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<p> We consider a model of the chemostat in which three competitor populations compete for a single, essential, growth-limiting nutrient. As well, the least efficient competitor population also acts as a predator on the most efficient competitor population. Bifurcation methods are used to obtain information about the qualitative behaviour of the model. A complete description of the global stability is given for the case when Lotka-Volterra response functions describe both competitor-nutrient and predator-prey interactions. For certain parameter values, the model predicts coexistence of the three species. The model also shows that the elimination of the predator population or the elimination of a competitor population can cause the system to collapse from three species to one.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)

Annual energy flow and mean annual biocontent of eighteen compartments were determined for a 0.94 ha north central Texas pond ecosystem. Annual primary production was 7,780 kcal m^-2 yr^-2, and community production-to-respiration ratio was 1.49. One-third of annual primary production accumulated on the substrate as silt and sedimentation. Community production, production-respiration ratio, and biocontents of all compartments except aquatic insects were large in summer, small in winter. Biocontents of four trophic levels in the pond were all of the same order of magnitude, approximately 50 kcal m^-2. Suspended and benthic organic material forprimary consumers and terrestrial insects for tertiary consumers were substantial allochthanous energy imports into the pond system.

Os estudos realizados em diversas partes do mundo sobre a utilização de pesticidas e os impactos que estes podem causar ao ambiente são uma das ações prioritárias para o desenvolvimento da agricultura, principalmente para aqueles pesticidas que são persistentes ao meio biótico e abiótico, como o inseticida heptacloro, que apesar de seu uso restrito para tratamento de madeira, ainda é muito usado no Brasil clandestinamente para outros fins. A maioria dos estudos realizados até agora sobre biomagnificação envolve o meio terrestre e uma pequena porcentagem desses é direcionada para o meio aquático e tem sido realizada em modelos de campo. O objetivo deste projeto foi determinar a CL50 96 horas para peixes a acumulação, biomagnificação e depuração do heptacloro em um modelo de sistema aquático. Como não existe nenhuma norma que defina o efeito cumulativo através dos níveis tróficos, pretendeu-se com esta pesquisa estimar a biomagnificação e depuração do heptacloro. Este estudo foi realizado em laboratório, em um modelo dividido em compartimentos individualizados, no qual somente as algas (Pseudokirchneriella subcapitata) foram submetidas por um período de 7 dias ao heptacloro, obtendo-se uma concentração final de 0,10 x 10-5µg heptacloro/µg algas, as quais posteriormente serviram de alimento para os microcrustáceos (Daphnia magna) durante 9 dias, que ao final concentraram 0,12 x 10-5 µg heptacloro/µg organismos. Por último, os peixes (Danio rerio) foram alimentados com microcrustáceos, no período de 5 dias, alcançando uma concentração final de 0,62 x 10-8 µg heptacloro/µg organismos. Nos últimos 9 dias, durante o período de depuração, os peixes foram alimentados em dias intercalados com microcrustáceos e ração sem contaminação com o produto, atingindo uma concentração final de 0,25 x 10-8 µg heptacloro/µg organismos. Nos testes realizados com esses três organismos, observou-se que a concentração ficou maior conforme o nível dentro do modelo proposto era mais alto, comprovando assim a hipótese do poder de bioacumulação, biomagnificação e depuração do heptacloro. / The studies carried out in different parts of the world about the pesticides use and the impacts that they can cause to the environment, are one of the priority actions for the agriculture development, mainly for those pesticides that are persistents in the biotic and abiotic environment, such as the heptachlor insecticide, which is still illegally used for others purposes in Brazil, although its use is limited for the wood treatment. The majority of the studies carried out until now about biomagnification involves the terrestrial environment and a small percentage of these studies are directed for the aquatic environment, and this small percentage has been carried out in field models. The aim of this project was to determine the LC50 96 hours for fish, accumulation, biomagnifications, and depuration of heptachlor in an aquatic system model and, as there isn?t any norm that defines the cumulative effect through trophic levels, it was claimed with this research to esteem the heptachlor biomagnification and depuration. This study was carried out in a laboratory, in a model divided in single chambers, in which the algae (Pseudokirchneriella subcapitata were submitted during 7 days to the heptaclhor, getting a final concentration of 0.10 x 10-5µg heptaclhor/µg algae, which was later served as food for the microcrustaceans (Daphnia magna) were submitted during 7 days to the heptaclhor, getting a final concentration of 0.10 x 10-5Mµg heptaclhor/µg algae, which was later served as food for the microcrustaceans (Daphnia magna) were fed with microcrustaceans, in the period of 5 days, reaching a final concentration of 0.62 x 10-8 µg heptaclhor/µg organisms. In the last 9 days, during the period of depuration, the fish were fed in days intercalated with microcrustaceans and ration without contamination with the product, reaching a final concentration of 0.25 x 10-8 µg heptacloro/µg organisms. In tests carried out with these three organisms, it was observed that the concentration was bigger as higher the level inside of the considered model, thus proving the hypothesis of the bioaccumulation, biomagnification, and depuration power of heptachlor.

Os estudos realizados em diversas partes do mundo sobre a utilização de pesticidas e os impactos que estes podem causar ao ambiente são uma das ações prioritárias para o desenvolvimento da agricultura, principalmente para aqueles pesticidas que são persistentes ao meio biótico e abiótico, como o inseticida heptacloro, que apesar de seu uso restrito para tratamento de madeira, ainda é muito usado no Brasil clandestinamente para outros fins. A maioria dos estudos realizados até agora sobre biomagnificação envolve o meio terrestre e uma pequena porcentagem desses é direcionada para o meio aquático e tem sido realizada em modelos de campo. O objetivo deste projeto foi determinar a CL50 96 horas para peixes a acumulação, biomagnificação e depuração do heptacloro em um modelo de sistema aquático. Como não existe nenhuma norma que defina o efeito cumulativo através dos níveis tróficos, pretendeu-se com esta pesquisa estimar a biomagnificação e depuração do heptacloro. Este estudo foi realizado em laboratório, em um modelo dividido em compartimentos individualizados, no qual somente as algas (Pseudokirchneriella subcapitata) foram submetidas por um período de 7 dias ao heptacloro, obtendo-se uma concentração final de 0,10 x 10-5µg heptacloro/µg algas, as quais posteriormente serviram de alimento para os microcrustáceos (Daphnia magna) durante 9 dias, que ao final concentraram 0,12 x 10-5 µg heptacloro/µg organismos. Por último, os peixes (Danio rerio) foram alimentados com microcrustáceos, no período de 5 dias, alcançando uma concentração final de 0,62 x 10-8 µg heptacloro/µg organismos. Nos últimos 9 dias, durante o período de depuração, os peixes foram alimentados em dias intercalados com microcrustáceos e ração sem contaminação com o produto, atingindo uma concentração final de 0,25 x 10-8 µg heptacloro/µg organismos. Nos testes realizados com esses três organismos, observou-se que a concentração ficou maior conforme o nível dentro do modelo proposto era mais alto, comprovando assim a hipótese do poder de bioacumulação, biomagnificação e depuração do heptacloro. / The studies carried out in different parts of the world about the pesticides use and the impacts that they can cause to the environment, are one of the priority actions for the agriculture development, mainly for those pesticides that are persistents in the biotic and abiotic environment, such as the heptachlor insecticide, which is still illegally used for others purposes in Brazil, although its use is limited for the wood treatment. The majority of the studies carried out until now about biomagnification involves the terrestrial environment and a small percentage of these studies are directed for the aquatic environment, and this small percentage has been carried out in field models. The aim of this project was to determine the LC50 96 hours for fish, accumulation, biomagnifications, and depuration of heptachlor in an aquatic system model and, as there isn?t any norm that defines the cumulative effect through trophic levels, it was claimed with this research to esteem the heptachlor biomagnification and depuration. This study was carried out in a laboratory, in a model divided in single chambers, in which the algae (Pseudokirchneriella subcapitata were submitted during 7 days to the heptaclhor, getting a final concentration of 0.10 x 10-5µg heptaclhor/µg algae, which was later served as food for the microcrustaceans (Daphnia magna) were submitted during 7 days to the heptaclhor, getting a final concentration of 0.10 x 10-5Mµg heptaclhor/µg algae, which was later served as food for the microcrustaceans (Daphnia magna) were fed with microcrustaceans, in the period of 5 days, reaching a final concentration of 0.62 x 10-8 µg heptaclhor/µg organisms. In the last 9 days, during the period of depuration, the fish were fed in days intercalated with microcrustaceans and ration without contamination with the product, reaching a final concentration of 0.25 x 10-8 µg heptacloro/µg organisms. In tests carried out with these three organisms, it was observed that the concentration was bigger as higher the level inside of the considered model, thus proving the hypothesis of the bioaccumulation, biomagnification, and depuration power of heptachlor.

Metacommunity connectivity, i.e., multi-species dispersal events, is vital to metapopulation persistence in patchy landscapes. Assessments of metacommunity connectivity are not trivial. However, a relationship between trophic rank and the species-area relationship has been found in previous studies, allowing for the use of the predator species-area relationship to act as a surrogate measure of actual metacommunity connectivity of prey species in some systems. For this study, avian species were selected as they are generalist top predators within the study system. Predator species richness within geographically isolated freshwater marshes is influenced by a number of factors. I explore the relative roles of patch area, seasonality, hydroperiod, isolation, and vegetation structure on habitat use in the isolated freshwater marshes embedded within the dry prairie ecosystem of Central Florida. Predator species richness was surveyed in 50 sites for three seasons: fall 2005, winter 2005/06, and spring 2006 and the observed avian assemblage measures were subdivided into foraging guilds for analysis. Wading guild (e.g., egrets, herons, bitterns) species richness was correlated with hydroperiod and vegetation structural variables while perching guild (e.g., blackbirds, sparrows, meadowlarks) species richness was correlated with isolation, hydroperiod, and area annually. Overall predator and all guild species richness measures were also correlated with patch area for all seasons. These results suggest that while a complex mixture of patch area, hydroperiod and isolation influence habitat utilization that varies by season and at the community, guild and individual species level, the underlying predictors that define habitat use in wetlands annually includes hydroperiod, and is not exclusively patch area. Additionally, seasonal differences in predator species richness were found to be significant in some cases indicating that future avian population studies may benefit by sampling outside of the normally studied spring breeding season. Results of this study support the use of predator species richness as a suitable assay of metacommunity connectivity of prey species. Applications and implications of this approach toward future conservation efforts are discussed.

A poluição por poluentes orgânicos persistentes (POPs) é um tema de considerável importância com relação à conservação de aves marinhas e de seus habitats. A Reserva Biológica do Atol das Rocas (AR) e o Arquipélago de Trindade e Martin Vaz (AT) abrigam grandes populações de aves marinhas no Brasil. As ilhas oceânicas brasileiras podem ser consideradas áreas remotas e preservadas, devido a sua distância do continente. Entretanto, essas regiões também estão sujeitas à influência desses agentes antrópicos oriundos das regiões costeiras. No presente estudo amostras de fígado de seis espécies de aves marinhas do AR e do AT foram analisadas para presença de POPs (PCBs, pesticidas organoclorados e PBDEs) e para isótopos estáveis (13C e 15N). PCBs (3,37 a 189), DDTs (0,5 a 23,1), HCB (0,31 a 12,3) e HCHs (<0,31 a 7,60) foram os compostos predominantes (valores em ng g-1 em massa úmida). A análise de isótopos estáveis contribuiu para esclarecer a relação dos valores de concentração de POPs com os hábitos de forrageio, dieta, distribuição espacial e estágio de vida dos indivíduos em estudo. Correlações significativas entre &#948;15N e os poluentes sugere, em certo grau, uma considerável variação no perfil qualitativo dos PCBs associada ao nível trófico e ao efeito de transporte atmosférico como fonte de introdução desses contaminantes a esses organismos. Os dados de POPs e isótopos mostraram que aves que ocupam posições tróficas maiores tendiam a apresentar também maiores concentrações de contaminantes, assim como perfis qualitativos com predominância de contaminantes mais bioacumulativos. / Pollution persistent organic pollutants (POPs) is an issue of considerable importance with regard to the conservation of seabirds and their habitats. The Rocas Atoll Reserve (AR) and the Trindade e Martin Vaz Archipelago (AT) houses a large population of seabirds in Brazil. Brazilian oceanic islands could be considered as remote and preserved zones, due to its distance from the coast. However, this regions are subjected to the influence of these anthropogenic agents that arising from continental zones. In the present study, liver samples were collected from six seabird species from AR and AT and analysed for the presence of persistent organic pollutants (POPs: PCBs, organochlorine pesticides and PBDEs) and stable isotopes (13C and 15N). PCBs (3.37 to 189), DDTs (0.5 to 23.1), HCB (0.31 to 12.3) and HCHs (<0.31 to 7.60) were the predominant compounds (mean values in ng g-1 wet weight).The stable isotope analysis revealed the relationship of POP levels with foraging, diet, special distribution and living habits of the studied species. Significant correlations found between &#948;15N and POPs suggests, to some extent, that such considerable variation in qualitative PCB levels associated with the trophic level and to the long-range atmospheric transport. POPs level and stable isotope data showed that seabirds that occupy higher trophic positions trend to show the highest POPs levels, as well as, showed the predominance of the most bioaccumulative contaminants on the respective qualitative profiles.

O Reservatório de Itupararanga, no interior do estado de São Paulo, tem como principal finalidade geração de energia elétrica e o abastecimento público, além de área de lazer e pesca. O crescimento urbano e agrícola em torno do corpo hídrico tem alterado a qualidade da água favorecendo a proliferação de cianobactérias. Estudos preliminares da comunidade fitoplanctônica demonstraram a dominância da cianofícea Cylindrospermopsis raciborskii e da clorofícea Monoraphidium contortum. Com o objetivo de investigar o nível trófico do reservatório e sua influência na dominância destas espécies, foram realizados ensaios de interação entre estes microrganismos sob diferentes concentrações de fósforo, simulando o reservatório em três diferentes níveis tróficos: oligotrófico, mesotrófico e supereutrófico. Também foi determinada a produção de saxitoxina pela cianobactéria. No ambiente oligotrófico a C. raciborskii apresentou diminuição do volume celular, aumento da produção de saxitoxina e senescência em interação com o M. contortum. Nos ambientes mesotrófico e supereutrófico, a cianobactéria não apresentou diferenças no crescimento e na produção de saxitoxina, comparado ao seu controle, quando em interação com a clorofícea. O mesmo não foi observado para M. contortum nestes dois níveis de trofia, pois teve seu crescimento prejudicado nas interações com C. raciborskii. As velocidades específicas de crescimento de M. contortum foram crescentes conforme o aumento da trofia, e as da C. raciborskii decrescentes. As concentrações de clorofila-a também foram crescentes conforme o aumento de trofia, e diminuíram no final dos experimentos. O consumo de ortofosfato foi semelhante na simulação dos três ambientes e o consumo do nitrato, foi maior quanto mais elevado o nível trófico. A partir dos resultados, foram feitas previsões das espécies fitoplanctônicas dominantes regidas pelo nível trófico do reservatório, que contribuirão nas medidas de conservação e manejo deste ecossistema aquático. / The Reservoir Itupararanga within the state of São Paulo, whose main purpose is public supply, besides electricity generation, and recreational areas and fishing. The urban growth and agriculture around the water body has changed its quality, favoring the growth of cyanobacteria. Preliminary studies of phytoplankton showed a dominance of cyanophyceae Cylindrospermopsis raciborskii and clorofícea Monoraphidium contortum. In order to investigate the trophic level of the reservoir and its influence on the dominance of these species, tests of the interaction between these microorganisms under different phosphorus concentrations were performed, simulating the reservoir in three different trophic levels: oligotrophic, mesotrophic and supereutrophic. The production of saxitoxin by the cyanobacteria was also defined. In the oligotrophic C. raciborskii showed a decrease of cell volume, increased production of saxitoxin and senescence in interaction with M. contortum. In mesotrophic and supereutrofic environments, the cyanobacteria did not show differences in growth and production of saxitoxin, compared to their control when interacting with the chlorophycea. The same was not observed for M. contortum in these two trophic levels, as its growth was affected by the interactions with C. raciborskii. The specific growth rates of M. contortum were growing with increasing trophic, and those of C. raciborskii decreasing. The chlorophyll-a concentrations were also growing with increasing trophic, and decreased at the end of the experiments. The orthophosphate consumption was similar in the three simulation environments and consumption of nitrate was greater the higher the trophic level. From the results, were made estimates of the dominant phytoplankton species was governed by the trophic level of the reservoir, which will help in the conservation and management of this aquatic ecosystem.

A poluição por poluentes orgânicos persistentes (POPs) é um tema de considerável importância com relação à conservação de aves marinhas e de seus habitats. A Reserva Biológica do Atol das Rocas (AR) e o Arquipélago de Trindade e Martin Vaz (AT) abrigam grandes populações de aves marinhas no Brasil. As ilhas oceânicas brasileiras podem ser consideradas áreas remotas e preservadas, devido a sua distância do continente. Entretanto, essas regiões também estão sujeitas à influência desses agentes antrópicos oriundos das regiões costeiras. No presente estudo amostras de fígado de seis espécies de aves marinhas do AR e do AT foram analisadas para presença de POPs (PCBs, pesticidas organoclorados e PBDEs) e para isótopos estáveis (13C e 15N). PCBs (3,37 a 189), DDTs (0,5 a 23,1), HCB (0,31 a 12,3) e HCHs (<0,31 a 7,60) foram os compostos predominantes (valores em ng g-1 em massa úmida). A análise de isótopos estáveis contribuiu para esclarecer a relação dos valores de concentração de POPs com os hábitos de forrageio, dieta, distribuição espacial e estágio de vida dos indivíduos em estudo. Correlações significativas entre &#948;15N e os poluentes sugere, em certo grau, uma considerável variação no perfil qualitativo dos PCBs associada ao nível trófico e ao efeito de transporte atmosférico como fonte de introdução desses contaminantes a esses organismos. Os dados de POPs e isótopos mostraram que aves que ocupam posições tróficas maiores tendiam a apresentar também maiores concentrações de contaminantes, assim como perfis qualitativos com predominância de contaminantes mais bioacumulativos. / Pollution persistent organic pollutants (POPs) is an issue of considerable importance with regard to the conservation of seabirds and their habitats. The Rocas Atoll Reserve (AR) and the Trindade e Martin Vaz Archipelago (AT) houses a large population of seabirds in Brazil. Brazilian oceanic islands could be considered as remote and preserved zones, due to its distance from the coast. However, this regions are subjected to the influence of these anthropogenic agents that arising from continental zones. In the present study, liver samples were collected from six seabird species from AR and AT and analysed for the presence of persistent organic pollutants (POPs: PCBs, organochlorine pesticides and PBDEs) and stable isotopes (13C and 15N). PCBs (3.37 to 189), DDTs (0.5 to 23.1), HCB (0.31 to 12.3) and HCHs (<0.31 to 7.60) were the predominant compounds (mean values in ng g-1 wet weight).The stable isotope analysis revealed the relationship of POP levels with foraging, diet, special distribution and living habits of the studied species. Significant correlations found between &#948;15N and POPs suggests, to some extent, that such considerable variation in qualitative PCB levels associated with the trophic level and to the long-range atmospheric transport. POPs level and stable isotope data showed that seabirds that occupy higher trophic positions trend to show the highest POPs levels, as well as, showed the predominance of the most bioaccumulative contaminants on the respective qualitative profiles.

O Reservatório de Itupararanga, no interior do estado de São Paulo, tem como principal finalidade geração de energia elétrica e o abastecimento público, além de área de lazer e pesca. O crescimento urbano e agrícola em torno do corpo hídrico tem alterado a qualidade da água favorecendo a proliferação de cianobactérias. Estudos preliminares da comunidade fitoplanctônica demonstraram a dominância da cianofícea Cylindrospermopsis raciborskii e da clorofícea Monoraphidium contortum. Com o objetivo de investigar o nível trófico do reservatório e sua influência na dominância destas espécies, foram realizados ensaios de interação entre estes microrganismos sob diferentes concentrações de fósforo, simulando o reservatório em três diferentes níveis tróficos: oligotrófico, mesotrófico e supereutrófico. Também foi determinada a produção de saxitoxina pela cianobactéria. No ambiente oligotrófico a C. raciborskii apresentou diminuição do volume celular, aumento da produção de saxitoxina e senescência em interação com o M. contortum. Nos ambientes mesotrófico e supereutrófico, a cianobactéria não apresentou diferenças no crescimento e na produção de saxitoxina, comparado ao seu controle, quando em interação com a clorofícea. O mesmo não foi observado para M. contortum nestes dois níveis de trofia, pois teve seu crescimento prejudicado nas interações com C. raciborskii. As velocidades específicas de crescimento de M. contortum foram crescentes conforme o aumento da trofia, e as da C. raciborskii decrescentes. As concentrações de clorofila-a também foram crescentes conforme o aumento de trofia, e diminuíram no final dos experimentos. O consumo de ortofosfato foi semelhante na simulação dos três ambientes e o consumo do nitrato, foi maior quanto mais elevado o nível trófico. A partir dos resultados, foram feitas previsões das espécies fitoplanctônicas dominantes regidas pelo nível trófico do reservatório, que contribuirão nas medidas de conservação e manejo deste ecossistema aquático. / The Reservoir Itupararanga within the state of São Paulo, whose main purpose is public supply, besides electricity generation, and recreational areas and fishing. The urban growth and agriculture around the water body has changed its quality, favoring the growth of cyanobacteria. Preliminary studies of phytoplankton showed a dominance of cyanophyceae Cylindrospermopsis raciborskii and clorofícea Monoraphidium contortum. In order to investigate the trophic level of the reservoir and its influence on the dominance of these species, tests of the interaction between these microorganisms under different phosphorus concentrations were performed, simulating the reservoir in three different trophic levels: oligotrophic, mesotrophic and supereutrophic. The production of saxitoxin by the cyanobacteria was also defined. In the oligotrophic C. raciborskii showed a decrease of cell volume, increased production of saxitoxin and senescence in interaction with M. contortum. In mesotrophic and supereutrofic environments, the cyanobacteria did not show differences in growth and production of saxitoxin, compared to their control when interacting with the chlorophycea. The same was not observed for M. contortum in these two trophic levels, as its growth was affected by the interactions with C. raciborskii. The specific growth rates of M. contortum were growing with increasing trophic, and those of C. raciborskii decreasing. The chlorophyll-a concentrations were also growing with increasing trophic, and decreased at the end of the experiments. The orthophosphate consumption was similar in the three simulation environments and consumption of nitrate was greater the higher the trophic level. From the results, were made estimates of the dominant phytoplankton species was governed by the trophic level of the reservoir, which will help in the conservation and management of this aquatic ecosystem.