lakes, and therefore is considered as suitable to address questions such as bacterial diversity and metabolism, a current research subject. In a first approach we assessed bacterial diversity using the technique of Fluorescent in situ Hybridization (FISH) in a sub-set of these lakes and unexpected biogeographic patterns arised, despite the low resolution employed by this technique. Since FISH results might be linked also to physiological status of cells, rather than diversity itself, we looked for an alternative explanation for bacterial metabolic situations associated with the drivers tested. Our results showed that macrophytes exert a negative effect on phytoplankton through antagonistic mechanisms and the latter, at its turn, affects bacteria, besides a possible direct effect on phyto- and bacterioplankton by release of allelopathic compounds and humic substances. Competiton between phytoplankton and bacteria in high algal density areas can create also inadequate conditions for bacterial metabolism. These results indicate that local factors can have an important effect on bacterioplankton metabolic status distribution. In a second approach we examined in detail the transition between a macrophyte dominated littoral zone to a phytoplankton dominated pelagic zone, following the continuous responses of bacterioplankton to the shift of primary producer dominance, since our previous results from the first approach showed that important responses of bacteria are associated to this two putative habitats. Overall data showed also a pattern of inhibition in the presence of aquatic macrophytes, potentialized by high loads of humic substances from surrounding massive wetlands. Bacterioplankton increased in density, biovolume and biomass towards pelagic zones, but Bacterial Growth Efficiency indicated that bacteria might perform better in well defined dominance sites. Changes in community structure of zooplankton, phytoplankton and bacterioplanton was found, confirming previous statements about the structuring role of macrophytes in shallow lakes, with the additional comprovation that this role applies also for bacteria.

Submitted by dayse paz (daysepaz@hotmail.com) on 2016-04-06T11:50:24Z No. of bitstreams: 1 Disserta_o_Cristiane_Carvalho.pdf: 1091025 bytes, checksum: 71418d6d8927740542513191376e2254 (MD5) / Approved for entry into archive by cleuza maria medina dos santos (cleuzamai@yahoo.com.br) on 2016-05-09T14:26:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Disserta_o_Cristiane_Carvalho.pdf: 1091025 bytes, checksum: 71418d6d8927740542513191376e2254 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T14:26:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta_o_Cristiane_Carvalho.pdf: 1091025 bytes, checksum: 71418d6d8927740542513191376e2254 (MD5) Previous issue date: 2013 / Em lagos as macrófitas aquáticas são importantes fontes de matéria orgânica detrital, aumentam a complexidade do hábitat proporcionando vários nichos ecológicos a uma diversidade de espécies animais. Durante do processo de decomposição, a colonização dos detritos passa por uma sucessão ecológica entre fungos, bactérias e invertebrados, sendo seu papel fundamental para promover a circulação dos nutrientes. Assim, essa dissertação objetivou: (1) analisar os coeficientes de decomposição e a composição química dos detritos de duas macrófitas, a fim de verificar os efeitos dessas características sobre a biomassa fúngica e invertebrados; (2) analisar se o local de incubação das bolsas dos detritos influencia o recurso de hábitat e sobreposição espacial, interferindo na estrutura funcional da comunidade colonizadora. Para tanto foram realizados dois experimentos. Para o experimento 1 (setembro à dezembro de 2011), incubamos 24 bolsas de Potamogeton pectinatus e 24 de Chara zeylanica e retiradas em 1, 7, 20, 40, 60 e 80 dias. O material foi lavado, seco e triturado para análises químicas e determinação dos coeficientes de decomposição. A biomassa fúngica foi avaliada através do conteúdo de ergosterol. Para o experimento 2 (janeiro de 2012), foram incubadas 60 bolsas aleatoriamente divididas em 4 tratamentos, onde 15 bolsas contendo detritos de P. pectinatus foram incubadas em meio ao próprio estande (PP); 15 bolsas no estande de C. zeylanica (PC); 15 bolsas com detritos de C. zeylanica (CC) incubadas em meio ao seu estande e 15 no estande de P. pectinatus (CP), sendo retiradas em 5, 10 e 20 dias. Em ambos os estudos, os invertebrados foram classificados em grupos tróficos funcionais e determinadas a riqueza e abundância. As características químicas explicaram 59% da variação na abundância de invertebrados. A biomassa fúngica nos detritos não diferiu. A maior abundância e riqueza de invertebrados ocorreram nos detritos de P. pectinatus para o experimento 1 e nos detritos incubados em meio ao seu próprio estande (experimento 2). Houve diferença na perda de massa entre os tratamentos e entre detritos. A maior abundância na composição funcional foi de coletores - catadores e predadores, em ambos os estudos. Houve menor sobreposição espacial entre os grupos tróficos nos tratamentos em relação a PP. Nosso estudo demonstrou que os as características químicas e os coeficientes de decomposição interferem na colonização de invertebrados, relacionado ao tempo de incubação dos detritos. Além disso, o local de incubação afetou os coeficientes de decomposição e a estruturação da comunidade de invertebrados, relacionado à disponibilidade de hábitat oferecido pelos tratamentos. / In lakes the macrophytes are important sources of detrital organic matter, increase the complexity of providing various habitat niches to a variety of animal species. During the colonization process of decomposition of the waste undergoes an ecological succession among fungi, bacteria and invertebrates, and its key role in promoting the circulation of nutrients. Thus, this thesis aimed to: (1) analyze the decomposition rates and chemical composition of the detritus of two macrophytes in order to verify the effects of these characteristics on the fungal biomass and invertebrates, (2) examine if the site of the bags of incubation detritus influences the use and habitat overlap of space, affecting the functional structure of the settler community. Therefore, we performed two experiments. For experiment 1 (September to December, 2011), incubated 24 bags of Potamogeton pectinatus and 24 Chara zeylanica and withdrawn at 1, 7, 20, 40, 60 and 80 days. The material was washed, dried and ground for chemical analyzes and determination of the coefficients of decomposition. The fungal biomass was evaluated through the content of ergosterol. For experiment 2 (January, 2012), 60 bags were incubated randomly assigned to 4 treatments, where 15 bags of debris containing P. pectinatus were incubated in medium to own booth (PP); 15 scholarships in booth C. zeylanica (PC), 15 bags of detritus C. zeylanica (CC) incubated in the midst of its stand and 15 at the P. pectinatus (CP) and taken in 5, 10 and 20 days. In both studies, the invertebrates were classified into functional trophic groups and certain richness and abundance. The chemical characteristics explained 59% of variation in abundance of invertebrates. The fungal biomass in waste did not differ. The greatest abundance and diversity of invertebrates occurred in the debris of P. pectinatus for experiment 1 and incubated debris amidst its own booth (experiment 2). Was no difference in weight loss between treatments and among detritus. The highest abundance was in the functional composition of collectors - scavengers and predators, in both studies. There was a lower spatial overlap between trophic groups in treatments against PP. Our study demonstrated that the chemical characteristics and the coefficients of decomposition interfere with colonization of invertebrates, related to incubation time of detritus. Furthermore, the location of incubation affected the decomposition rates and invertebrate community structure, related to the availability of habitat offered by the treatments.

La chine subtropicale est considérée comme une zone riche en biodiversité ainsi qu'une réserve naturelle abritant plusieurs espèces de plantes endémiques sous l'influence de la Mousson Asiatique (MA). Les enregistrements paléoclimatiques continus dans cette région sont trop peu nombreux pour comprendre l'évolution floristique liée aux changements climatiques qui demeure ainsi méconnue, particulièrement durant le DMG. Dans ce contexte, ce travail a pour objectifs d'étudier, au cours des derniers 40000 ans, la variabilité floristique et climatique enregistrées dans les zones humides montagneuse sub-tropicales chinoises. Notre étude s'appuie sur l'étude de deux carottes sédimentaires ou la variabilité est reconstituée à partir de l'étude palynologique. L'enregistrement le plus long (derniers 42000 ans) a été obtenu sur une carotte prélevée dans la zone humide sub-alpine de Dajiuhu, dans les montagnes Shennongjia situées en Chine centrale. Cette région est fortement influencée par la Mousson Est Asiatique (MEA) et caractérisée par des forets tempérées décidues associées à quelques taxons de conifères. L'autre enregistrement concerne une carotte (GT-2), qui quant à elle enregistre les derniers 21000 ans, prélevée dans la zone humide de Gutian, province de Guangxi au sud de la chine sous l'influence de la mousson indienne (MI). L'objectif de ce travail est de reconstituer les variations régionales de la végétation et les variations climatiques liées aux deux systèmes de mousson (MEA et MI). L'étude palynologique de nos deux carottes est complétée et renforcée par une approche multi-proxy s'appuyant sur les spores, le δ13C, l'analyse de l'échelle de gris, la susceptibilité magnétique ainsi que le degré d'humification. L'analyse du pollen dans la carotte DJH-1 révèle que le climat et la végétation ont significativement varié tout au long de ces derniers 42000 ans. La région de Dajiuhu, caractérisée aujourd'hui par des forêts denses était autrefois couvertes par des prairies alpine associés à une forêt clairsemée durant le DMG comme le laisse suggérer la prédominance des Cyperaceae et Poaceae dans les spectres polliniques. De faibles teneurs en matière organique (MOT) ainsi qu'un niveau de gris bas ont été aussi signalés durant la période glaciaire. La foret commençait à se reconstituer à partir de 14ka BP et les forets à arbre persistant ont atteint leur niveau maximale entre 10ka et 4ka BP, correspondant au maximum thermique de l'holocène. Les changements survenus après 4000BP ont été explorés aussi. La carotte GT-2 au sud de la chine sub-tropicale révèle quant à elle une végétation différente durant le dernier maximum glaciaire. Les spectres polliniques indiquent que cette période était caractérisée par des forêts de conifères associées à des forêts décidues. La prépondérance des genres décidus comme Carpinus, Betula et Corylus semble indiquer des conditions froides, alors que les pluies restaient abondantes. L'abondance du genre Tsuga, particulièrement entre 21 et 17ka BP suggère la descente de la limite forestière à des altitudes beaucoup plus basses. Les successions de biomes dans montagnes subtropicale du sud de la chine s'est étalée sur plusieurs phases : (1) la première se caractérise par des forêts décidues associées à des conifères (17-12.5ka BP), (2) la deuxième phase est dominée par les forêts decidues, (3) la troisième se caractérise par des forêts à arbres persistants associées à des arbres a feuilles caduques (12.5-9ka BP). Les deux dernières phases voient se succéder des forêts à arbres persistants (9-2.5ka BP) puis une forêt mixte, probablement liée à l'activité humaine. La comparaison entre les deux sites d'étude confirme que les changements de végétation durant le DMG étaient importants. / Subtropical China is considered as an important region for biodiversity and a great natural reserve for endemic plant species, where the climate is mainly controlled by Asian Monsoon (AM). Since the recent decades, few continuous records so far covering the last glacial period in this area have been studied. In consequence, the past floristic evolution and vegetation-climate changes during particularly the Last Glacial period are still unclear. In this study, two cores from subtropical mountain wetlands were studied by means of palynology and other multidisciplinary proxies. The longer studied material covering the last 42 ka was obtained from a sub-alpine wetland in Dajiuhu, Shennongjia Mountains of central China, where the present-day vegetation is temperate deciduous forest mixed with some conifer taxa, and the climate is greatly influenced by the East Asian monsoon (EAM). The other material, core GT-2, collected in Gutian wetland of Guangxi Province in south China has an age of 21 ka can reflect the changes of evergreen forest and climate which is controled by the Indian monsoon (IM) overlapped with EAM. The aim of the current study is to reconstruct the regional vegetation and climate changes, and better understand the variability of two monsoon system (EAM and IM) since the last glacial period. Multi-proxy analysis including pollen and spore, stable carbon isotope (δ13C), sediment gray-scale (GS), magnetic suscepbitility (MS),peat humification (HD) and so on were perfomed for evaluating the regional environment changes. The overall result can be summarized as below: The pollen analysis from the DJH-1 core reveals that the past vegetation and climate in northern subtropical zone of central China varied significantly over the last 42 ka. The vegetation in Dajiuhu region, dominated by dense temperate forest today, was an alpine meadow with sparse mixed forest during the last glacial characterized by predominant Cyperaceae and Poaceae in the pollen spectra. Other proxies show that the lowest TOC content and lighter gray-scale in the glacial interval. The broadleaved forest began to return since 14 cal ka BP, and the evergreen broadleaved trees attained their highest level between ~10 and 4 cal ka BP, accordance in timing with the Holocene thermal maximum. A change at 4000 cal BP in pollen spretra was also investigated. The results from the core GT-2 in southern subtropical zone of China suggest a different replacement of vegetation during the last glacial. Pollen data indicate that a dense mixed forest of coniferous and deciduous broadleaved forest covered the southern subtropical mountains during the LGM (21-12.5 cal ka BP). The grass was however in low percentage. The high percentage of deciduous taxa such as Carpinus, Betula and Corylus indicate a colder condition, whereas the rainfall maintains abundant. The relatively high amount of Tsuga particularly during 21-17 cal ka BP suggests an important lowering of vertical forest belt. The biome changes in the southern subtropical mountains since the last glacial maximum can be outlined as follow: (1) deciduous and coniferous mixed forest (21-17 ka BP); (2) deciduous broadleaved forest (17-12.5 ka BP); (3) deciduous and evergreen mixed forest (12.5-9 ka BP); (4) evergreen broadleaved forest (9-2.5 cal ka BP) and (5) Mixed forest (from 2.5 cal ka BP) possible caused by human activity. The comparison of the two studied sites confirms that the shift of vegetation zone during the last glacial period is important. The alpine tree line might decend at an amplitude of more than 1000 m lower than that of today, and the temperate zone of deciduous broadleaved forest moved southwards to Guangxi Province (e.g. from about 30 to 22 latitude N ). The rapid increase of braodleved forest in central China began at about 10 cal ka BP, whereas the return to evergreen forest in Guangxi of southern subtropical zone took place at ca. 9 cal ka BP.

The Southern Caribbean Sea experiences a strong upwelling process along the coast from about 61°W to 75.5°W and 10-13°N. In this dissertation three aspects of this upwelling system are examined: (A) A mid-year secondary upwelling that was previously observed in the southeastern Caribbean Sea between June-July, when land based stations show a decrease in wind speed. The presence and effects of this upwelling along the whole southern Caribbean upwelling system were evaluated, as well as the relative forcing contribution of alongshore winds (Ekman Transport, ET) and wind-curl (Ekman Pumping, EP). (B) Stronger upwelling occurs in two particular regions, namely the eastern (63-65°W) and western (70-73°W) upwelling areas. However, the eastern area has higher fish biomass than the western area (78% and 18%, respectively, of the total small pelagic biomass of the southern Caribbean upwelling system). The upwelling dynamics along the southern Caribbean margin was studied to understand those regional variations on fish biomass. (C) The most important fishery in the eastern upwelling area off Venezuela is the Spanish sardine (Sardinella aurita). The sardine artisanal fishery is protected and only takes place up to ~10 km offshore. The effects of the upwelling cycle on the spatial distribution of S. aurita were studied. The main sources of data were satellite observations of sea surface temperature (SST), chlorophyll-a (Chl) and wind (ET and EP), in situ observations from the CARIACO Ocean Time-Series program, sardine biomass from 8 hydroacoustics surveys (1995-1998), and temperature profiles from the World Ocean Atlas 2005 used to calculate the depth of the Subtropical Underwater core (traced by the 22°C isotherm). The most important results of the study were as follows: (A) The entire upwelling system has a mid-year upwelling event between June-August, besides the primary upwelling process of December-April. This secondary event is short-lived (~5 weeks) and ~1.5°C warmer than the primary upwelling. Together, both upwelling events lead to about 8 months of cooler waters (-3, averaged from the coast to 100 km offshore) in the region. Satellite nearshore wind (~25 km offshore) remained high in the eastern upwelling area (> 6 m s-1) and had a maximum in the western area (~10 m s-1) producing high offshore ET during the mid-year upwelling (vertical transport of 2.4 - 3.8 m3 s-1 per meter of coastline, for the eastern and western areas, respectively). Total coastal upwelling transport was mainly caused by ET (~90%). However, at a regional scale, there was intensification of the wind curl during June as well; as a result open-sea upwelling due to EP causes isopycnal shoaling of deeper waters enhancing the coastal upwelling. (B) The eastern and western upwelling areas had upwelling favorable winds all year round. Minimum / maximum offshore ET (from weekly climatologies) were 1.52 / 4.36 m3 s-1 per meter, for the western upwelling area; and 1.23 / 2.63 m3 s-1 per meter, for the eastern area. The eastern and western upwelling areas showed important variations in their upwelling dynamics. Annual averages in the eastern area showed moderate wind speeds (6.12 m s-1), shallow 22°C isotherm (85 m), cool SSTs (25.24°C), and phytoplankton biomass of 1.65 mg m-3. The western area has on average stronger wind speeds (8.23 m s-1) but a deeper 22°C isotherm (115 m), leading to slightly warmer SSTs (25.53°C) and slightly lower phytoplankton biomass (1.15 mg m-3). We hypothesize that the factors that most inhibits fish production in the western upwelling area are the high level of wind-induced turbulence and the strong offshore ET. (C) Hydroacoustics values of Sardinella aurita biomass (sAsardine) and the number of small pelagics schools collected in the eastern upwelling region off northeast Venezuela were compared with environmental variables (satellite products of SST, SST gradients, and Chl -for the last two cruises-) and spatial variables (distance to upwelling foci and longitude-latitude). These data were examined using Generalized Additive Models. During the strongest upwelling season (February-March) sAsardine was widely distributed in the cooler, Chl rich upwelling plumes over the wide (~70km) continental shelf. During the weakest upwelling season (September-October) sAsardine was collocated with the higher Chl (1-3 mg m-3) found within the first 10 km from the upwelling foci; this increases Spanish sardine availability (and possibly the catchability) for the artisanal fishery. These results imply that during prolonged periods of weak upwelling the environmentally stressed (due to food scarceness) Spanish sardine population would be closer to the coast and more available to the fishery, which could easily turn into overfishing. After two consecutive years of weak upwelling (2004-2005) Spanish sardine fishery crashed and as of 2011 has not recovered to previous yield; however during 2004 a historical capture peak occurred. We hypothesize that this Spanish sardine collapse was caused by a combination of sustained stressful environmental conditions and of overfishing, due to the increased catchability of the stock caused by aggregation of the fish in the cooler coastal upwelling cells during the anomalous warm upwelling season.

MENVSC (Climatology) / Department of Geography and Geo-Information Sciences / Subtropical anticyclones locate and modulate weather and climate over subtropical belts for both the Northern and Southern Hemispheres. This study investigates the spatio-temporal variability of the Mascarene High over the South Indian Ocean on (anomalous) weather and climate over southern Africa at intraseasonal, seasonal, interannual, multidecadal and event time-scales. The Mascarene High is located 25-35°S, 40-110°E, playing a vital role in day-to-day weather and climate patterns conditions over southern Africa. Spatio-temporal characteristics of the Mascarene High investigated in this study span the period 1985-2014 and 2071-2100, using NCEP-NCAR reanalysis datasets for present-day climate observations and the Conformal-Cubic Atmospheric Model (CCAM) for future projections. The Mascarene High is analysed using mean sea level pressure (MSLP) extracted from ECMWF ERA-interim monthly reanalysis data. The Mascarene High is also subjected to Principal Components Analysis, depicting eastern displacements of the weather system to be dominant for weather and climate fluctuations over southern Africa. The Mascarene High migrates south (north) during austral summer (winter) and is centred over the eastern Indian Ocean in summer in connection with the Indian Ocean Subtropical Dipole. Event scale analysis is also employed for investigating Mascarene High blocking and induced anomalous weather. Mascarene High blocking leads to anomalous rainfall events over southern Africa associated with tropical cyclones, cut-off lows and cloud bands. There is also a vital geographical variability of the Mascarene High development, distribution and movement in the South Indian Ocean at the different time-scales. Projections of the Mascarene High indicate a shift in mean location as a result of future expansion and intensification. This projected expansion and intensification is expected to shift tropical cyclone trajectories equatorward, with the baroclinic structure of cold fronts expected to shift poleward affecting changes in the weather and climate of southern Africa. This finding is important as it projects changes in weather and climate conditions over southern Africa in a changing climate due to increased greenhouse gas emissions.