I analyzed and compared impacts from global climate change (GCC) and land use change to Deer Creek (United States) a temperate reservoir and Aguamilpa (Mexico), a tropical reservoir by using calibrated CE-QUAL-W2 (W2) water quality and hydrodynamic models based on field data over an extended time period. I evaluated and compared the sensitivity to predicted GCC and land use changes. I individually evaluated changes to air temperature (TAIR), inflow rates (Q), and nutrient loads (PO4-P and NO3-NO2-N) followed by analysis of worst case scenarios. I developed analysis methods using indexes to represent the total reservoir change calculated using the total parameter mass (i.e., algae, dissolved oxygen, total dissolved solids) normalized by the reservoir volume to eliminate apparent mass changes due to volume changes. These indexes have units of average concentrations, but are better thought of as a global reservoir index or normalized concentration. These indexes allow analysis of the total reservoir and not just specific zones. Total normalized algal concentrations were impacted more by changes in nutrient inflows (land use) in both reservoirs than to changes in TAIR and Q. For Deer Creek, PO4-P changes significantly increased normalized algal concentrations in the reservoir and in dam releases when PO4-P inflow was increased by 50%. Aguamilpa was more sensitive to NO3-NO2-N changes, exhibiting significant increases in normalized algal concentration for the +50% NO3-NO2-N simulation. Both reservoirs showed small changes to normalized algal concentration for the +3ºC TAIR simulation with the largest changes occurring during warm seasons. However, Deer Creek exhibited decreased total algal levels when TAIR was increased by 3ºC while Aguamilpa showed increased total algal levels with the 3ºC increase in TAIR. These contrasting trends, a decrease in Deer Creek and an increase in Aguamilpa, were produced by algae succession processes. Changes in Q affected normalized algal concentration in both reservoirs in different ways. In Aguamilpa, total algal levels increased under dry conditions while Deer Creek showed little general change associated with flow changes. Worst case scenario simulations, which included changing more than one parameter, showed that GCC changes can cause large impacts if they occur simultaneously with high nutrient loadings. These results begin to show how GCC could impact reservoirs and how these impacts compare to potential impacts from land use change. The results show that both temperate and tropical reservoirs are impacted by GCC but are more sensitive to nutrients. The methods, plots, and tools developed in this study can assist water managers in evaluating and studying GCC and land use changes effects in reservoirs worldwide.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2015-10-27T13:26:49Z No. of bitstreams: 2 Tese - Vanessa Guimaraes Lopes - 2015.pdf: 9288152 bytes, checksum: 7a98610592071cbe6344b03ad8d07478 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-27T14:48:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Vanessa Guimaraes Lopes - 2015.pdf: 9288152 bytes, checksum: 7a98610592071cbe6344b03ad8d07478 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-27T14:48:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Vanessa Guimaraes Lopes - 2015.pdf: 9288152 bytes, checksum: 7a98610592071cbe6344b03ad8d07478 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / Several studies have shown that spatial synchrony is a ubiquitous pattern, occurring in different regions, types of ecosystems and in different groups of organisms. Spatial synchrony has important implications for the persistence of populations. Another implication is the possibility of using local "sentinels" sites, assuming regionalized or synchronous dynamics over the whole area of interest. In this context, our work uses a long-term (8 years) data set to quantify the level of synchrony between local zooplankton populations in a tropical reservoir. We expect high synchrony due to high connectivity as well as due to the Moran effect. Population synchrony was negatively correlated with geographic distance. However, population synchrony declined more consistently with environmental distance and environmental synchrony than with geographic distance. Besides, our results suggested that main variables driving synchrony were those correlated with hydrological conditions. Geographic distance was more important for protozoans, while the population synchrony of the other zooplankton groups was strongly driven by environmental synchrony. Furthermore, we found a decrease of environmental synchrony with the increase of geographical distance between points. Our results suggest that the strength of the Moran’s effect may be underestimated when simple environmental distances are used. We suggest that further studies should allow for environmental synchrony instead of allowing only for environmental similarity. Finally, despite significant, population synchrony was not so high to justify a reduction in the number of sampling sites. / Diversos estudos têm demonstrado que a sincronia espacial é um padrão ubíquo, ocorrendo em diferentes regiões, tipos de ecossistemas e para diferentes grupos de organismos. A sincronia espacial apresenta implicações importantes para a persistência das populações. Outra implicação é a possibilidade de utilizar locais “sentinelas”, supondo dinâmicas regionalizadas ou sincrônicas, para toda a área de interesse. Nesse contexto, o presente trabalho utiliza um conjunto de dados de longa duração (8 anos) em um reservatório tropical para quantificar o nível de sincronia entre populações locais zooplanctônicas. Esperamos alta sincronia devido à alta conectividade, bem como devido ao efeito Moran. Contudo, nossos resultados mostraram declínio da sincronia populacional mais consistente com a distância ambiental e sincronia ambiental do que distância geográfica. Além disso, nossos resultados também sugerem que as principais variáveis direcionando a sincronia populacional foram aquelas mais relacionadas às variações hidrológicas. A distância geográfica foi mais importante para os protozoários, enquanto a sincronia populacional dos outros grupos do zooplâncton foi fortemente impulsionada pela sincronia ambiental. Além disso verificou-se o decaimento da sincronia ambiental com o aumento da distância geográfica entre os pontos. Nossos resultados sugerem que a força do efeito de Moran pode ser subestimada quando simples distâncias ambientais são utilizadas. Sugere-se que novos estudos devem incluir a sincronia ambiental em vez de utilizar apenas a similaridade ambiental entre os pontos. Finalmente, apesar de significativa, a sincronia população não foi tão alta para justificar uma redução do número de pontos de amostragem.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-20T18:07:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinicius Souza - final.pdf: 2348046 bytes, checksum: 9b4626a41588e88629b01da7cf7712da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T18:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinicius Souza - final.pdf: 2348046 bytes, checksum: 9b4626a41588e88629b01da7cf7712da (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / A poluição do meio ambiente por metais pesados é um problema global, porque esses metais não são biodegradáveis, podem apresentar grande dispersão em compartimentos ambientais e a maioria deles têm efeitos tóxicos sobre os organismos vivos. Como Juturnaíba é um ambiente protegido, acaba funcionando como uma barreira geoquímica de metais que entram no reservatório a partir da bacia de drenagem. Além disso, parte da paisagem foi inundada após a construção da barragem, o que favoreceu o desenvolvimento de condições anóxicas, com possível redução do potencial redox dentro dos sedimentos e consequente modificação das condições geoquímicas. A diversidade de usos do sistema hídrico para abastecimento de água, controle de inundações, irrigação agrícola, recreação e pesca, não só justifica o conhecimento sobre a dinâmica como torna urgente a análise do comportamento de alguns poluentes no Juturnaíba. Uma avaliação da distribuição dos metais Al, Pb, Cu, Mn, Fe e Zn e Hg, nos sedimentos superficiais do Reservatório Juturnaíba, foi objeto do trabalho aqui apresentado. Os mapas de distribuição das concentrações totais dos metais indicam que os maiores valores de Pb, Zn, Mn e Hg estão associados com o rio Bacaxá. Os outros metais Al, Fe e Cu tiveram maiores concentrações associadas com o aporte do Rio São João, próximo ao vertedouro da barragem. É necessário também destacar que as maiores concentrações Pb, Zn, Mn e Hg ocorrem em uma área de significativa produção de macrófitas, onde o processo de metilação pode ser mais significativo, o que constitui ameaça à saúde humana e a do meio ambiente. Mais estudos com foco na hidrodinâmica do reservatório são necessários para uma melhor compreensão dos processos que controlam as concentrações / The environmental pollution by heavy metals is a global problem because these metals are not biodegradable, they can present a great dispersion in environmental compartments and most of them have toxic effects on living organisms. Juturnaíba is a protected environment and functioning as a geochemistry metal barrier that entering in the reservoir from the watershed. Moreover, part of the landscape was flooded after the construction of the dam, which favored the development of anoxic conditions, with possible reduction in redox potential of the sediments and the consequent change in geochemical conditions. The variety of uses of the water system for water supply, flood control, agricultural irrigation, recreation and fishing, not only justifies the knowledge about the dynamics as it becomes urgent to analyze the behavior of some pollutants in Juturnaíba. An assessment of the distribution of the metals Al, Pb, Cu, Mn, Fe and Zn and Hg in surface sediments Juturnaíba Reservoir, was the object of the work presented here. The distribution maps of total concentrations of metals indicate that the highest values of Pb, Zn, Mn and Hg are associated with the river Bacaxá. The other metals Al, Cu and Fe concentrations were associated with higher intake of Rio San Juan, near the spillway of the dam. It is also necessary to highlight that the highest concentrations Pb, Zn, Mn and Hg occur in an area of significant production of macrophytes, where the methylation process can be more significant, which constitutes a threat to human health and the environment. Further studies focusing on the hydrodynamics of the reservoir are needed for a better understanding of the processes controlling concentrations

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4733.pdf: 3640369 bytes, checksum: 241bde399e7bf5d34363759fa6ab1025 (MD5) Previous issue date: 2012-05-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / The macrophytes are essential for the development and maintenance of food webs, to carbon dynamics and nutrient cycling in tropical aquatic systems. After senescence and plant death, decomposition of organic detritus depends heavily on their elemental compositions. Thus, the present study aimed to evaluate the effect of seasonality and trophic state of reservoirs and Vigário Lajes on the mass losses of detritus of Salvinia auriculata, Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes, Sagittaria montevidensis and Brachiaria subquadripara, the influence of elemental composition of debris on the coefficients decay of carbon, nitrogen and phosphorus, and the stoichiometric ratios between these elements during the decomposition process. Over 120 days, the richest detritus in nutrients and less refractory (S. montevidensis and P. stratiotes) showed a biphasic pattern of decay and the greater decay of carbon (70-90%), phosphorus (90-96%) and nitrogen (68-94%). The poorest and refractories detritus (S. auriculata and E. crassipes) had lower rates of decay, with monophasic and biphasic patterns and lower mass loss in carbon-based (20-34%), phosphorus-based (26%), and nitrogen-based (10- 37%). As for the difference between the environments, the total mass loss of carbon was up to 70% higher during the rainy season (Sept/10 to Jan/11) and 27% higher in the dry season (may/11 to Sep/11) for detritus S. auriculata incubated in the reservoir Vigário; for the detritus of B. subquadripara total mass loss was also greater in this reservoir, reaching 58% in the rainy season and 36% during the dry season. The minor differences between the environments occurred in the mass loss of carbon detritus of S. montevidensis, (ca. 1.3% and 0.3% in rainfall in the dry season) and P. stratiotes (ca. 5.3% in the rainy season and 5.5% in the dry season). Yet these detritus showed the greatest losses of phosphorus (90-95%) and nitrogen (68-94%) in both experiments. The minor differences between the environments occurred in the mass loss of carbon detritus of S. montevidensis, (ca. 1.3% and 0.3% in the rainy season in the dry season) and P. stratiotes (ca. 5.3% and 5.5% in the rainy season in the dry season). Yet these detritus showed the greatest losses of phosphorus (90-95%) and nitrogen (68-94%) in both experiments. The ratio between carbon and nitrogen was higher in detritus of S. auriculata and E. crassipes in oligotrophic reservoir, and lower in detritus of S. montevidensis and P. stratiotes, whose mass loss coefficients (k) were higher. / As macrófitas são essenciais para o desenvolvimento e manutenção das cadeias tróficas, para a dinâmica do carbono e ciclagem de nutrientes de sistemas aquáticos tropicais. Após senescência e morte das plantas, a decomposição dos detritos orgânicos depende muito das suas composições elementares. A temperatura, a concentração de nutrientes inorgânicos no meio, as relações estequiométricas entre os organismos decompositores e os detritos podem afetar as taxas de decomposição, embora no caso da relação estequiométrica isso nem sempre ocorra. Nesse sentido, esse estudo teve como objetivo avaliar o efeito da sazonalidade e da condição de trofia dos reservatórios de Lajes e de Vigário sobre as perdas de massa dos detritos de Salvinia auriculata, Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes, Sagittaria montevidensis e Brachiaria subquadripara; a influência da composição elementar dos detritos sobre os coeficientes de decaimento de carbono, nitrogênio e fósforo; e as relações estequiométricas entre esses elementos durante o processo de decomposição. Ao longo de 120 dias, os detritos mais ricos em nutrientes e menos refratários (S. montevidensis e P. stratiotes) apresentaram padrão bifásico de decaimento, além dos maiores decaimentos de carbono (70 a 90%), fósforo (90 a 96%) e nitrogênio (68 a 94%). Os detritos mais pobres e refratários (S. auriculata e E. crassipes) apresentaram menores coeficientes de decaimento, com padrões monofásico e bifásico e as menores perdas de massa em base de carbono (20 a 34%), de fósforo (26%) e de nitrogênio (10 a 37%). Quanto à diferença entre os ambientes, a perda de massa total de carbono foi até 70% maior no período das chuvas (set/10 a jan/11) e 27% maior no período seco (mai/11 a set/11) para detritos de S. auriculata incubados no reservatório de Vigário; para os detritos de B. subquadripara a perda de massa total também foi maior neste reservatório, chegando a 58% no período das chuvas e 36% no período seco. As menores diferenças entre os ambientes ocorreram na perda de massa de carbono dos detritos de S. montevidensis , (ca. 1,3% nas chuvas e 0,3% na seca) e de P. stratiotes (ca. 5,3% nas chuvas e 5,5% na seca) .Contudo, esses detritos apresentaram as maiores perdas de fósforo (90 a 95%) e de nitrogênio (68 a 94%) nos dois experimentos. A razão entre carbono e nitrogênio foi mais alta nos detritos de S. auriculata e E. crassipes, no ambiente oligotrófico, e mais baixa nos detritos de S. montevidensis e P. stratiotes, cujos coeficientes de perda de massa (k) foram maiores.

Made available in DSpace on 2016-08-15T20:31:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LauraAPP_DISSERT.pdf: 738763 bytes, checksum: ebeaf280b69690d2824f0efa4d627ebb (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Santa Cruz reservoir suffered interferences in the reduction of the rain level between 2010 and 2014, where the precipitation values were under the expected level in that region, decreasing from 473 mm to 0 mm and resulting in the progressive reduction of the reservoir volume from 94% until 41.9%. So the objective of this study was: (1) test the effect of the reduction level of the water in the reservoir caused by the decreasing of the pluviosity above the beta diversity; (2) investigate spacial and temporal patterns of the beta diversity of the group using dissimilarity indexes based in incidences (β-sor) and abundance (β-bray); (3) investigate the importance of the turnover (β-sim) and nestedness (β-sne) components in the dissimilarities of Sorensen; (4) investigate the importance of the gradiente (β-gra) and balance (β-bal) components in the dissimilarity of Bray-Curtis; (5) evaluate the relations between the measures and components of dissimilarity and the dried gradients (reduction of the water volume and the monthly rains) and longitudinal (gradient dam-river) where the dissimilarities of Sorensen were calculated and so partitioned in components of turnover and nestedness, and also the Bray-Curtis dissimilarity partitioned in components of ballance and gradiente. To evaluate the correlation between the dissimilarity matrix and the dam-river gradient with the dry gradients, it was made multiples regressions in the distance matrix. The average value of the β-sor dissimilarity was from 0.44± 0.15 varying from 0 to 1. The β-sim values shows 56% of β-sor (p=0.001) while the β-sne was 1.4% (p=0.01). The average value of the Bray Curtis dissimilarities was from 0.70± 0.17 varying from 0.09 to 1. The β-bal value shows 12% (p=0.01), where the β-gra value shows 14% (p=0.01). The β-sor matrix was negatively correlated with the pluviosity, however the same was positively correlated with the reservoir volume. The β-sim matrix was negatively correlated with the pluviosity and with the volume of the reservoir while the same was positively correlated with the points distance. The β-sne matrix was positively correlated only with the distance matrix of the points. The β-bray matrix was positively correlated with the distance of the points and the reservoir s volume. The β-bal matrix was negatively correlated with the distances of the points and the pluviosity, while the same was positively correlated with the reservoir s volume. The β-gra matrix was positively correlated with the distance. This research revealed that the dry gradient changes the ecosystem of a tropical reservoir, principally by the turnover of the species and the abundance gradient. / O reservatório de Santa Cruz sofreu a interferência na redução do nível de chuvas de 2010 a 2014, onde os valores de precipitação foram inferiores ao nível médio da região, variando de 473 mm a 0 mm, resultando na redução progressiva do volume do reservatório reduzindo assim de 94% em até 41,9%, com isso, o objetivo da pesquisa foi: (1) Testar o efeito da redução do nível de água do reservatório, ocasionado pela diminuição da pluviosidade, sobre a diversidade beta (2) Investigar padrões espaciais e temporais de diversidade beta das assembleias usando índices de dissimilaridade baseados em incidência (β-sor) e abundancia (β-bray) (3) Investigar a importância dos componentes de turnover (β-sim) e aninhamento (β-sne) nas dissimilaridades de Sorensen (4) Investigar a importância dos componentes de gradiente (β-gra) e balanço (β-bal) na dissimilaridade de Bray-Curtis (5) Avaliar as relações entre as medidas e componentes de dissimilaridade e os gradientes de seca (redução do volume da água e da chuva mensal) e longitudinal (gradiente barragem-rio), onde foram foram calculadas as dissimilaridade de Sorensen e assim particionada em componentes de turnorver e aninhamento, e também a dissimilaridade de Bray-Curtis particionada em componentes de balanço e gradiente. Para avaliar as correlações entre as matrizes de dissimilaridade e o gradiente barragem rio com os gradientes de seca, foi feitas regressões múltiplas em matrizes de distâncias. O valor médio da dissimilaridade de β-sor foi de 0,44± 0,15 variando de 0 à 1 .Os valores de β-sim explicou 56% de β-sor (p=0,001) enquanto o de β-sne 1,4% (p=0,01). O valor médio da dissimilaridade de Bray Curtis foi de 0,70± 0,17, variando de 0,09 à 1, O valor de β-bal explicou 12% (p=0,01), enquanto o valor de B-gra explicou 14% (p=0,01). A matriz β-sor foi correlacionada negativamente com a pluviosidade, no entanto a mesma foi correlacionada positivamente com o volume do reservatório. A matriz β-sim foi correlacionada negativamente com a pluviosidade e com o volume do reservatório, enquanto a mesma foi correlacionada positivamente com a distância dos pontos. A matriz β-sne foi correlacionada positivamente apenas com a matriz de distância dos pontos. A matriz β-bray foi correlacionada positivamente com a distância dos pontos e volume do reservatório. A matriz β-bal foi correlacionada negativamente com a distância dos pontos e com a pluviosidade, enquanto a mesma foi positivamente correlacionada com o volume do reservatório A matriz β-gra foi correlacionada positivamente com a distância. A presente pesquisa evidenciou que gradiente de seca altera o ecossistema de um reservatório tropical, principalmente por turnorver de espécies e gradiente de abundancia