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The aim of this study was to map land cover and analyze the metrics of landscape fragmentation to identify state and pressure indicators to be used in Model Pressure-State-Response (PSR) to the upper São Bartolomeu watershed. This model is based on a conceptual framework that addresses environmental problems according to their causality. Through the history of use and occupation of the basin and interpretation of landscape fragmentation metrics was possible to identify the push factors and the current state of the landscape. Fragmentation metrics used are divided into: form; edge; size and density; and area. The natural vegetation was divided in forestry (8.0% of the study area), savanna (23.2%) and Campestre (16.4%) formations. Anthropogenic coverage was divided into Agropastoril (21.7%), Central Pivot (0.1%), Forestry (1.2%) and Constructed Area (26.9%). Water bodies cover 2.7% of the area. The metrics indicated that the forest formation is more fragmented and have more complex forms. Already savanna types showed the greatest variation to fragment size. Most of the remaining fragments of native vegetation are pressured by the matrix due to the accelerated process of land occupation in your surroundings, not always planned and organized. The analysis and interpretation of metrics within the context of PSR model generated for the upper São Bartolomeu watershed may substantiate the need for an integrated landscape analysis for environmental planning., O objetivo do presente estudo foi mapear a cobertura da terra e analisar as métricas de fragmentação da paisagem para identifi car os indicadores de pressão e estado a serem usados no Modelo Pressão-Estado-Resposta (PER) para a bacia hidrográfi ca do alto São Bartolomeu. Esse modelo fundamenta-se em um marco conceitual que aborda os problemas ambientais segundo sua relação de causalidade. Através do histórico de uso e ocupação desta bacia e a interpretação das métricas de fragmentação da paisagem foi possível identifi car os fatores de pressão e o estado atual da paisagem. As métricas de fragmentação utilizadas se dividem em: métricas de forma; borda; tamanho, densidade e área. A vegetação natural foi dividida nas formações Florestal (8,0% da área de estudo), Savânica (23,2%) e Campestre (16,4%). A cobertura antrópica foi dividida em Agropastoril (21,7%), Pivô Central (0,1%), Refl orestamento (1,2%) e Área Construída (26,9%). Os corpos d’água cobrem 2,7% da área. As métricas indicaram que a formação fl orestal é a mais fragmentada e com formas mais complexas entre as classes mapeadas. Já a formação savânica apresentou a maior variação em relação ao tamanho de fragmentos. A maioria dos fragmentos remanescentes de vegetação nativa encontram-se pressionados pela matriz em função do acelerado processo de ocupação do solo em seu entorno, nem sempre planejado e organizado. A análise e interpretação das métricas dentro do contexto do modelo PER geradas para a bacia do alto São Bartolomeu podem fundamentar a necessidade de uma análise integrada da paisagem para o planejamento ambiental.

The molasses grass, an exotic grass, is known as a major invasive species in the Cerrado of Brazil and has become a big problem for the preservation of native vegetation.. It was done a detailed search in the specialized literature on studies about M. minutifl ora in order to assemble a database with the registration of its occurrence in Brazilian territory and the studies about different characteristics of the molasses grass. Searches were conducted using online platforms of searching for articles, thesis and dissertations in order to systematize a spreadsheet with basic information about the studies. The studies were separated into categories, they are: biology of the species, ecology of the species, forage, biological invasion, management, and others. The Argis software, version 9.3 was used to illustrate in the map of Brazil the studies conducted about molasses grass. About 127 works were found in the literature (from 1947 to 2012), being 16 about management, 25 about the biology of the species, 36 about the ecology of the species, 48 about biological invasion, 44 about forage and one related to another theme (medicinal plant). Through these studies it was possible to observe the main researches conducted and other issues addressed to identify the range of molasses grass in Brazilian territory., A gramínea exótica capim-gordura é conhecida como uma das principais espécies invasoras do Cerrado e tem se tornado um grande problema para a preservação da vegetação nativa. Com o objetivo de montar um banco de dados com o registro das áreas de alcance dessa gramínea no Brasil e com os principais estudos sobre as características do capim-gordura foi realizado um levantamento na literatura dos trabalhos sobre M.minutifl ora no âmbito nacional. As buscas foram realizadas em plataformas especializadas online de busca de artigos, teses e dissertações. Os trabalhos foram separados em categorias, são elas: biologia da espécie, ecologia, forragem, manejo, invasão biológica e outros. Para ilustrar no mapa do Brasil os locais de alcance do capim gordura foi elaborado um mapa através do software Argis, versão 9.3. Foram encontrados no período entre 1947 e 2012, 127 trabalhos feitos no Brasil que retratavam de alguma forma o capim-gordura no Brasil, sendo 16 sobre manejo, 25 de biologia, 36 de ecologia, 48 de invasão biológica, 44 de forragem e 1 relacionado a outro tema (planta medicinal). Através desses trabalhos foi possível observar a quantidade e a evolução dos estudos e assuntos abordados de acordo com a realidade da época, identifi car o alcance do capimgordura no território brasileiro e perceber o impacto da gramínea no território nacional.

The effects of human-induced disturbances are of special concern due to the result of loss of biodiversity and degradation of some ecosystem services. A typical example of cumulative anthropogenic impact occurs in tropical savannas, especially in areas that are burned or logged and then used for livestock grazing. Some African grasses introduced in the Brazilian savannas for cattle feeding became invasive, with Melinis minutifl ora being the most common example widely spread all over the region. The presence of this invasive grass is almost certain in most Conservation Units established in the Cerrado region, turning to be fundamental to look for effective treatments to reduce its coverage. The objective of this study was to evaluate the costs and effi ciency of seven methods for molasses grass management proposed in the literature. The cost (based on a hectare of land/year) of each method was calculated taking into account materials, tools and labor. Due to the high regenerative capability of molasses grass a monitoring program of at least two to three years is necessary to reduce its biomass. Therefore, the comparative analyses of cost and viability of the methods indicated that to controlling molasses grass the best benefi t/cost value for large areas was the coupling of integrated control method and annual cutting with the option of renting a microtractor. The mugging method showed to be economically viable only for small areas. Overall, the management cost showed to be relatively low compared with the potential negative impact of the molasses grass on the relationship between the Cerrado ecosystem functioning and its biodiversity fundamental to maintain several ecosystem services., As espécies invasoras oferecem grandes riscos à biodiversidade e ao funcionamento de um ecossistema, pois, são agressivas e competitivas em relação à vegetação natural, podendo levar a uma perda local de biodiversidade, e, em casos extremos, ocasionar a extinção de determinadas espécies. Em Unidades de Conservação do Cerrado, criadas com o intuito de proteger a biodiversidade nativa, a presença do capim-gordura é quase certa, portanto é fundamental a busca por manejos efi cientes que o controlem ou amenizem seu impacto. Foram analisados os custos anuais e a efi ciência de sete técnicas de manejo previamente propostas na literatura. Os custos foram contabilizados para um hectare e são respectivamente: R$1.723,11; R$10.448,23 com aquisição de micro trator ou R$548,23 com aluguel de maquinário, R$713,40; R$1.151,20; R$758,40; R$1.211,20; R$29.813,40 e R$170.373,40. As técnicas mais efi cientes no controle do capim-gordura foram, na sequência: manejo integrado, corte anual, abafamento, corte raso aplicado duas vezes e corte raso aplicado duas vezes com revolvimento de solo. Somente manejo integrado utiliza o auxilio de herbicida. Os manejos que apresentam cortes da biomassa aérea do capim-gordura são efi cientes porque evitam a recarga do banco de sementes do solo, impedindo, portanto uma etapa do ciclo de vida da gramínea, difi cultando o recrutamento de novas plântulas e favorecendo o brotamento de gramíneas nativas. O controle por abafamento não é recomendado para grandes áreas, pois, apesar de ser efi ciente é bastante oneroso. Já o manejo integrado são recomendados para grandes áreas, assim como o auxílio de micro tratores nas etapas de corte e o revolvimento do solo, por ser uma solução mais rentável economicamente. O controle do capim-gordura é extremamente relevante e tem um custo barato quando comparado com os danos ambientais consequentes do manejo e da ação da invasora no ecossistema. Estudos como este se mostram necessários visando balancear o custo do manejo, dos impactos e dos benefícios ambientais.&nbsp

High δ13C in human tissues in Brazil indicate high consumption of C4-based sources due to the consumption of highly processed food and animal protein. The significant positive correlation between the human developed index (HDI) developed by the United Nations Development Program, and fingernail δ13C at the county level proved to be useful as a new proxy in tracking human nutrition. Regions with higher HDI are those with higher consumption of highly processed food.

Spatial patterns of stable isotope ratios can be represented in spatial models called isoscapes, and have been widely used to track biogeochemical processes in natural and anthropic systems. Isoscapes have the potential to improve isotope dissemination and interpretation of spatial patterns, increase scientific results appropriation by non-specialists and improve natural resource management. However, the isoscape approach has not commonly been used in studies performed in the Brazilian context. Isoscapes with oxygen, hydrogen, nitrogen and carbon stable isotopes contribute in areas such as animal migration, forensics, hydrology, and studies on population, community and ecosystem level, among others. Here, we show the well-known global use and applications of isoscapes in different studies worldwide as a background to point out the potential for more Brazilian researchers to employ this approach in their studies, taking advantage of existing methods and filling spatial and methodological gaps. The incorporation of isoscapes may broaden the understanding of mechanisms and processes of major biogeochemical cycles in Brazil, assist in solving crimes, track illicit drug origins, help to detect wild animal trafficking, and increase Brazilian knowledge about the hydrological cycle and animal migration patterns in the Neotropics. Resumo Padrões de distribuição espacial de isótopos estáveis podem ser apresentados em mapas chamados de isoscapes e têm sido amplamente utilizados para rastrear processos biogeoquímicos em sistemas naturais e antrópicos. Isoscapes têm o potencial de melhorar a disseminação e interpretação dos padrões espaciais de isótopos estáveis, aumentar a apropriação de resultados científicos por não-especialistas e melhorar a gestão de recursos naturais. No entanto, a abordagem de isoscape não tem sido comumente usada em estudos realizados no Brasil. Isoscapes de isótopos estáveis de oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e carbono contribuem em áreas como migração animal, ciência forense, estudos hidrológicos e ecológicos a nível de população, comunidade e ecossistema, entre outros. Aqui nós mostramos uma revisão sobre o uso e as aplicações de isoscapes em diferentes estudos em todo o mundo. Também apontamos uma forma de mais pesquisadores brasileiros empregarem essa abordagem em seus estudos, aproveitando os métodos existentes e preenchendo lacunas espaciais e metodológicas. A incorporação de isoscapes pode ampliar o entendimento dos mecanismos e processos dos ciclos biogeoquímicos no Brasil, auxiliar na resolução de crimes, tráfico de drogas ilícitas e de animais silvestres e aumentar o conhecimento brasileiro sobre o ciclo hidrológico e os padrões de migração animal nos neotrópicos.

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Resumo A urbanização tem ocasionado o lançamento de volumes significativos de efluentes domésticos parcialmente tratados nos corpos hídricos brasileiros causando diversos prejuízos ecológicos para estes ecossistemas. Para avaliar a integridade ecológica de riachos na região de Cerrado do Brasil Central foram selecionados quatro pontos de coleta, considerando o nível de influência antrópica ao qual estão submetidos. Foram analisados parâmetros físicos e químicos da água, o uso da paisagem e a comunidade de macroinvetebrados bentônicos. As coletas foram realizadas em julho de 2015 e foram mensuradas "in situ" as variáveis condutividade elétrica, temperatura da água, pH, oxigênio dissolvido, turbidez, largura e comprimento do riacho e velocidade da correnteza. Em seguida, foram coletadas amostras para o seston, perifíton, macroinvertebrados bentônicos e sedimento depositado. O ponto "Referência" apresentou menor abundância de larvas de Chironomus (Chironomidae: Diptera) e maior riqueza taxonômica, além de maior abundância dos grupos taxonômicos Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera, mostrando ser o sistema mais íntegro dentre os analisados. A sub-bacia delimitada a partir desse ponto mostrou uma maior porcentagem de áreas com vegetação nativa (51%). Os pontos com presença de efluentes domésticos ("ETE" e "Jusante") por sua vez, apresentaram valores mais elevados de condutividade elétrica, turbidez, maior abundância de larvas de Chironomus e menor riqueza de táxons, mostrando elevado impacto em função das atividades antrópicas. A avaliação rápida realizada com a composição da comunidade bentônica e as variáveis físicas e químicas da água foi suficiente na identificação das alterações na integridade ecológica causadas pela influência antrópica na bacia hidrográfica do rio Corumbá. Abstract A major consequence of urbanization in Brazil is the production of large amounts of partially treated domestic effluents dumped into rivers, causing ecological damage to aquatic ecosystems. In order to assess the ecological integrity of urban streams in the Cerrado region of Central Brazil, this study selected four sampling points, based upon the level of human influence to which they are submitted, and the physical and chemical parameters of water, land-use map and benthic macroinvertebrates were analyzed. Samples were collected in July 2015, and electrical conductivity, water temperature, pH, dissolved oxygen, turbidity, stream width and length and current velocity were measured in situ. Samples of seston, periphyton, benthic macroinvertebrates and deposited sediment were collected soon after. The "Reference" sample point showed a lower abundance of Chironomus larvae (Chironomidae: Diptera), and greater taxonomic richness and greater abundance of taxonomic groups Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera, proving to be the most undamaged ecosystem. The sub-basin delimited to this point showed a higher percentage of remaining native areas (51%). Sample points where domestic effluents were present ("ETE" and "Jusante") showed higher values of electrical conductivity, turbidity, greater abundance of Chironomus larvae and a low richness, showing high impact due to urban activities. A rapid assessment of the composition of the benthic community and the physical and chemical variables of the water was sufficient to identify the changes in the ecological integrity caused by human influence in the watershed of the Corumbá River.

Naturally occurring stable isotope ratios can be a powerful tool in studies of animal nutrition, provided that the assumptions required for dietary reconstruction are validated by studies such as the one presented here. The objective of this study was to document the magnitude of isotopic fractionation between swine diet and their different tissues. For this, the isotopic ratios of carbon and nitrogen of the diet and selected tissues (hair, nail, liver, muscle, fat and cartilage) were determined. The delta13C and delta15N of the diet were -15.9‰ and 1.3‰, respectively, and all delta15N of swine tissues were 2.2 to 3.0‰ enriched in 15N in relation to the diet. Little variation in delta15N occurred among tissues, with exception to liver that was less enriched in 15N than the nail. Nail and hair presented no 13C enrichment relative to diet. Cartilage was ~1.0‰ enriched in 13C as compared to diet. Liver and muscle were on average 2.1‰ more depleted in 13C in relation to diet as well as fat tissues. Some of the C and N isotope ratios of swine tissues differed in organs, but the isotopic fractionation trends among tissues appears to be similar to other mammals. Therefore our data provide a good baseline to interpret stable isotope patterns in domestic mammals (such as swine) in controlled or semi-controlled experiments. O uso da abundância natural de isótopos estáveis pode ser uma ferramenta útil em estudos de nutrição animal, de forma que a base necessária para a reconstrução da dieta alimentar pode ser validada a partir de estudos como o apresentado aqui. O objetivo deste estudo foi documentar a magnitude do fracionamento isotópico entre a dieta e os tecidos de porcos domésticos. Para tanto, foram determinadas as razões isotópicas de carbono e nitrogênio de alguns tecidos selecionados (pêlo, unha, fígado, músculo, gordura e cartilagem). Os valores de delta13C e delta15N da ração fornecida foram -15,9‰ e 1,3‰, respectivamente. O delta15N desses tecidos ficou entre 2,2 e 3,0‰ mais enriquecido do que a dieta. Pouca variação no delta15N ocorreu entre os tecidos analisados, exceto o fígado que foi significativamente menos enriquecido em 15N do que a unha. A unha e o pêlo não apresentaram enriquecimento em 13C em relação à ração, enquanto a cartilagem ficou ~1‰ mais enriquecida. Os tecidos de fígado e músculo foram, em média, 2,1‰ mais leve em 13C em relação à dieta, assim como o tecido adiposo. Várias das razões isotópicas dos tecidos dos porcos diferiram, mas as tendências no fracionamento isotópico entre os tecidos foram similares ao encontrado em outros mamíferos. Portanto as diferenças encontradas no fracionamento isotópico podem servir de base para a interpretação de padrões isotópicos em animais domésticos oriundos de experimentos controlados ou semi-controlados.

Naturally occurring stable isotope ratios can be a powerful tool in studies of animal nutrition, provided that the assumptions required for dietary reconstruction are validated by studies such as the one presented here. The objective of this study was to document the magnitude of isotopic fractionation between swine diet and their different tissues. For this, the isotopic ratios of carbon and nitrogen of the diet and selected tissues (hair, nail, liver, muscle, fat and cartilage) were determined. The delta13C and delta15N of the diet were -15.9‰ and 1.3‰, respectively, and all delta15N of swine tissues were 2.2 to 3.0‰ enriched in 15N in relation to the diet. Little variation in delta15N occurred among tissues, with exception to liver that was less enriched in 15N than the nail. Nail and hair presented no 13C enrichment relative to diet. Cartilage was ~1.0‰ enriched in 13C as compared to diet. Liver and muscle were on average 2.1‰ more depleted in 13C in relation to diet as well as fat tissues. Some of the C and N isotope ratios of swine tissues differed in organs, but the isotopic fractionation trends among tissues appears to be similar to other mammals. Therefore our data provide a good baseline to interpret stable isotope patterns in domestic mammals (such as swine) in controlled or semi-controlled experiments.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2022. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O processo de formação de solos é fundamental para a dinâmica de matéria orgânica nos ecossistemas. As principais propriedades fisico-químicas dos solos possuem relação direta com a rocha original, que impactará na textura, e, por conseguinte, na mineralogia do solo, com o regime climático, que causará o processo de intemperismo, e com o relevo, que acomoda o produto do intemperismo e define o grau de desenvolvimento do solo. A mineralogia do solo desempenha certa influência na dinâmica da matéria orgânica do solo, já que, por meio das propriedades físico-químicas dos minerais, auxilia na estabilização da matéria orgânica. Cada tipo de solo possui uma gama de minerais diferentes, e cada mineral interage de forma diferente com a matéria orgânica. A relação entre solo e paisagem é íntima, pois o solo molda a paisagem diretamente ou indiretamente, enquanto que a paisagem, por meio do relevo, é responsável por acomodar e movimentar o solo, ditando diferentes propriedades em solos de uma mesma paisagem. Desta forma, estudar o solo por meio da relação solo-paisagem significa estudar a relação entre a mineralogia e dinâmica da matéria orgânica do solo. Foi utilizado como modelo de estudo uma topossequência de aproximadamente 1.400 km2, com solos coletados em duas profundidades diferentes em pontos de altitude entre 20-1280 metros, localizada no estado brasileiro do Rio Grande do Sul, com o objetivo de estudar a relação solo-paisagem para os solos desse estado. Para tanto, foram efetuadas análises isotópicas e susceptibilidade magnética com amostras de diversos pontos do estado, comparando esses resultados atuais com resultados já obtidos e publicados utilizando dessas mesmas amostras. Foram encontrados valores de 15N entre 3,2 e 7,3‰ e 6,3 e 9,2‰, nas vegetações de estepe e floresta no intervalo de 0-5cm, respectivamente, e entre 5,5 e 9,3‰ e 6,8 e 9,4‰, nas vegetações de estepe e floresta no intervalo de referente ao horizonte A, respectivamente. Os valores de da razão C/N estiveram entre 11,7 e 13,8 e 9,1 e 13,5 nas vegetações de estepe e floresta no intervalo de 0-5cm, respectivamente, e entre 10,1 e 14,1 e 8,6 e 12,8 nas vegetações de estepe e floresta no intervalo do horizonte A, respectivamente, indicando que há uma mineralização da matéria orgânica. A suscetibilidade magnética foi bem variável, mas com os maiores valores estando presentes nos solos com uma maior quantidade de óxidos ferrosos no solo. O 15N também foi mais alto nos pontos em que haviam mais óxidos ferrosos no solo, indicando que esses óxidos impactam na estabilização da matéria orgânica do solo. Por fim, foi observado uma relação positiva entre a suscetibilidade magnética e a análise isotópica, com os pontos de alta sendo os mesmos tanto no 15N quando no magnetismo em baixa frequência, um indicativo que esta relação pode ser usada como um proxy da dinâmica da matéria orgânica desses solos. The process of soil formation is fundamental to the dynamics of organic matter in ecosystems. The main physicochemical properties of soils are directly related to the parent rock, which influences the texture and thus the mineralogy of the soil, to the climate, which causes the weathering process, and to the relief, which absorbs the weathering product and determines the degree of soil development. The mineralogy of the soil has some influence on the dynamics of the organic matter in the soil, as it contributes to the stabilization of the organic matter through the physicochemical properties of the minerals. Each soil type has a number of different minerals, and each mineral interacts differently with the organic matter. The relationship between soil and landscape is close because soil shapes the landscape directly or indirectly, while the landscape is responsible for the absorption and movement of soil through relief and prescribes different properties to soils in the same landscape. Thus, studying soil through the relationship between soil and landscape means studying the relationship between soil mineralogy and organic matter dynamics. A topossequence of about 1400 km2 with soils collected at two different depths at elevations ranging from 20 to 1280 meters was used as a study model in the Brazilian state of Rio Grande do Sul to investigate the relationship between soil and landscape for the soils of this state. For this purpose, isotopic analyzes and magnetic susceptibility were performed with samples from different points of the state and the current results were compared with previously obtained and published results with the same samples. The 15N values were between 3.2 and 7.3‰ and 6.3 and 9.2‰ in the steppe vegetation and forest at 0-5cm, respectively, and between 5.5 and 9.3‰ and 6.8 and 9.4‰ in the steppe vegetation and forest at the A horizon, respectively. The C/N ratio values were between 11.7 and 13.8 and 9.1 and 13.5 in the steppe and forest vegetations at the 0-5cm interval, respectively, and between 10.1 and 14.1 and 8.6 and 12.8 in the steppe and forest vegetations at the A horizon interval, respectively, indicating that there is mineralization of organic material and a high amount of available N in the soil. Magnetic susceptibility was quite variable, with the highest values found in the soils with a higher percentage of iron oxides in the soil. The 15N value was also higher in the places where there were more iron oxides in the soil, suggesting that these oxides affect the stabilization of organic matter in the soil. Finally, a positive relationship was observed between magnetic susceptibility and isotopic analysis, with high points being the same for both 15N and low frequency magnetism, suggesting that magnetic susceptibility can be used as a proxy for the organic matter dynamics of these soils.

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O solo é o compartimento que suporta grande parte das espécies de animais e vegetais do planeta, sendo um importante elemento na avaliação das mudanças da cobertura da terra, pois se relaciona com a litosfera, biosfera, hidrosfera e atmosfera, sendo essencial para a dinâmica dos ecossistemas. Entre os ecossistemas terrestres, o solo é o compartimento com o maior estoque de carbono, tendo em torno 1.500 Pg C de carbono orgânico e 1.000 Pg C de carbono mineral. As razões isotópicas de carbono (δ 13C) são uma importante ferramenta na avaliação das atividades humanas sobre os ecossistemas, e têm sido aplicadas em diversos contextos ambientais. O δ 13C no solo é controlado pelo clima, mas também pode ser influenciado por outras variáveis ambientais em escalas mais refinadas, como topografia, atributos do solos e vegetação. Mapear a variabilidade do δ 13C no solo através de modelos espaciais isotópicos (isoscapes) possibilita um melhor entendimento dos processos biogeoquímicos que influenciam as variações isotópicas no sistema solo- vegetação. O objetivo desta tese foi identificar as variáveis que influenciam a variação do δ 13C no solo e elaborar modelos espaciais em diferentes escalas no âmbito do território brasileiro baseado em análise de regressão linear múltipla. Para isso, foram utilizados dados compilados da literatura e novos dados coletados em campo com medições do δ 13C em solos com profundidade de até 20 cm, e um conjunto de variáveis ambientais com informações do clima, topografia, atributos do solo e vegetação. Na escala do bioma Cerrado, a variação do δ 13C no solo foi explicada por variáveis climáticas, atributos do solo, vegetação a altitude (R2 = 0,76). O modelo de isoscapes de δ 13C no solo apresentou uma amplitude entre -29‰ e -13‰, com os maiores valores estimados localizados na região sul. Os resultados preencheram lacunas existentes e forneceram maiores detalhes dos aspectos locais sobre a dinâmica do carbono no Cerrado. Na escala do território nacional, abrangendo todos os biomas, variáveis climáticas, do solo e da vegetação explicaram a variação espacial do δ 13C no solo (R2 = 0,63). O modelo isotópico espacial de δ 13C no solo apresentou uma faixa de valores entre -30‰ e -13‰, com os maiores valores estimados na região sudeste e os menores valores na região noroeste. Além disso, os resultados apontaram padrões regionais na distribuição espacial do δ 13C no solo em um nível de detalhamento mais refinado em relação ao modelos existentes para a região. Na Serra da Canastra (MG), o ajuste identificou que atributos pedológicos e índice de vegetação explicam a variação do δ 13C no solo (R2 = 0,62). O modelo estimado de δ 13C no solo apresentou valores entre -22‰ e -10‰. A distância não significativa entre a linha de regressão e a linha 1:1 apontou que o modelo estimado ainda não pode ser validado, mas a relação significativa entre os valores de δ 13C no solo observados e estimados indica potencial da aplicação da abordagem. Nas escalas do Cerrado e nacional, os modelos conseguiram identificar as alterações antrópicas mais consolidadas. Porém, tem-se o desafio de incorporar dados antrópicos, como o δ 13C em solos sob manejo (pastagens e áreas agrícolas consolidadas), para refinar os resultados das interações entre ambiente natural e antrópico. Para estudos detalhados, as amostragens devem possibilitar a elaboração de modelos interpolados das variáveis preditoras que alimentam os modelos de isoscapes. Os resultados apresentados nesta tese podem auxiliar em futuros estudos ecológicos e investigações forenses. The soil is the compartment that supports a large part of the animal and plant species on the planet. It is an important element in evaluating land cover changes, as it relates to the lithosphere, biosphere, hydrosphere, and atmosphere, essential for ecosystems' dynamics. The soil has the most extensive carbon stock among terrestrial ecosystems, having around 1,500 Pg C of organic carbon and 1,000 Pg C of mineral carbon. Carbon isotope ratios (δ 13C) are essential in assessing human activities on ecosystems and have been applied in various environmental contexts. The soil δ 13C is controlled by climate, but other environmental variables at finer scales can also be influenced, such as topography, soil attributes, and vegetation. Mapping the variability of soil δ 13C using spatial isotopic models (isoscapes) enables a better understanding of the biogeochemical processes that influence isotopic variations in the soil-vegetation system. The objective of this thesis was to identify the variables that influence the variation of soil δ 13C and elaborate spatial models at different scales within the Brazilian territory based on multiple linear regression analysis. For this, used data compiled from the literature and new data collected in the field with measurements of soil δ 13C with depth up to 20 cm, and a set of environmental variables with information of climate, topography, soil attributes, and vegetation. At the scale of the Cerrado biome, the variation of soil δ 13C was explained by climate variables, soil attributes, vegetation, to altitude (R2 = 0.76). The isoscape model of soil δ 13C showed a range between -29‰ and -13‰, with the highest estimated values in the southern region. The results filled existing gaps and provided greater details of local aspects of carbon dynamics in the Cerrado. At the scale of the national territory, covering all biomes, climate, soil, and vegetation variables explained the spatial variation of soil δ 13C (R2 = 0.63). The spatial isotopic model of soil δ 13C showed a range of values between -30‰ and -13‰, with the highest estimated values in the southeastern region and the lowest values in the northwestern region. Furthermore, the results pointed out regional patterns in the spatial distribution of soil δ 13C at a more refined level of detail than existing models for the region. In Serra da Canastra (MG), the fit identified that pedological attributes and vegetation index explain the variation of soil δ 13C (R2 = 0.62). The estimated model of soil δ 13C presented values between -22‰ and -10‰. The non-significant distance between the regression line and the 1:1 line pointed out that it cannot validate the estimated model yet. Still, the significant relationship between the observed and estimated soil δ 13C values indicates the potential of applying the approach. At the Cerrado and national scales, the models were able to identify the most consolidated anthropogenic changes. However, the challenge of incorporating anthropic data, such as soil δ 13C under management (pastures and consolidated agricultural areas), is to refine the results of the interactions between natural and anthropic environments. For detailed studies, sampling should enable elaborating interpolated models of the predictor variables that feed the isoscape models. The results presented in this thesis may assist in future ecological studies and forensic investigations.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2021. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). As atividades humanas têm contribuído para o aumento da quantidade de nitrogênio (N) e fósforo (P) que entram na atmosfera e podem ser depositados em ecossistemas terrestres, impactando comunidades biológicas e processos ecossistêmicos. Na fronteira da expansão agropecuária, atividade que pode contribuir para emissões de N reativo, o bioma Cerrado está entre os hotspots de biodiversidade que poderão receber mais que o dobro de N via deposição nas próximas décadas. Em seus solos altamente intemperizados, experimentos de longo prazo vêm mostrando que a adição de N, P e a aplicação de calagem, pode impactar a estrutura e diversidade de plantas, a qualidade da matéria orgânica, a diversidade microbiana e o processo de decomposição da serapilheira. Tudo isso pode refletir em impactos ao longo da teia alimentar do solo, mas o conhecimento taxonômico e ecológico dos táxons que habitam o solo ainda é limitado. Entre os grupos mais onipresentes do solo, os colêmbolos (Collembola) integram a mesofauna e interagem troficamente com a microbiota, influenciando no processo de decomposição da matéria orgânica. Respondendo a alterações no habitat, nas propriedades do solo e na qualidade e disponibilidade de recursos, os colêmbolos também podem ser potenciais indicadores ecológicos. Nesse sentido, a presente tese avaliou a resposta taxonômica, funcional e trófica da fauna de colêmbolos epigéicos à adição de nutrientes (N, P, N+P e calagem), analisando como esse contexto afeta o processo de decomposição mediado pela mesofauna do solo em um cerrado do Brasil Central. A entrada desses nutrientes no sistema não afetou a riqueza e diversidade de colêmbolos, mas sim sua estrutura taxonômica e funcional, além de ter alterado o nicho trófico das comunidades locais e a atuação da mesofauna na decomposição da serapilheira. O legado da adição de N e P parece reduzir a diversidade de recursos que os colêmbolos acessam, resultando na redução da largura do nicho trófico das comunidades locais. Esses nutrientes também tendem a afetar negativamente a taxa de decomposição da serapilheira mediada pela mesofauna do solo, mas, quando em conjunto (N+P) estimulam significativamente a atuação da mesofauna no processo, acelerando a taxa. O efeito conjunto de N e P, assim como o da calagem, pode perdurar a longo prazo e afetar a estrutura taxonômica da fauna de colêmbolos. Esse efeito parece estar principalmente ligado a alteração no pH do solo, que, quando elevado, pode afetar negativamente a atividade dos colêmbolos, evento que acompanha um declínio significativo da biomassa microbiana do solo. No curto prazo, a calagem foi capaz de alterar a média de atributos morfológicos e sensoriais ligados a preferência de habitat e de defesa dos colêmbolos contra predadores. Além disso, as comunidades de colêmbolos sob efeito da calagem e da adição de N+P tiveram seu nicho trófico deslocado, indicando um acesso maior de fontes C4 em relação ao controle. O efeito gerado pela adição de nutrientes em fatores do solo, da matéria orgânica e da biomassa microbiana também pode afetar os processos de montagem da comunidade de colêmbolos. O P do solo, por exemplo, parece afetar processos ou recursos que filtram alguns atributos funcionais que, convergem a curto prazo, mas que passam a divergir no longo prazo. Desta forma, a tese demonstrou que os colêmbolos epigéicos podem responder de diversas maneiras a entrada de nutrientes e seu efeito em fatores abióticos e bióticos do solo. Isso não só contribui para compreendermos melhor os fatores que estruturam sua comunidade, mas também revelam que alguns aspectos ecológicos dos colêmbolos podem servir como indicadores de distúrbio que impactem esses fatores. Human activities have contributed to the increase in nitrogen (N) and phosphorus (P) that enter the atmosphere and are then deposited on terrestrial ecosystems, impacting both the biological communities and ecosystem processes. At the frontier of agricultural expansion, an activity that contributes to reactive N emissions, the Central Brazilian savannas (the Cerrado) is among the biodiversity hotspots that might receive more than twice as much N via deposition in the coming decades. In highly weathered soils of the Cerrado, long-term experiments have shown that the addition of N, P, and liming impacts the structure and diversity of plants, organic matter quality, microbial diversity, and litter decomposition rates. All this may impact the soil food web, but taxonomic and ecological knowledge of their taxa is still constrained. Among the most ubiquitous soil biota, collembolans (Collembola) integrate the mesofauna and interact trophically with the microbiota, influencing litter decomposition. Because collembolans respond to changes in habitat, soil properties, and resource quality and availability, they can also be potential ecological indicators. In this sense, the present thesis evaluated taxonomic, functional, and trophic response of epigeic collembolans to nutrient addition (N, P, N+P, and liming), analyzing the effect of this for its performance together with soil mesofauna in the litter decomposition in the Central Brazilian savannas. The input of these nutrients into the system does not affect collembolan richness and diversity, but rather their taxonomic and functional structure, besides altering the assemblages’ trophic niche and their action with mesofauna in the litter decomposition. The legacy of N and P addition seems to reduce the diversity of resources that are accessed by collembolans, resulting in a reduction of the trophic niche width of local assemblages. These nutrients also tend to negatively affect litter decomposition rates mediated by the mesofauna, but when together (N+P) significantly stimulate the faunal action accelerating the decomposition rate. The effect of N+P, as well as liming, can last long-term and affect the taxonomic structure of collembolans. This effect seems to be mainly linked to increases in soil pH that can negatively affect the collembolan activity, an event that follows a significant decline in soil microbial biomass. In the short term, liming can alter the mean of morphological and sensory traits linked to habitat preference and defense against predators, as well as displace the collembolan trophic niche, indicating major access to C4 sources compared to the control plot. The effect from nutrient addition in the soil, organic matter, and microbial factors can affect the assembly processes of the collembolan community. Soil P, for example, seems to affect processes or resources that filter out some functional traits that converge in the short term, but that became divergent in the long term. Therefore, the thesis demonstrated that epigeic collembolan could respond in several ways to the nutrient input and its effect on the soil, organic matter, and microbial factors. This not only contributes to better understanding the factors that structure their community but also reveal that some ecological aspects of collembolans can serve as indicators of disturbance that impact these factors.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Isótopos estáveis de carbono (δ 13C) e nitrogênio (δ 15N) têm sido usados para avaliar a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS), que é essencial para o funcionamento dos ecossistemas. Essa dinâmica é condicionada principalmente por fatores climáticos e edáficos. Caatinga, Cerrado e Pantanal formam um gradiente edáfico-climático de leste a oeste do Brasil. São ambientes complexos e heterogêneos, cujos processos que determinam a dinâmica de δ 13C e δ 15N no solo ainda não estão claros. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os aspectos da paisagem que controlam δ 13C e δ 15N do solo ao longo do gradiente edafo-climático Caatinga-Cerrado-Pantanal e em suas zonas de transição. A relação dos isótopos com o clima no Brasil foi realizada através de dados publicados na literatura. Posteriormente, foram coletadas 172 amostras de solos até 20 cm de profundidade ao longo do gradiente edáfico- climático Caatinga-Cerrado-Pantanal. Foram avaliadas as variáveis que controlam a MOS na Caatinga e verificadas as diferenças entre as porções norte e sul do Pantanal. Por fim, foi avaliada a dinâmica da MOS ao longo de todo o gradiente. Os resultados mostraram transições suaves ao longo do gradiente, em que o δ 13C do solo diminui da Caatinga em direção ao Pantanal e o δ 15N aumenta na mesma direção. O clima foi o principal determinante da distribuição de δ 13C e δ 15N no solo no Brasil (R2 =0,61). Entretanto, aspectos do solo na Caatinga, razão C/N e argila, e aspectos da vegetação no Pantanal, NDVI, são importantes reguladores da dinâmica de C e N do solo em escalas locais. Precipitação, temperatura, razão C/N e NDVI foram as variáveis mais significativas na determinação dos valores de δ 13C e δ 15N do solo ao longo do gradiente edafo-climático Caatinga-Cerrado-Pantanal. Portanto, o clima é o principal controlador da distribuição de δ 13C e δ 15N no solo ao longo do gradiente edafo- climático Caatinga-Cerrado-Pantanal. Stable isotopes of carbon (δ 13C) and nitrogen (δ 15N) have been used to assess the dynamics of soil organic matter (SOM), which is essential for the functioning of ecosystems. The SOM dynamic is conditioned mainly by climatic and edaphic factors. Caatinga, Cerrado and Pantanal form an edaphic-climatic gradient from east to west of Brazil. They are complex and heterogeneous environments, whose processes that determine the dynamics of δ 13C and δ 15N in the soil are not yet clear. The objective of this work was to characterize the aspects of the landscape that control soil δ 13C and soil δ 15N along the Caatinga-Cerrado-Pantanal edafo- climatic gradient and in its transition zones. The relationship between isotopes and the climate in Brazil was carried out using data published in the literature. Subsequently, 172 soil samples were collected up to 20 cm deep along the Caatinga-Cerrado-Pantanal edaphic-climatic gradient. The variables that control SOM in the Caatinga were evaluated and the differences between the northern and southern portions of the Pantanal were verified. Finally, the dynamics of SOM was evaluated along the entire gradient. The results showed smooth transitions along the gradient, in which the δ 13C of the soil decreases from the Caatinga towards the Pantanal and the δ 15N increases in the same direction. The climate was the main determinant of the distribution of δ 13C and δ 15N in the soil in Brazil (R2 = 0.61). However, soil aspects in the Caatinga, C/N ratio and clay, and vegetation aspects in the Pantanal, NDVI, are important regulators of soil C and N dynamics at local scales. Precipitation, temperature, C/N ratio and NDVI were the most significant variables in determining the soil δ 13C and δ 15N values along the Caatinga-Cerrado-Pantanal edafo-climatic gradient. Therefore, the climate is the main driver of the distribution of soil δ 13C and soil δ 15N along the Caatinga-Cerrado-Pantanal edafo-climatic gradient.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2021. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Modificações da paisagem através da conversão e fragmentação de habitat afetam a persistência da biodiversidade em planícies de inundação devido às alterações nas condições ambientais, de recursos e dinâmica populacional (ocupação, movimento, distribuição) na paisagem. Esses efeitos negativos podem ser observados através da condição populacional de saúde e mudanças de nicho trófico. Avaliamos os impactos das modificações da paisagem sobre a biodiversidade da planície de inundação do rio Araguaia usando o predador Caiman crocodilus (Crocodylia, Alligatoridae) como espécie indicadora. Modelamos parâmetros de nicho trófico dos jacarés (estimados pela análise de isótopos estáveis) e índice de condição corporal (SMI) com características da paisagem, contabilizando a variabilidade do habitat, sexo e ontogenia. Ademais, verificamos diferenças em produtores primários entre corpos hídricos de áreas naturais e antropogênicas usando a análise isotópica de carbono em aminoácidos essenciais. Diferenças no uso de recursos para sexo e ontogenia sugerem uma partição de nicho. A dinâmica sazonal e conectividade na planície de inundação propiciam que habitats partilhem recursos usados pelos jacarés. A cobertura de pastagem afetou positivamente a largura de nicho, com altos valores distribuídos em regiões agrícolas. Fontes basais das teias alimentares diferiram entre habitats naturais (lagos e rios) e antropogênicos (canais e açudes), com carbono agrícola suportando em parte teias alimentares em áreas agrícolas. Jacarés apresentaram melhores condições corporais em habitats antropogênicos, indicando melhores características para forrageamento. Áreas agrícolas relacionadas à produção de arroz irrigado são matrizes de alta qualidade para a persistência de jacarés. Nosso estudo sugere que políticas ambientais, de conservação e manejo da terra devem considerar características da paisagem e condições do habitat para que a biodiversidade perdure em paisagens modificadas, inclusive mitigando impactos agrícolas negativos. Corpos hídricos antropogênicos e áreas agrícolas podem conciliar objetivos orientados à sociedade e biodiversidade, fornecendo serviços ecossistêmicos e habitats para espécies tolerantes às modificações da paisagem. Landscape modifications from habitat conversion and fragmentation affect biodiversity’s persistence in floodplains due to alterations in the environmental conditions, resource diversity, and population dynamics (occupation, movement, distribution) across landscape. These negative effects can be observed through populations’ health conditions and trophic niche shifts. We assessed impacts of landscape modifications upon biodiversity in the middle Araguaia River floodplain using the top predator Caiman crocodilus (Crocodylia, Alligatoridae) as indicator species. We modeled the parameters of caiman trophic niche (estimated by stable isotope analysis) and body condition index (SMI) with the landscape features, accounting with habitat, sex, and ontogeny variability. Furthermore, we verify differences in primary producers between waterbodies from natural and anthropogenic areas using carbon isotope analysis of essential amino acids. Differences in the resource use for sex and ontogeny suggest a niche partitioning. Seasonal dynamics and connectivity in the floodplain allow habitats to share resources used by caimans. Pasture coverage affected positively the caiman niche width, with high values distributed in agricultural region. Basal sources of food webs differed between natural (lakes and rivers) and anthropogenic habitats (ditches and man made ponds), with agricultural carbon supporting in part food webs in agricultural areas. Caimans showed better body conditions in anthropogenic than in natural habitats, indicating better features for foraging. Agricultural areas related to irrigated rice yields are a high-quality matrix for caiman persistence. Our study suggests that environmental policies, conservation planning, and land use management should consider landscape features and habitat condition for wetland biodiversity endures in human-modified landscapes, besides mitigating negative agricultural impacts. Anthropogenic wetlands and agricultural areas can conciliate human-oriented and biodiversity oriented purposes, providing ecosystem services and habitats for some species tolerant to landscape modifications.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A decomposição da serapilheira é um dos processos chave para a manutenção da fertilidade dos solos, principalmente naqueles pobres em nutrientes como é o caso dos solos de Cerrado. Fatores naturais de controle do processo de decomposição podem ser afetados em resposta as alterações ambientais. A deposição de nitrogênio, a invasão de espécies exóticas invasoras e as mudanças abruptas na quantidade de serapilheira, por exemplo, podem afetar o processo de decomposição e consequentemente a ciclagem de nutrientes. Assim, a avaliação das consequências destas alterações ambientais sobre o funcionamento de ecossistemas tropicais se torna essencial, especialmente considerando a importância desses como reservatórios de biodiversidade. O objetivo geral deste estudo foi avaliar os efeitos da fertilização por N e de gramíneas invasoras sobre o processo de decomposição da serapilheira e suas consequências na dinâmica de N em áreas de cerrado sentido restrito. O estudo foi desenvolvido na Reserva Ecológica do Panga em Uberlândia. A taxa de decomposição foi determinada com o uso de sacos de decomposição contendo 10 g de serapilheira. Para avaliar o efeito da adição de N no solo sobre a dinâmica de N, a taxa de decomposição da serapilheira foi determinada em parcelas experimentais submetidas a diferentes níveis de fertilização: Alto N (50kg N ha-1 ano-2), baixo N (20kg N ha-1 ano-2) e controle (sem adição de N). Além disso, foram comparados parâmetros químicos (δ15N, δ13C, N, C, taxas de mineralização e nitrificação de N) do solo e microbiológicos (respiração basal, C e N da biomassa microbiana, quociente metabólico, atividade enzimática). Para avaliar o efeito da invasão de espécies exóticas, a taxa de decomposição e qualidade da serapilheira foi comparada entre locais invadidos e não invadidos pelas gramíneas Melinis minutiflora P. Beauv. e Brachiaria decumbens Stapf cv. Basilisk. Os parâmetros microbiológicos também foram comparados entre as áreas. Já para determinar o efeito da quantidade da serapilheira sobre a decomposição e comparar o efeito da exclusão dos artrópodes sobre a decomposição, parcelas foram estabelecidas em área de cerradão e submetidas à manipulação da serapilheira (adição, remoção e controle). No experimento de fertilização, os resultados mostram que em geral, a serapilheira da gramínea Tristachya leiostachya crescendo em parcelas de alta adição de N decompôs mais rápido do que aquelas dos outros tratamentos, possivelmente porque a concentração de N foliar foi maior na serapilheira coletada em parcelas de alto N do que na serapilheira dos demais tratamentos. Além disso, a decomposição da serapilheira foi mais rápida nas parcelas que receberam adição elevada de N do que nas parcelas dos demais tratamentos. Entretanto, estes efeitos foram variáveis entre os anos. Em 2011, após quatro anos do início da fertilização, a concentração de NH4 e a atividade microbiana do solo não diferiu entre os tratamentos. Além disso, a adição de N não mostrou aumentar a viii cobertura de gramíneas e nem provocar transformações de N no solo via mineralização ou nitrificação. Porém, as plantas apresentaram uma redução no δ15N foliar com o aumento da dose de aplicação de fertilizante nitrogenado, o que indica assimilação do fertilizante por elas. Já para o impacto da invasão de espécies exóticas, os resultados mostram que a concentração de N diferiu entre as espécies de gramíneas sendo menor na espécie exótica B. decumbens do que M. minutiflora ou nas gramíneas nativas. Já em áreas invadidas por gramíneas exóticas invasoras, a decomposição da serapilheira foi mais rápida do que em áreas não invadidas. Já a decomposição da serapilheira de M minutiflora foi a mais lenta do que a decomposição de B. decumbens ou das gramíneas nativas, independente da gramínea dominante na parcela. Entre os parâmetros microbiológicos medidos, apenas o CBM e a atividade da enzima β-glicosidase diferiram entre os locais sendo que o primeiro foi maior em locais invadidos por B. decumbens e o segundo em áreas invadidas por M. minutiflora. Por fim, no experimento de manipulação da serapilheira, os resultados mostraram que em locais em que a serapilheira foi totalmente removida, a decomposição foi mais lenta do que nos locais de adição extra de serapilheira e nos controles não manipulados. Este resultado foi consistente nos dois anos do estudo. A presença de macro-artrópodes acelerou a taxa de decomposição, porém o efeito da manipulação experimental da quantidade da serapilheira foi independente da presença ou ausência de macro-artrópodes. Em geral, os resultados deste trabalho mostram que as alterações ambientais afetam os principais fatores controladores do processo de decomposição: microclima, a qualidade da serapilheira e a atividade dos decompositores. Litter decomposition is a key process for the maintenance of soil fertility, especially in nutrient poor soils, such as the Cerrado soils. Natural factors that control the decomposition process can be affected by environmental changes. The deposition of atmospheric nitrogen, the invasion of exotic species or abrupt changes in the amount of litter, for example, can affect decomposition and consequently the cycling of nutrients. Therefore, the assessment of the consequences of these environmental changes on the functioning of tropical ecosystems is essential, especially in view of their importance as reservoirs of biodiversity. The general objective of this study was to evaluate the effects of N fertilization and of invasive exotic grasses on litter decomposition and its consequences on N dynamics in Neotropical savanna (cerrado) areas. The study was conducted in the Reserva Ecologica do Panga in Uberlândia, Brazil. Decomposition rate was determined using litter bags containing 10 g of litter. To evaluate the effect of N addition in the soil on N dynamics, litter decomposition was determined in experimental plots subjected to different levels of fertilization: high N addition (50kg N ha-1 year-2), low N addition (20kg N ha-1 year-2) and control (no addition N). Moreover, chemical parameters of soil (δ15N, δ13C, N, C, mineralization and nitrification of N) and microbial (basal respiration, carbon of microbial biomass, metabolic quotient, enzyme activity) was compared between plots with different levels of nitrogen addition. To evaluate the effects of the invasion of exotic grasses, litter decomposition and litter quality was compared between areas invaded or not by the exotic grasses Melinis minutiflora and Brachiaria decumbens. Microbial parameters were also compared between the invaded and non-invaded areas. To determine the effect of litter quantity and arthropod exclusion on decomposition, litter addition, litter removal and unmanipulated control plots were established in a dry forest (cerradão) area. Results of the fertilization experiment showed that, in general, the litter of T. leiostachya decomposed faster when litter was originated from the high N addition plots. This was probably because the N foliar concentration was higher in litter grass collected in plots of high N addition than in the grass litter collected in the other treatments. In addition, litter decomposition was faster in the plots of high N addition than in plots of low N addition and control. However, these effects were variable between the years. In the 2011, four years after the beginning of the fertilization experiment, NH4+ concentration and the microbial activity in the soil did not differ between the treatments. N addition did not increased grass cover and did not caused N transformation in the soil via mineralization and nitrification. However, there was a reduction in δ15N on grass leaves growing in plots subject to high levels of N addition. In relation to the impact of invasive grasses, results showed that N concentration was smaller in the exotic species B. decumbens than in M. minutiflora or in the native grasses. Litter decomposition was faster in areas invaded by exotic grasses than in areas not invaded. The litter produced by M minutiflora decomposed slower than litter produced by B. decumbens or native grasses, both in invaded and non-invaded plots. In plots with M. minutiflora the activity of the enzyme β-glycosidase was higher, whereas soil microbial carbon was greater in B. decumbens plots. In the experiment of litter x manipulation, results showed that liter removal had a negative impact on decomposition rates, and this was true in the two years of the study. Litter removal negatively affected decomposition rates, independently of the presence or absence of macro-arthropods. In general, the results of this study showed that environmental changes affect the main controlling factors of the litter decomposition process: microclimate, litter quality and decomposer activity. Tese (Doutorado)

1. Polyphenols are one of the most common groups of secondary metabolites in plants and thought to play a key role in enhancing plant fitness by protecting plants against enemies. Although enemy-inflicted mortality at the seed stage can be an important regulator of plant populations and a key determinant of community structure, few studies have assessed community-level patterns of polyphenol content in seeds. 2. We describe the distribution of the main seed polyphenol groups across 196 tree and liana species on Barro Colorado Island (Panama) and community-level patterns in two aspects of their biological activity (protein precipitation and oxidative capacity). Taking advantage of substantial variation in morphological and ecological traits in the studied plant community, we test for correlations and trade-offs between seed polyphenols and non-chemical plant traits hypothesised to make plant species more or less likely to invest in polyphenol production. 3. The majority of species have polyphenols in their seeds. The incidence and concentrations of polyphenols were related to a set of non-chemical plant traits. Polyphenols were most likely to be present (and where present, to be expressed in high concentrations) in species with large seeds, short seed dormancy times, low investment in mechanical seed defences, high wood density, high leaf mass per area, tough leaves, and slow growth rates. 4. Synthesis: Our study reveals a potential trade-off between chemical and mechanical seed defences and shows that plant species that invest in physical defences at later life stages (high wood density and tough leaves) tend not to invest in physical defences of seeds but instead produce secondary metabolites likely to act as seed defences. Overall, our results conform to predictions from the resource availability hypothesis, which states that species in resource-limited environments (such as slow-growing shade-tolerant tree species) will invest more in defences than fast-growing pioneer species.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O solo é o compartimento terrestre com maior reservatório de C na forma de matéria orgânica no solo (MOS). A decomposição da MOS é responsável por emitir pelo menos 3,5 Pg ano-1 de CO2 para a atmosfera. Como a persistência da MOS é uma propriedade ecossistêmica, é necessário estudá-la em um contexto multidisciplinar. Nesse contexto, existe uma lacuna científica para entender como o material de origem e a geomorfologia influenciam a estabilidade da MOS. Assim, este estudo avaliou como fatores geológicos e processos geomorfológicos afetam a composição e a estabilidade da MOS no Planalto Ocidental Paulista. Utilizando uma abordagem machine learning com o algoritmo random forest, a suscetibilidade magnética medida em baixa frequência (MSlf) foi identificada como a variável ambiental mais importante para prever carbono (C) e δ15N no solo, na profundidade de 0-20 cm. Além disso, variáveis topográficas e climáticas ajudaram a predizer C e δ15N. A relação entre C e δ15N também foi investigada com diferentes métricas de óxido de ferro, como MSlf, variação de suscetibilidade magnética (MSfd%), ditionito de ferro (Fed), oxionato de ferro (Feo), hematita (Hm) , goethita (Gt), bem como as razões Fed/Feo, [Hm/(Hm + Gt)] e Silte/Argila. Além disso, um modelo foi aplicado para estimar a estabilidade relativa do MOS (η) em áreas naturais. Posteriormente, investigou-se o efeito da profundidade e da MSlf nas sobre η e grupos funcionais orgânicos obtidos por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier. As relações entre as métricas de ferro com C e δ15N reforçam a importância dos óxidos de ferro para estabilizar a MOS e destacam a necessidade de usar variáveis mineralógicas para modelar e predizer C e δ15N no solo. Considerando diferentes contextos de domínios geoambientais, a MSlf figurou como um pedoindicador integrador na paisagem do Planalto Ocidental Paulista. The soil is the terrestrial compartment with the largest C reservoir in the form of soil organic matter (SOM). Decomposing SOM is responsible for emitting at least 3.5 Pg year-1 of CO2 to the atmosphere. As the persistence of SOM is an ecosystem property, it is necessary to study it in a multidisciplinary context. Furthermore, there is a scientific gap to understand how source material and geomorphology influence the stability of soil organic matter. In this context, this study evaluated how geological factors and geomorphological processes affect the composition and stability of SOM in the Western Paulista Plateau. Using a machine learning approach with the random forest algorithm the magnetic susceptibility measured at low frequency (MSlf) was identified as the most important environmental variable to predict carbon (C) and δ15N in the soil, at 0-20 cm depth. Also, topographic and climatic variables aided to predict C and δ15N. The relationship between C and δ15N was also investigated, at 0-20 cm depth, with different iron oxide metrics such as MSlf, magnetic susceptibility variation (MSfd%), iron dithionite (Fed), iron oxalate (Feo), hematite (Hm), goethite (Gt), as well the Fed/Feo, [Hm/(Hm+Gt)] and Silt/Clay ratios. Further, a model was applied to estimate MOS relative stability (η) in natural areas. Later the effect of the depth and the MSlf on η and organic functional groups ratios obtained by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy were investigated. The relationships between iron metrics with C and δ15N reinforce the importance of iron oxides to stabilize MOS and highlight the need to use mineralogical variables for modeling and predict C and δ15N in the soil. Considering different contexts of geoenvironmental domains, MSlf figured as an integrating pedoindicator on the landscape of the Western Paulista Plateau.

Tese (Doutorado em Ciências Ambientais)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB - Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Planaltina, 2019. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O nitrogênio (N) é um elemento limitante da produção primária dos ecossistemas terrestres. Por isso, é importante entender os padrões de perdas de N ao longo dos ecossistemas. Medidas da razão isotópica de nitrogênio (δ 15N) no solo refletem os caminhos dominantes de entradas e saídas de N do sistema terrestre. A abordagem isotópica aparece como uma ferramenta que auxilia a modelagem de emissões e fluxos de N em modelos de balanço de massa. Para ser aplicado em modelos de ciclagem de N, o δ 15N do solo deve ser representado em modelos isotópicos espaciais (isoscapes). Além de serem fundamentais para modelos de ciclagem de N, isoscapes δ 15N do solo podem ser usadas em outras áreas, como antropologia, forense e ecologia de comunidades. Entretanto, isoscapes de δ 15N do solo disponíveis na escala global mascaram alguns padrões regionais do ciclo do N. Novas isoscapes em escala continental devem incorporar mais locais de amostragem e abordagens metodológicas que evidenciem as relações não lineares do δ 15N com as variáveis preditoras. Neste contexto, o objetivo desta tese de doutorado foi elaborar uma isoscape de δ 15N do solo em escala continental. A América do Sul foi escolhida como área modelo por apresentar grandes vazios amostrais em modelos globais anteriores e permitir a coleta de novas amostras. Posteriormente, a isoscape de δ 15N do solo foi testada em um modelo isotópico de balanço de massa para estimar as perdas de N por lixiviação e desnitrificação. No total foram consideradas 278 localidades ao longo de áreas naturais da América do Sul, com dados da literatura e novos dados de campo. Foram usadas variáveis preditoras para representar as condições pedológicas, climáticas e biológicas do ambiente. Além disso, os limites dos biomas e ecorregiões foram inseridos no modelo como variáveis discretas. Três algoritmos de machine learning foram testados para o modelo de δ 15N do solo: Cubist, Floresta Randômica (RF) e Stochastic Gradient Boosting (GBM). O melhor algoritmo foi escolhido com base na validação cruzada e aplicado na modelagem. Entre os modelos testados, a RF teve a melhor performance (R2 = 0,64). A análise de importância de variável mostrou que o tipo de bioma foi a principal variável para representar a variação espacial de δ 15N do solo, seguido por carbono orgânico do solo. A amplitude estimada foi de -2,0 ‰ a 14,3 ‰. Os maiores valores se concentraram nas regiões de clima semi-árido e os menores nas regiões mais frias. Os padrões representados na isoscape de δ 15N do solo se refletiram na variação espacial da proporção do N de entrada que se perde por vias gasosas (fgas). A região com maiores perdas relativas de N gasoso foi a de desertos e arbustos xéricos, seguida pelas florestas tropicais secas e florestas tropicais úmidas. As maiores perdas relativas por lixiviação ocorreram nos ecossistemas de florestas mistas temperadas, florestas de mediterrâneo e nos ecossistemas savânicos tropicais. A partir do modelo de fgas, foram incorporados modelos de entrada de N por fixação biológica de N (FBN) e deposição atmosférica para calcular os fluxos de perdas de N gasoso e por lixiviação. As estimativas de fluxo de N mostraram que 1,3 ± 1,1 g N m-2 ano-1 é perdido em média pelo processo de desnitrificação nos solos naturais do continente. Perdas por lixiviação foram de 2,5 ± 1,8 g N m-2 ano-1 . Foram estimados valores significativamente menores nas regiões das savanas tropicais e savanas e campos alagados da América do Sul em comparação aos modelos anteriores. Isso é reflexo do aumento da quantidade de pontos representando esses ecossistemas, visto que essas áreas foram sub-amostradas em estudos anteriores em escala global. As relações não-lineares e o uso de variáveis preditoras representando múltiplos fatores de estado dos ecossistemas evidenciaram padrões espaciais de δ 15N no solo coerentes com as observações empíricas, que ainda não haviam sido representados em modelos globais, principalmente das savanas tropicais. Nitrogen (N) is a limiting element of the terrestrial ecosystems primary production. Therefore, it is essential to understand the patterns of N losses across ecosystems. The isotopic ratio of nitrogen (δ 15N) in soil samples reflects the dominant paths of N inputs and outputs in the terrestrial system. The isotopic approach appears as a tool to estimate N emissions and fluxes in mass balance models. To be applied in N cycling models, soil δ 15N must be represented in isotopic landscapes (isoscapes). In addition to being central to N cycling models, Soil δ 15N isoscapes can be used in other scientific fields such as anthropology, forensics and community ecology. However, soil δ 15N isoscapes available at a global scale mask some regional patterns of the N cycle. New continental scale isoscapes should incorporate more sampling sites and methodological approaches that highlight nonlinear relationships between δ 15N and predictor variables. In this context, the objective of this doctoral thesis was to elaborate an isoscape soil δ 15N at the continental scale. South America was chosen as a model area because it presented large sample voids in previous global compilations and allowed the collection of new samples. Subsequently, the soil δ 15N isoscape was tested in an isotopic mass balance model to estimate the N losses by leaching and denitrification. In total, 278 geographical locations were considered in South America, with data from the literature and new field samples. The covariates represented the pedological, climatic and biological conditions of the environment. Besides, the biome boundaries and ecoregions were inserted into the model as discrete variables. Three machine learning algorithms were tested for the δ 15N soil model: Cubist, Random Forest (RF) and Stochastic Gradient Boosting (GBM). The best algorithm was chosen based on the 10-fold cross-validation and applied in the modeling. Among the tested models, RF had the best performance (R2 = 0.64). The importance of variable analysis showed that the biome type was the main variable to represent the spatial variation of δ 15N of the soil, followed by soil organic carbon. The estimated amplitude was -2.0 ‰ to 14.3 ‰. The highest values are concentrated in semi-arid climate regions and the lowest in the coldest regions. The patterns represented in the isoscape of δ 15N of the soil were reflected in the spatial variation of the proportion of the incoming N that is lost by gaseous pathways (fgas). The region with the highest relative losses of gaseous N is that of deserts and xeric shrubs, followed by dry tropical forests and humid tropical forests. The highest relative leaching losses occur in the ecosystems of temperate mixed forests and Mediterranean forests; and tropical savanna ecosystems. From the fgas model, N input models were incorporated by biological N fixation (FBN) and atmospheric deposition to calculate the flow losses of gaseous N and by leaching. N flux estimates showed that 1.3 ± 1.1 g N m-2 yr-1 is lost on average by the denitrification process on the continent's natural soils. Leaching losses are 2.5 ± 1.8 g N m-2 yr-1 . Significantly lower values were estimated in the tropical savannas and grassland savannas and floodplains of South America in comparison to previous models. That pattern is due to the increase in the number of points representing these ecosystems since they were underrepresented in previous studies on a global scale. Nonlinear relationships and the use of predictor variables representing multiple state factors revealed spatial patterns of δ 15N in soil consistent with empirical observations that had not yet been represented in global models, mainly in tropical savannas.

Tese (Doutorado em Ciências Ambientais)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB - Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Planaltina, 2019. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O comércio ilegal de produtos da vida selvagem é um problema mundial e afeta diretamente a conservação da biodiversidade. O desconhecimento das rotas de tráfico e a necessidade de destinação de animais apreendidos, demandam avanços metodológicos para auxiliar de forma mais eficaz a detecção da sua origem. Tecnologias recentes analisam marcadores presentes em amostras de tecidos de animais capturados em uma única ocasião, ou apreendidos, e que são utilizados como indicativos da região de origem. Neste contexto, os isótopos estáveis de carbono, nitrogênio e oxigênio, mostram padrões de distribuição espacial de processos biogeoquímicos e ecológicos, que vêm sendo utilizados como rastreadores ambientais. Os padrões espaciais podem ser apresentados em mapas, chamados de isoscapes. Este trabalho teve como objetivo desenvolver novas abordagens metodológicas usando isótopos estáveis como ferramenta para a aplicação no rastreamento geográfico, no contexto do tráfico de animais. Foi feita uma revisão dos princípios biogeoquímicos relacionados ao uso de isótopos de oxigênio, carbono e nitrogênio como indicadores geográficos e as principais metodologias existentes para empregá-los em atribuição (testes de procedência). O canário-da-terra (Sicalis flaveola) foi utilizado como modelo de ave residente, para verificar a amplitude da variação temporal nas razões isotópicas de oxigênio (δ 18O) usando tecidos com diferentes tempos de renovação, como sangue e pena. Os períodos de muda do canário-da-terra foram estimados. Utilizando amostras de pelos de mamíferos, foi desenvolvido um modelo regional de isoscape de δ 18O para o Cerrado e Pantanal. Por fim, foi desenvolvido um método de atribuição multi-isotópica para avaliação da acurácia e da precisão de diferentes modelos de calibração de dados de amostras de origem conhecidas e da utilização de um, dois ou três isótopos para atribuição. A variação temporal de  18O do sangue do canário-da-terra mostrou-se ampla e relação com variáveis climáticas, sendo um bom indicador para rastreamento da marcada sazonalidade ambiental do Cerrado. A análise das penas mostrou que um curto período de muda, está relacionado a uma menor variação no δ 18O. O δ 18O das penas foi cerca de 2,5‰ inferior à do sangue total, que é referente à taxa de conversão tecido-tecido. A isoscape de δ 18O de pelos de mamíferos no Cerrado e Pantanal apresentou amplitude de 6‰ e apresentou padrão longitudinal bem marcado. O fato de mamíferos atropelados, bem como espécimes de museus, serem facilmente amostrados, possuir ampla distribuição na região e serem residentes, o uso de pelos de mamíferos mostrou-se uma boa alternativa como referência para a variação geográfica de δ 18O na região estudada. O conhecimento das variações temporais e variabilidade espacial de δ 18O, em conjunto com o método de atribuição multi-isotópica, proporcionaram um aprimoramento regional na utilização de isótopos estáveis como ferramenta de atribuição geográfica no contexto do tráfico de animais no Brasil, podendo auxiliar na destinação de animais apreendidos e clarear aspectos da atividade ilegal, como locais preferenciais de captura de animais e rotas do tráfico. The illegal wildlife trade (IWT) is a global issue and directly affects biodiversity. The lack of knowledge about traffic routes and the need to give a destination to confiscated animals require methodological advances to more effectively support the detection of IWT animals origin. New technologies use tissue markers as indicative of the seized items region of origin, which allow obtaining spatial and ecological distribution data of samples collected from individuals captured on a single occasion. In this context, the stable isotopes of carbon, nitrogen, and oxygen show patterns of the spatial distribution of biogeochemical and ecological processes and have been used as environmental trackers that can be presented on maps, called isoscapes. This work aimed to develop new methodological approaches using stable isotopes as a tool for geographic tracking, in the context of animal trafficking. A review of the biogeochemical principles related to the use of oxygen, carbon, and nitrogen isotopes as geographic indicators and the methodologies to use them in the assignment (provenance tests) was done. The Saffron Finch (Sicalis flaveola) was used as a resident bird model to verify the amplitude of temporal variation in oxygen isotope ratios (δ 18O) using tissues with different turnover, as blood and feathers. Molt periods was also estimated for the Saffron Finch. A regional δ 18O isoscape model was developed for the Cerrado and Pantanal using mammal hair samples. Finally, a multi-isotopic method was developed to evaluate the accuracy and precision of known origin samples assignment, using different calibration models and one, two, or three isotopes. The temporal variation of δ 18O of the Saffron Finch blood was wide and showed association with climatic variables, being a good tracer of the marked environmental seasonality of the Cerrado. The feathers analysis showed that a short period of molting is related to smaller variations in δ 18O. The δ 18O of the feathers was about 2.5 ‰ lower than that of the whole blood, which is referred to as the tissue-to- tissue conversion rate. The mammal hair δ 18O isoscape for the Cerrado and Pantanal showed a 6‰ amplitude and presented a well-marked longitudinal pattern. Road-killed mammals and museum specimens are easily sampled, have wide distribution, and are residents, which make the use of mammalian hair a good alternative for δ 18O geographic variation reference in the studied region. The association of the temporal and spatial variations of δ 18O associated with the multi-isotopic assignment method provided a regional improvement in the use of stable isotopes as a geographic assignment tool in the context of IWT in Brazil, which may help in the animal’s destination and clarify IWT aspects, such as poaching preferred locations and trading routes.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Fundação Rufford e Fundação de Amparo à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF). Escopo e objetivos Córregos de cabeceira fornecem importantes serviços ecossistêmicos para ambientes aquáticos a jusante, com intermédio da comunidade de macroinvertebrados bentônicos para decomposição e a disponibilização de matéria orgânica e nutrientes na coluna d’água, bem como, na transferência de energia aos níveis superiores da cadeia trófica. A comunidade de invertebrados é moldada pela reduzida disponibilidade de luz e pelo regime hidrológico sensível aos eventos de precipitação que caracterizam os córregos de cabeceira florestais. Para entender como a estrutura e as interações tróficas da comunidade de macroinvertebrados são influenciadas pelas características do habitat, conduzimos três estudos de caso em córregos de cabeceira florestais no Brasil Central. No primeiro estudo, o monitoramento realizado em quatro córregos na escala de microhabitats permitiu identificar atributos funcionais (traits) da comunidade de macroinvetebrados que foram sensíveis e tolerantes às mudanças sazonais no regime hidrológico (estação chuvosa e seca). No segundo estudo de caso, verificamos o efeito da sazonalidade na transferência de energia dos recursos basais (biofilme, seston e serapilheira) para os invertebrados, utilizando a metodologia com isótopos estáveis de carbono (C) e nitrogênio (N). O monitoramento em campo foi realizado no mesmo arranjo utilizado para o primeiro estudo, permitindo a comparação dos nichos isotópicos dos macroinvertebrados entre as estações chuvosa e seca. No terceiro estudo, avaliamos como os fatores top-down (pastejo) e bottom-up (luz e nutriente) atuam no desenvolvimento do biofilme e se a atividade fotossintética determina o fracionamento isotópico do carbono no biofilme. Para tanto, a densidade de macroinvertebrados pastejadores foi controlada com pulsos elétricos em quatro córregos, dois oligotróficos e dois enriquecidos em nutrientes. Estruturas eletrificadas (exclusão de roçadores) e não eletrificadas (com raspadores) foram implementadas em áreas abertas e sombreadas em cada córrego. Assim como os invertebrados coletados nas estruturas não eletrificadas, o biofilme extraído em ambas as estruturas (eletrificadas e não eletrificadas) foi submetido à análise do isótopo estável carbono. Matéria seca livre de cinzas (AFDM) e concentração de clorofila-a do biofilme também foram analisadas. A presente tese foi desenvolvida sob a autorização do Sistema de Autorização e Informação em Biodiversidade (SISBIO) nº 56144 e do Sistema Nacional de Gestão do Patrimônio Genético e do Conhecimento Tradicional Associado (SISGEN) nº de cadastro A018ECD. Conclusões Sazonalidade e gradiente de luz são forças seletivas para a comunidade de macroinvertebrados bentônicos nos córregos de cabeceira florestais. A alteração hidrológica sazonal demonstrou a dependência dos macroinvertebrados quanto à conformação dos microhabitats, favorecendo traits tolerantes ao estresse hidráulico na estação chuvosa. A redução na disponibilidade de alimentos na estação chuvosa refletiu em redução na diversidade de recursos alimentares assimilados pelos macroinvertebrados, além do aumento na redundância funcional da comunidade. Na estação seca, traits sensíveis apresentaram condições adequadas de desenvolvimento, preditas principalmente pelo acúmulo de serapilheira. Com isso, o estresse hidráulico mostrou-se importante para o entendimento da composição da comunidade de invertebrados, principalmente em função da dependência da serapilheira para fornecimento de alimento, habitat e refúgio. Com relação ao gradiente de luz, invertebrados pastejadores foram indiretamente favorecidos pelas condições ambientais que resultaram em aumento da produtividade primária e mudanças no fracionamento isotópico do carbono no biofilme. É importante destacar que esses córregos são naturalmente sombreados e oligotróficos e as mudanças na cobertura florestal ripária podem promover fluxos de energia a partir de recursos autóctones, afetando as características e o funcionamento da teia alimentar e a capacidade desses em fornecer serviços ecossistêmicos associados à manutenção da qualidade da água. Background and goals Headwater streams provide important ecosystem services for downstream aquatic environments, mediated by the benthic macroinvertebrates community that favors the decomposition and availability of organic matter and nutrients in the water column. The structure and functioning of the invertebrate community are shaped by the reduced availability of light and by the hydrological regime sensitive to precipitation events that characterize the forest headwater streams. To understand how the structure and trophic interactions of the macroinvertebrate community are influenced by habitat features, we conducted three studies case in forest headwater streams in Central Brazil. In the first study, the monitoring of four microhabitat streams allowed the identification of functional traits of benthic macroinvetebrates that were sensitive and tolerant to seasonal changes in the hydrological regime (rainy and dry seasons). In the second case study, we verified the effect of seasonality on the transfer of energy from the basal resources (biofilm, seston and litter) to invertebrates, through the methodology using stable isotopes of carbon (C) and nitrogen (N). Field monitoring was performed in the same arrangement used for the first study, allowing the comparison of the isotopic niches of the macroinvertebrates between the rainy and dry seasons. In the third study, we evaluated how the top-down (grazing) and bottom-up factors (light and nutrient) act in the development of the biofilm and whether the photosynthetic activity of the biofilm determines the isotopic fractionation of carbon. For that, the density of grazers macroinvertebrates was controlled with electric pulses in four streams, two oligotrophic and two enriched in nutrients. Electrified structures (scraper exclusion) and non-electrified structures (with scrapers) were implemented in open and shaded areas in each stream. Like the invertebrates collected in the non-electrified structures, the biofilm extracted in both structures (electrified and non-electrified) was subjected to stable isotope carbon analysis. Ash-free dry matter (AFDM) and chlorophyll-a concentration of the biofilm were also analyzed. Conclusions Seasonality and light gradient are selective forces for the community of benthic macroinvertebrates in forest headwater streams. The seasonal hydrological alteration demonstrated the dependence of the macroinvertebrates on the conformation of the microhabitats, favoring traits tolerant to the hydraulic stress in the rainy season. The reduction in food availability in the rainy season reflected a reduction in the diversity of food resources assimilated by the macroinvertebrates, in addition to the increase in the functional redundancy of the community. In the dry season, sensitive traits presented adequate conditions of development, predicted mainly by the accumulation of litter. Thus, hydraulic stress was important for the understanding of the composition of the invertebrate community, mainly due to the dependence of the litter for food supply, habitat and refuge. Regarding the light gradient, grazer invertebrates were indirectly favored by environmental conditions that resulted in increased primary productivity and changes in carbon isotopic fractionation in the biofilm. It is important to note that these streams are naturally shaded and oligotrophic and changes in riparian forest cover can promote energy flows from autochthonous resources, affecting the characteristics and functioning of the food web and their ability to provide ecosystem services associated with maintenance of the water quality.

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The studies carried out in these areas have allowed collecting geographic information, environmental, socioeconomic and cultural conditions, and especially, recognition of the way these public policies influence the increase family income, market relations, family farming activities and consumption of processed foods by the settlers and their relationship with the market. The research was carried out in two moments; in the flood and river ebb periods, and involved seventh families benefited from Bolsa Fam??lia Program in each of the settlements, providing an A Sample of two hundred and eighty participants. In order to identify changes in the dietary pattern of the interviewees, three methodological approaches were carried out, such as: collecting information with R24h application forms (24-hour Reminder Method), filling in the FFQ (Food Frequency Questionnaire) and analyzing isotopic proportions of Carbon (??13C) and Nitrogen (??15N) identified in the keratin of participants' nails. The results of the isotopic analyzes vary according to the greater or lesser consumption in natura, processed or ultraprocessed foods found in the participants' diets. The research allowed to evaluate the relationship between life in the city and life in the countryside in the periods of flood and ebb of the rivers, associating these moments with the process of transition of food patterns experienced in the daily life of the settled population, pointing as a result, the existence of changes found in the dietary patterns of the participants with the progressive abandonment of the local menu and the adoption of an urban diet based on the consumption of processed and ultraprocessed food. A tese apresenta abordagens sobre as mudan??as nos padr??es alimentares encontradas no cotidiano de moradores de v??rzea e de terra firme residentes em ??reas de assentamentos rurais do Amazonas. A an??lise ?? focada nas a????es das pol??ticas p??blicas nacionais direcionadas para seguran??a alimentar, reforma agr??ria e o programa de gera????o de renda conhecido como Bolsa Fam??lia, em dois assentamentos do INCRA. O primeiro localizado na ??rea de v??rzea, no munic??pio de Manacapuru, Assentamento Costa do Caldeir??o, modalidade PDS (Projeto de Desenvolvimento Sustent??vel) e o segundo na ??rea de terra firme, localizado no munic??pio de Nova Olinda do Norte, no Assentamento Paquequer, modalidade PA (Projeto de Assentamento Federal). Os estudos realizados nestas ??reas permitiram levantar informa????es geogr??ficas, das condi????es ambientais, socioecon??micas, culturais e, principalmente o reconhecimento de que forma as pol??ticas p??blicas analisadas influenciam na concentra????o do aumento de renda familiar, nas rela????es de mercado, nas atividades da agricultura familiar e no consumo de alimentos industrializados por parte dos assentados e na rela????o dos mesmos com o mercado. A pesquisa foi realizada em dois momentos: nos per??odos da enchente e da vazante dos rios e envolveu 70 fam??lias benefici??rias do Programa Bolsa Fam??lia em cada um dos assentamentos, proporcionando um N Amostral de 280 participantes. Para identificar as mudan??as no padr??o alimentar dos entrevistados, foram realizadas tr??s abordagens metodol??gicas, que consistiram na coleta de informa????es com a aplica????o de formul??rios do R24h (M??todo Recordat??rio de 24 horas); no preenchimento do QFA (Question??rio de Frequ??ncia Alimentar); e nas an??lises das propor????es isot??picas de Carbono (??13C) e de Nitrog??nio (??15N) identificadas na queratina das unhas dos entrevistados. Os resultados das an??lises isot??picas variam de acordo com o maior ou menor consumo de alimentos in natura, processados ou ultraprocessados encontrados nas dietas dos participantes. A pesquisa permitiu avaliar as rela????es entre o rural e o urbano nos per??odos de enchente e vazante dos rios, associando esses momentos ao processo de transi????o dos padr??es alimentares vivenciados no cotidiano da popula????o assentada, apontando como resultado, a exist??ncia de mudan??as encontradas nos padr??es alimentares dos participantes com o abandono progressivo do card??pio local e a ado????o de dieta urbana baseada no consumo de comida processada e ultraprocessada

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2018. Rufford Foundation, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Escopo e objetivos Manguezais provem importantes bens e serviços ecossistêmicos à sociedade e embora o enriquecimento de nitrogênio (N) possa ter grandes consequências para a provisão de bens e serviços por esses sistemas, nosso conhecimento sobre os efeitos do enriquecimento de N para a ciclagem de N em ecossistemas de manguezal ainda é limitado. Para contribuir com o conhecimento sobre os efeitos do enriquecimento de N para a ciclagem N em manguezais, nós compilamos e analisamos um banco de dados secundários em escala global e conduzimos dois estudos de caso em áreas de manguezal no Complexo Estuarino-Lagunar (CEL) de Cananeia-Iguape, São Paulo. O banco de dados incluiu taxas de transformação e de fluxos de N (fixação biológica de N, amonificação, nitrificação, denitrificação e volatilização), fluxos de N dissolvido na interface sedimento-água e a abundância natural dos isótopos estáveis do N (δ15N) no sistema sedimento-planta em manguezais não enriquecidos e enriquecidos por N. Os resultados obtidos foram comparados com dados de florestas tropicais terrestres relatados na literatura por serem os ecossistemas mais produtivos e com maiores taxas de ciclagem de N em todo o mundo. Em um dos estudos de caso no CEL de Cananeia-Iguape, nós avaliamos a hipótese de que o enriquecimento de N diminui as taxas de fixação biológica de N (FBN), mas intensifica a dinâmica e as perdas de N para a atmosfera em ecossistemas de manguezal. Para testar essa hipótese, nós avaliamos a ciclagem de N em manguezais de franja e de bacia não enriquecidos e enriquecidos por N através das concentrações de N no sedimento e na vegetação, taxas de FBN no sedimento e na serapilheira, taxas líquidas de amonificação e nitrificação no sedimento e o δ15N no sistema sedimento-planta-serapilheira e na água do estuário, que integram a dinâmica e as perdas de N para a atmosfera no sistema. No segundo estudo de caso no CEL de Cananeia-Iguape, nós avaliamos o uso do δ15N e de concentrações de N nas folhas como indicadores para o monitoramento da ciclagem de N em manguezais. Para tal, nós avaliamos as concentrações de N no sedimento e na vegetação e o δ15N foliar em parcelas permanentes de bosque de franja que diferem em dominância de espécies, estágio de sucessão ecológica e desenvolvimento estrutural, tanto em manguezais conservados não enriquecidos por N como em manguezais sujeitos ao enriquecimento de N e manguezais invadidos por macrófitas aquáticas. Conclusões Manguezais e florestas tropicais terrestres exibem intervalos semelhantes de taxas de FBN, denitrificação e de emissões de óxido nitroso (N2O) para a atmosfera. Em função das elevadas taxas de transformação e de perdas de N para a atmosfera que frequentemente exibem, manguezais desempenham um importante papel na ciclagem de N em sistemas costeiros de regiões tropicais e subtropicais em todo o mundo. Os principais fatores limitantes das taxas de transformação e de fluxos de N no sedimento de manguezais são a disponibilidade de N inorgânico dissolvido e a sua imobilização na biomassa microbiana. Manguezais são altamente eficientes em utilizar formas de N inorgânico dissolvido da água das marés, relacionado a uma rápida absorção pela vegetação de mangue e a uma eficiente imobilização de N no sedimento pela atividade microbiana. No entanto, em manguezais sujeitos ao enriquecimento de N, o excesso de N pode ser principalmente perdido para a atmosfera ao invés de assimilado pela vegetação de mangue ou conservado no sedimento. Como consequência, o excesso de N pode não afetar a FBN, mas intensifica as perdas de N para a atmosfera em manguezais, principalmente as perdas de óxidos de N via denitrificação direta incompleta quando comparado às perdas de N atmosférico (N2) via denitrificação completa acoplada. Considerando os cenários atuais e futuros de enriquecimento de N via poluição da água e deposição atmosférica, manguezais podem se tornar uma maior fonte de N2O para a atmosfera. Em adição aos efeitos do enriquecimento de N, as macrófitas aquáticas invasoras intensificaram a dinâmica e as perdas de N para a atmosfera nos manguezais invadidos com a introdução de matéria orgânica com elevadas concentrações de N no sedimento. Apesar da grande variabilidade estrutural de manguezais de franja, o δ15N foliar é um indicador consistente de alterações na ciclagem de N decorrentes do enriquecimento de N e invasão por macrófitas aquáticas em ecossistemas de manguezal. Background and goals Mangrove ecosystems provide critical societal goods and services, and although nitrogen (N) enrichment can have large effects on their provision, our understanding of excess N input effects on N cycling in mangrove ecosystems remains quite limited. To advance our understanding of how N enrichment affect N cycling in mangrove ecosystems, we compiled and evaluated literature data on N transformation and flux rates (biological N fixation, ammonification, nitrification, denitrification, and volatilization), dissolved N (DN) fluxes across the sediment-water interface, and the natural abundance of N stable isotopes (δ15N) in the sediment-plant system in non-N-enriched and N-enriched mangroves at the global scale. Data of tropical terrestrial forests were presented for comparative purposes since they are well recognized as being the most productive forested ecosystems on Earth, with the highest rates of N cycling. We also evaluated the hypothesis that excess N input decreases biological N fixation (BNF), but intensifies N dynamics and losses to the atmosphere from mangrove ecosystems in a study case in the Estuarine Lagunar-Complex (ELC) of Cananeia-Iguape, southeastern Brazil. To test this hypothesis, we evaluated N concentrations in sediment and vegetation, rates of BNF in sediment and leaf litter, net ammonification and nitrification rates in sediment, and the overall N dynamics and losses to the atmosphere using the δ15N in the sediment-plant-leaf litter system and estuarine water at non-N-enriched and N-enriched fringe and basin mangroves. In another study in the ELC of Cananeia-Iguape, we evaluated the applicability of leaf δ15N and N concentrations as indicators of N cycling in mangrove ecosystems for monitoring purposes. We evaluated N concentrations in sediment and vegetation and leaf δ15N at permanent study plots of fringe forests differing in species dominance, stage of ecological succession and structural development in non-N-enriched and N-enriched mangroves, and mangroves invaded by aquatic macrophytes. Conclusions Mangroves and terrestrial tropical forests exhibit a great overlap in rates of BNF and denitrification and nitrous oxide (N2O) flux rates. Because of the high rates of N transformation and fluxes to the atmosphere that mangroves often exhibit, mangrove ecosystems play a substantial role in N cycling in coastal areas of tropical and subtropical regions worldwide. The main factors limiting N transformation rates in mangrove sediment are inorganic DN availability and microbial immobilization. Mangroves are highly efficient users of DN forms from tidal waters, related to a rapid plant uptake and an efficient immobilization of DN in sediment by microbial activity. However, under N enrichment, excess N input can be mainly lost to the atmosphere rather than assimilated by mangrove vegetation or conserved in sediment. As a consequence, excess N input can not affect BNF, but intensifies N losses to the atmosphere from mangrove ecosystems, likely including N oxides losses via incomplete direct denitrification, rather than atmospheric N (N2) losses via complete coupled denitrification. Considering current and future scenarios of N enrichment via water pollution and N deposition from the atmosphere, mangroves can become a larger source of N2O to the atmosphere. In addition to the excess N input, invasive aquatic macrophytes further intensified N dynamics and losses to the atmosphere by introducing organic matter of high N concentrations into mangrove sediment. Despite of the large variability on vegetation structure of fringe forests, leaf δ15N is a consistent indicator of alterations in N cycling following N pollution and biological invasions in mangrove ecosystems.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2017. Este trabalho foi dividido em dois capítulos: no capítulo 1 o objetivo foi investigar a relação dos aspectos topográficos com a dinâmica da matéria orgânica, através de razões isotópicas de carbono (C) e nitrogênio (N) no solo, em uma catena na região de Cerrado do Brasil Central. As razões isotópicas de C variaram entre -27,5‰ em de cerradão (CrdLV) e - 18,0‰ em cerrado sensu stricto (CssLV). Os solos savânicos são mais enriquecidos em δ13C que os solos sob fisionomia florestal até 80 cm. O δ15N variou entre 2,0‰ e 11,1‰, sendo que os solos mais enriquecidos em δ15N estão nas áreas de baixada. No capítulo 2 o objetivo foi avaliar a dinâmica da matéria orgânica em solos com diferentes intensidades de manejo através de razões isotópicas de C e N no solo ao longo de uma catena na região de Cerrado do Brasil Central. Na baixada há uma redução no estoque de carbono nas áreas com mucuna (McLV), plantio direto de milho (PdLV) e plantio convencional de milho (PcLV) em relação à área de CrdLV. Também houve redução do estoque de nitrogênio de CrdLV para PcLV. O CrdLV é menos enriquecido em δ13C que as outras coberturas em todos os intervalos de profundidade, enquanto a McLV é menos enriquecida que outros tipos de uso até 10 cm de profundidade. Em relação ao δ15N, na baixada foram encontradas diferenças entre CrdLV, braquiária (BrLV) e PdLV até 10 cm de profundidade. Sendo assim, as mudanças no uso da terra alteram a dinâmica de carbono e nitrogênio até 10 cm de profundidade, especialmente na baixada. Além disso, o relevo e o tipo de solo podem explicar as diferenças na dinâmica de C e N na região central do Cerrado e essa dinâmica pode ser avaliada por meio do uso de isótopos estáveis. This work was divided in two chapters: in chapter 1 the aim was to investigate the relation of topographic aspects to the dynamics of organic matter, through isotopic ratios of carbon (C) and nitrogen (N) in the soil, in a catena in the region of Cerrado of Central Brazil. The isotopic ratios of C ranged from -27.5‰ in cerradão (CrdLV) to -18.0‰ in cerrado sensu stricto (CssLV). Savanna soils are more enriched in δ13C than soils under forest physiognomy up to 80cm. The δ15N varied between 2.0‰ and 11.1‰, and the most enriched soils in δ15N are in the lowland areas. In chapter 2 the objective was to evaluate the dynamics of organic matter in soils with different intensities of management through isotopic ratios of C and N in the soil along a catena in the Cerrado region of Central Brazil. In the lowland area, there is a reduction in the carbon stock in the areas with mucuna (McLV), maize (PdLV) and conventional maize (PcLV) in relation to the CrdLV area. There was also a reduction in the nitrogen supply of CrdLV to PcLV. CrdLV is less enriched in δ13C than the other landcovers at all depth intervals, while McLV is less enriched than other types of use up to 10 cm deep. In relation to δ15N, differences were found between CrdLV, Brachiaria (BrLV) and PdLV up to 10 cm depth. Therefore, changes in land use change the dynamics of carbon and nitrogen up to 10 cm deep, mainly in the lowland. Moreover, the relief and the soil type can explain the differences in the dynamics of C and N in the central region of the Cerrado and this dynamic can be evaluated through the use of stable isotopes.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Rural, 2016. A invasão de gramíneas exóticas em áreas de Cerrado está intimamente ligada à conversão da paisagem nativa em áreas de agricultura e pastagem. Dentre elas, o capim-gordura é conhecido como uma das principais espécies invasoras do Cerrado. Nesse bioma ele é capaz de alterar a biomassa nativa, a comunidade de microrganismos do solo, disponibilizar mais nutrientes para o solo, possuir maior eficiência no uso do nitrogênio do que as gramíneas nativas e a se adaptar a condições de fogo. Essa gramínea invasora pode alterar a composição de espécies, a estrutura das comunidades e as principais funções dos ecossistemas naturais. O presente estudo teve como objetivo avaliar o impacto do capim-gordura (Melinis minutiflora) na dinâmica de N em um fragmento de cerrado sentido restrito circundado por matriz agrícola. A seguinte hipótese foi testada: áreas de Cerrado invadidas por capim-gordura possuem maior disponibilidade e ciclagem de N no solo do que as áreas não invadidas de cerrado sentido restrito. Para isso foi determinado a taxa de decomposição (k) de cada espécie, o δ13C das gramíneas nativas, exótica e de cerrado sentido restrito para verificar a contribuição de cada grupo na matéria orgânica do solo; o δ15N dos solos sob cada grupo para montar a paisagem isotópica (isoscapes) e analisar a distribuição espacial e temporal da dinâmica de N; e a concentração de N-NH4 + e N-NO3 - , taxas líquidas de mineralização de nitrogênio e nitrificação no solo para verificar o impacto do capim-gordura no ciclo do nitrogênio em curto prazo. Capim-gordura (0,75/ano) e gramíneas nativas (0,77/ano), apresentaram taxa de decomposição (k) semelhantes e maiores do que a taxa de decomposição de cerrado sentido restrito (0,40/ano). O δ 15N foi maior em solo sob capim-gordura (6,06‰), assim como a discriminação isotópica (7,8‰), indicando uma maior ciclagem de nitrogênio em solo sob capim-gordura do que sob cerrado sentido restrito e gramíneas nativas. Na matéria orgânica do solo (0-10 cm de profundidade) de cerrado sentido restrito, 59% é composta de fonte C4 e 41% de fonte C3, em gramíneas nativas 60,64% corresponde a fonte C4 e 39,4% a fonte C3 e no capim-gordura 66,8% corresponde a fonte C4 e 33,2% a fonte C3. Não foi encontrada diferença significativa para concentração de nitrato e amônio, taxas de mineralização e nitrificação líquida de N e razão N-NH4 + / N-NO3 - entre capimgordura e os demais tratamentos. Os dados encontrados nesse trabalho corroboram com a hipótese inicial de que áreas de Cerrado invadidas por capim-gordura possuem maior disponibilidade e ciclagem de N no solo do que áreas não invadidas de cerrado sentido restrito dominado pelo estrato arbustivo/arbóreo e gramíneas nativas. The invasion by exotic grasses in Cerrado is closely linked to the conversion of the native landscape in agriculture and pasture areas. Among them, the molasses grass is known as a major invasive species in the Cerrado. In the Cerrado, the molasses grass can: change the native biomass, community microorganisms, provide more nutrients to the soil, have a higher efficiency in nitrogen use than native grasses and to adapt to fire conditions. This exotic grass can change the species composition, community structure and main functions of natural ecosystems. This study aimed to analyze the impact of grass (Melinis minutiflora) in the dynamics of N in a cerrado stricto sensu fragment surrounded by agricultural matrix. The following hypothesis was tested: cerrado stricto sensu areas invaded by molasses grass have higher availability and cycling of N in the soil than not invaded cerrado stricto sensu areas. For it was determined the decomposition rate (k) of each species, the δ 13C of native grasses, exotic and cerrado stricto sensu to check the contribution of each group in the soil organic matter ; the soil δ 15N under each group to assemble the isotopic landscape (isoscapes) and analyze the spatial distribution and temporal dynamics of N; and the concentration of N-NH4 + and N-NO3 - , net rates of nitrogen mineralization and nitrification in the soil to check the impact of molasses grass in the nitrogen cycle in the short term . Molasses grass (0.75/year) and native grasses (0.77/year) showed decomposition rate (k) similar to and larger than the cerrado stricto sensu decomposition rate (0.40/year). The δ 15N was significantly higher in soil under molasses grass (6.06‰), as well as isotopic discrimination (7.8‰), indicating a higher nitrogen cycling in soil under molasses grass than under cerrado stricto sensu and grasses native. In soil organic matter (0-10 cm deep) cerrado stricto sensu, 59% is made up of C4 source and 41% of C3 source, in native grasses 60.64% corresponds to C4 source and 39.4% C3 source and molasses grass 66.8% corresponds to C4 source and 33.2% C3 source. There was no significant difference in concentration of nitrate and ammonium, net mineralization rates and net nitrification rates and N ratio NH4 + -N / NO3 - -N from molasses grass and other treatments. The data found in this study corroborate the initial hypothesis that cerrado stricto sensu areas invaded by molasses grass have higher availability and cycling of N in the soil than areas not invaded dominated by shrub / tree and native grasses.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, 2016. A manutenção dos ecossistemas terrestres e agroecossistemas está diretamente ligada aos solos e suas características, incluindo sua biota associada, que representa um componente essencial para a manutenção de uma série de processos ecossistêmicos. Levando em conta que o manejo de pastagens ainda é o principal uso da terra no bioma Cerrado, o presente estudo avaliou se o uso de pastagens, manejadas com gramíneas africanas e implementadas sobre latossolos de cerrado sentido restrito, afeta a comunidade de artrópodes ativos da superfície do solo (epígeos). O estudo foi conduzido durante a estação chuvosa de 2015 em três propriedades rurais no Distrito Federal. Os artrópodes epígeos foram capturados com armadilhas de queda (pitfalls) em três fragmentos de cerrado sentido restrito (controle), três pastagens e nas interfaces entre esses ambientes (tratamentos). Foram analisados um total de 27.656 artrópodes, distribuídos em 25 ordens entre as classes Insecta, Collembola, Arachnida, Diplopoda e Chilopoda. As classes Insecta e Collembola representaram juntas 92,3% dos artrópodes epígeos. No total 382 taxa foram identificados, sendo 95 morfoespécies de Araneae, 138 de Coleoptera e 111 de Formicidae. Desse total, 225 taxa/morfoespécies foram encontrados em fragmentos de cerrado, 236 em interfaces e 185 em pastagens. Os fragmentos de cerrado apresentaram o maior número de taxa exclusivos e compartilharam mais taxa com a interface. A família Formicidae foi predominante nos três ambientes, seguida de Isoptera no cerrado e Symphypleona na interface e pastagem. Os resultados indicam que a atividade-densidade média de artrópodes epígeos em pastagens não difere dos outros ambientes devido a um balanço entre o aumento da atividade de populações de Collembola e a diminuição da atividade de outros taxa, principalmente predadores. A riqueza e diversidade de artrópodes epígeos foi menor em pastagens, que diferiram dos fragmentos de cerrado quanto a composição e estrutura da comunidade, revelando taxa potencialmente sensíveis a esse sistema (Ptiliidae; Nitidulidae; Erythraeoidea adultos; Zodariidae). Cerca de 40% da dieta de artrópodes epígeos capturados no cerrado foi proveniente de fontes de carbono C4 enquanto nas pastagens 80% da dieta foi proveniente de fontes C4. Os resultados evidenciam que o estrato herbáceo é um importante componente para a manutenção da estrutura trófica de artrópodes epígeos de cerrado, mas não garante a manutenção da riqueza de artrópodes sobre o uso de pastagens manejadas, que alteram a composição e estrutura dessa comunidade. The maintenance of terrestrial ecosystems and agro-ecosystems is directly linked to soil characteristics, including its associated biota, which is an essential component for a range of ecosystem processes. Considering that cultivated are still the main land use in the Cerrado biome, this study evaluated the effect that cultivated pastures with African grasses on cerrado sensu stricto Oxisols have on the epigeic arthropods community. The study was conducted during the rainy season in 2015 at three private farms of Federal District, Brazil. Epigeic arthropods were caught with pitfall traps in three cerrado stricto sensu fragments, three cultivated pastures and between these areas, considered here as “interfaces”. Were analyzed 27.656 arthropods, divided in 25 orders between Insecta, Collembola, Arachnida, Diplopoda and Chilopoda classes. Overall, the Insecta and Collembola classes accounted together 92.3% of epigeic arthropods. Altogether, 382 taxa were identified, on which 95 were Araneae, 138 Coleoptera and 111 Formicidae morphospecies. In the cerrado fragments 225 taxa/morphospecies were found, 236 in interfaces and 185 in the cultivated pastures. The cerrado fragments had the highest number of unique taxa and shared more taxa with the interface area. The Formicidae family was predominant both in cerrado, interface and pasture areas, followed by Isoptera in cerrado and Symphypleona in interface and pasture areas. The results indicate the average activity-density of epigeic arthropods in pastures does not differ from other systens due to a balance between the increased activity of Collembola populations and decreased activity of other taxa, especially predators. The richness and diversity of epigeic arthropods was lower in pastures, which differed from cerrado fragments concerning their composition and community structure, revealing potentially sensitive taxa to this managed system (Ptiliidae; Nitidulidae; Erythraeoidea adults; Zodariidae). About 40% of epigeic arthropod diet caught in the cerrado fragments was from C4 carbon sources while this source has predominated in arthropod diet on managed pastures. The understory is an important component for maintaining trophic structure of cerrado epigeic arthropods, but does not guarantee the maintenance of arthropods richness on managed pastures, which had effect on the composition and structure of this community.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2019-07-04T19:33:32Z No. of bitstreams: 1 2015 - Caio de Teves In?cio.pdf: 1221314 bytes, checksum: eb65f74b6480313f2f46a4bac2f881d2 (MD5) Made available in DSpace on 2019-07-04T19:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Caio de Teves In?cio.pdf: 1221314 bytes, checksum: eb65f74b6480313f2f46a4bac2f881d2 (MD5) Previous issue date: 2015-12-03 Variations in the 15N natural abundance (?15N) in organic fertilizers (e.g. +5 to +20 ?) differ from those of synthetic N-fertilizers (?5 or +5 ?) allowing for several applications in agronomy and soil science. The objective was to apply the natural abundance of 15N to study nitrogen (N) loss in composting and the use of N from organic fertilizers. The hypotheses were if the ?15N value is an indicator for: (i) N loss during composting, (ii) N use efficiency from organic fertilizers, and (iii) differentiation between ?organic? and conventional vegetables. The increase of ?15N (2.31 ?) was used to estimate the N loss (10.5 to 17.2 ?) from composting of manure and lettuce leaves in bioreactors (3 L), and showed similar estimates and coefficient of variation (~30 %) to mass balance calculation. The equation proposed for general use is: Nlost = (?15Nfinal ? ?15Ninitial) ? 0.96. Organic and organo-mineral fertilizers with vegetal feedstock (peat and sugarcane) showed lower values of ?15N (< +8.0 ?) than manure and biosolids (+8.1 to 14.9 ?). However, addition of synthetic N-fertilizers may decrease the ?15N of the end product. There were significant differences between (p > 0.05) the ?15N organic (+14.3 ? 1.0 ?), conventional (+8.5 ? 2.7 ?), and hydroponic (+4.5 ? 0.2 ?) lettuces. However, there was no difference between the conventional system and the organic that do not apply manure (+9.2 ? 1.1 ?). The comparison between ?15N of soil organic inputs and lettuce allowed us to infer which was the main N source in each type of farming. ?15N and yield of carrot in response to increasing levels of compost (0 to 2.5 kg m??, 14 g N kg?1 , dry weight) showed positive and significant correlation (root, R = 0.88, P = 0.02; shoot, R = 0.76, P = 0.08). The N recovery (%NRec) varied from 4 to 9 %, where %NRec = [(?planta+ ? ? planta?) ? (?compost ? ?soil] x [Nharvested ? Napplied] and ?planta+ ? ?planta? is the variation of ?-plant with and without compost. Therefore, ?15N values allowed qualitative (marker for systems of production / fertilization regime), semi-quantitative (indicator for the main N source) and quantitative (estimator for N loss and N recovery) approaches in studies with organic fertilizers. org?nicas (+ 14,3 ? 1,0 ?), convencionais (+ 8,5 ? 2,7 ?) e hidrop?nicas (+4,5 ? 0,2 ?). No entanto, n?o houve diferen?a entre o sistema convencional e o org?nico que n?o aplica esterco (?15N = 9,2 ? 1,1 ?). A compara??o entre o ?15N do solo dos insumos org?nicos e da alface permitiu inferir qual foi a principal fonte de N em cada sistema de produ??o. O ?15N e a produtividade da cenoura em resposta ?s doses crescentes de composto (0 a 2,5 kg m??, 14 g N kg?1, base seca) apresentaram correla??o positiva e significativa (ra?z, R = 0,88, P = 0,02; parte a?rea, R = 0,76; P = 0,08). A recupera??o de N (%NRec) variou de 4 a 9 %, onde %NRec = [(?planta+ ? ?planta?) ? (?composto ? ? olo] x [Ncolhido ? Naplicado] e, ? planta+ ? ? planta? ? a varia??o do ? da planta com e sem composto. Portanto, o ?15N permitiu abordagens qualitativas (marcador de sistemas de produ??o / diferentes fertilizantes), semi-quantitativas (indicador da principal fonte de N) e quantitativas (estimador de perda e recupera??o de N) em estudos com fertilizantes org?nicos. As varia??es na abund?ncia natural de 15N (?15N) de fertilizantes org?nicos (ex. +5 a +20 ?) os diferenciam dos fertilizantes nitrogenados sint?ticos (?5 a +5 ?), permitindo diversas aplica??es na agronomia e na ci?ncia do solo. O objetivo foi empregar a abund?ncia natural de 15N no estudo da perda de nitrog?nio (N) na compostagem e no uso do N de fertilizantes org?nicos. As hip?teses foram se o valor de ?15N ? indicador para: (i) as perdas de N na compostagem, (ii) a efici?ncia de uso de N de fertilizantes org?nicos, e, (iii) a diferencia??o entre hortali?as 'org?nicas' e convencionais. O aumento do ?15N (2,31 ?) foi utilizado para estimar as perdas de N (10,5 a 17,2 %) na compostagem de esterco e folhas de alface em biorreatores (3 L) e apresentou estimativa e coeficiente de varia??o (~30%) similares ao c?lculo por balan?o de massas. A equa??o proposta para uso geral ?: Nperdido = (?15Nfinal ? ?15Ninicial) ? 0,96. Fertilizantes org?nicos e organominerais com mat?ria-prima vegetal (turfa e cana de a??car) apresentaram valores mais baixos de ?15N (< +8,0 ?) que os estercos e lodos de esgoto (+8,1 a 14,9 ?). Por?m, a adi??o de fertilizante nitrogenado sint?tico pode reduzir o ?15N do produto final. Houve diferen?as significativas (p > 0,05) entre o ?15N de alfaces

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2015. A mudança de uso e cobertura da terra, no contexto de expansão da agricultura, tem alterado a paisagem para suprir as necessidades humanas. Assim como outros biomas mundiais, o Cerrado tem sido convertido em áreas agrícolas e pastagens, desencadeando processos de transformação da paisagem como a fragmentação que provavelmente estão modificando a dinâmica de carbono no bioma. Com o objetivo de contribuir na estimativa de concentrações e estoques de carbono no solo em um contexto de paisagem, o presente estudo avaliou a influência da fragmentação no sistema solo-vegetação de fragmentos de cerrado sentido restrito e matrizes agropastoris (plantio direto e pastagem) ao entorno, em áreas de chapada na bacia hidrográfica do alto rio São Bartolomeu, região de Cerrado do Brasil Central. A fertilidade dos solos dos fragmentos e das matrizes agropastoris foram caracterizadas através de P disponível, K, Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, soma de bases trocáveis (SB), índice de saturação por bases (V), capacidade de troca catiônica (pH a 7,0) (T), capacidade de troca catiônica efetiva (t), e fósforo remanescente (P-rem). Os teores de COS foram obtidos pelo método Walkley & Black. Posteriormente, as concentrações e estoques de carbono foram relacionadas aos parâmetros biofísicos da vegetação através de índices de vegetação e funções de pedotransferência. Os solos das áreas núcleo e interface (que representam os fragmentos de cerrado sentido restrito), apresentaram-se semelhantes entre as variáveis observadas, mas de modo geral diferentes em relação as matrizes. As semelhanças entre as áreas de fragmento de cerrado sentido restrito foram influenciadas pelas concentrações de Al3+ e COS, tanto para o intervalo de 0-20 cm, quanto de 20-40 cm. Ao passo que as matrizes foram mais influenciadas por Ds, pH, P, Ca2+, Mg2+ no intervalo de 0-20 cm e Ca2+ e Mg2+ no intervalo de 20-40 cm, além de apresentarem ordenamento mais disperso. As regressões lineares múltiplas entre os índices de vegetação utilizados (NDVI, SAVI, EVI e NDWI) e o COS foram altas, bem como com o estoque de carbono no solo, no intervalo de 0-20 cm de profundidade. A partir destas correlações foram utilizadas as equações da reta geradas para estimar COS e estoque de C espacialmente no alto São Bartolomeu. A equação gerada para COS, no intervalo de 0-20 cm de profundidade ([C] 0-20 = 13,5 + 109,9 NDVI - 68,6 EVI + 17,6 NDWI - 57,4 SAVI), que foi ajustada posteriormente pelo método stepwise ([C] 0-20 = 1,27 + 116,6 NDVI - 97,9 EVI), assim como a equação gerada para estoques de C no solo para o intervalo de 0-20 cm (EC 0-20 = 38,5 + 197,6 NDVI - 89 EVI + 66,4 NDWI - 187 SAVI), que também foram ajustadas (EC 0-20 = -2,2 + 231,3 NDVI - 198,7 EVI). Estas estimativas podem auxiliar na avaliação da dinâmica de carbono no solo relacionando-o a cobertura vegetal e auxiliar no manejo de ecossistemas. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT Land use and cover change, in the agricultural expansion context, has changed the landscape to supply human needs. The Cerrado, such other world biomes, has been converted to agricultural and pasture areas, developing a landscape transformation process such as fragmentation is probably changing carbon dynamics in the biome. Aiming to contribute with soil carbon estimates in a landscape approach, we evaluated the influence of fragmentation in the soil-vegetation system of cerrado sensu stricto fragments surrounded by agricultural matrixes (no till and pasture) in plateau areas of the Upper River São Bartolomeu, localized in the region of Cerrado in Central Brazil. We characterized the fertility of soil fragments and soil matrices by available P, available K, Ca2+ changeable, Mg2+ changeable, Al3+ changeable, H + Al, total exchangeable bases (SB), base saturation index (V), cation exchange capacity (pH 7,0) (T), effective cation exchange capacity (t), and remaining phosphorus (P-rem). The levels of SOC were estimated by Walkey & Black method. After, we related the levels of SOC and stocks of carbon to biophysical vegetation parameters known as vegetation index, generating pedotransfer functions. The soils of core areas and interface (representing the cerrado sensu stricto fragments) were similar between the observed variables, but different in relation to matrices. The concentration of Al3+ and SOC influenced the similarities between cerrado sentido restrito fragments both the range of 0-20 cm, for 20-40 cm. In the other hand the matrices were more influenced by Ds, pH, P, Ca2+ and Mg2+ in the range of 0-20 cm and Ca2+ and Mg2+ in the range of 20-40 cm, in addition the matrices were ranked more dispersed. The multiple linear regressions between vegetation indices used (NDVI, SAVI, EVI and NDWI) and the SOC were high, as well as the stock of carbon in the soil in the range of 0-20 cm depth. We used the straight line equations from this correlations to estimate spatially SOC and carbon stocks in the range of 0-20 cm depth. The equation generated for SOC ([C] = 0-20 NDVI 13.5 109.9 + - 68.6 EVI NDWI 17.6 - 57.4 SAVI), was adjusted later by the stepwise method ([C] 0-20 = 1.27 + 116.6 NDVI - 97.9 EVI) and the equation generated for C stocks in the soil (EC 0 -20 = 38.5 + 197.6 NDVI - 89 EVI + 66.4 NDWI - 187 SAVI), have also been adjusted (EC 0-20 = -2.2 + NDVI 231.3 - 198.7 EVI). These estimates can be used in assessment of carbon dynamics in the soil relating it to vegetation cover and assist in ecosystem management.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, 2015. A vegetação ripária predominante em regiões de cabeceira denominada como Florestas de Galeria são formações que propiciam a ocorrência de galerias propriamente ditas sob o corpo hídrico devido à largura reduzida do mesmo. Apesar do papel desempenhado na manutenção da qualidade da água e para o fluxo gênico, há uma contínua ameaça aos ambientes de Floresta de Galeria, tornando-se cada vez mais urgente a implementação de medidas mitigadoras que objetivem preservar sua diversidade, auxiliando na conservação e recuperação desses ambientes. Entender o funcionamento e a estrutura desses ecossistemas de maneira integrada é essencial para o desenvolvimento de estratégias voltadas à manutenção da integridade ecológica dos mesmos. Considerando-se a importância da abordagem ecossistêmica sob o ponto de vista da integridade ecológica e com base nos conceitos de “fatores de estado” e “controles interativos”, o presente estudo teve como objetivo avaliar a integridade ecológica de córregos com Florestas de Galeria sob diferentes usos da terra na região de Cerrado do Brasil Central. Desse modo, foram selecionadas três áreas similares quanto aos fatores de estado, sendo uma localizada em ambiente preservado e considerado o ambiente de referência (córrego Cabeça-de-Veado) e duas submetidas à influência antrópica (córregos Jardim e Capão Comprido), todas localizadas no Distrito Federal, Brasil. As coletas foram realizadas no período de estiagem, em maio de 2014, para restringir a variabilidade que a condicionante precipitação pode acarretar no aumento da velocidade de fluxo da água nos córregos. Após a elaboração dos mapas de uso e cobertura do solo por meio da classificação supervisionada de imagens de satélite, as áreas em estudo foram diferenciadas quanto aos tipos de usos e cobertura do solo, sendo o córrego Jardim classificado como “impactado”, o córrego Capão Comprido como “alterado” e o córrego Cabeça-de-Veado como “preservado”. A integridade ecológica no córrego Cabeça-de-Veado foi observada em função das maiores granulometrias do sedimento, da maior concentração de matéria orgânica no sedimento e no seston, além da maior diversidade de invertebrados bentônicos, em comparação com as sub-bacias sob influência antrópica. No que diz respeito aos invertebrados bentônicos, a baixa diversidade de espécies, especialmente do grupo funcional de predadores, nos córregos Jardim e Capão Comprido pode ser explicada pela diminuição da heterogeneidade de habitats nestes corpos hídricos. Além disso, os padrões de ocorrência de indivíduos das famílias Hydropsychidae e Dryoptidae nos ambientes sob influência antrópica ressaltaram alterações na integridade ecológica dos mesmos. As condições prístinas do Córrego Cabeça-de-Veado conferiram ao ambiente aquático menores valores de clorofila-a no seston e no perifiton, além do acúmulo de matéria orgânica de origem alóctone no sedimento e no seston. Infere-se, deste modo, que o ambiente preservado apresentou metabolismo conforme modelos descritos para córregos sombreados, com processo ecossistêmico de respiração predominando ao de produção primária, destoando daqueles sob influência do fator antrópico. Deste modo, os ambientes sob influência da agricultura familiar e convencional apresentaram-se menos íntegros em comparação ao ambiente preservado, levando em consideração os atributos de regime de fluxo e qualidade da água, fonte de energia e estrutura de habitats, essenciais para análise da integridade ecológica. The dominant riparian vegetation in headwater regions known as Gallery Forests are formations that favor the occurrence of galleries along the water body due to its reduced width. Despite the role in maintaining water quality, there is a continuing threat to the Gallery Forest systems. Understand the functioning and structure of these ecosystems in an integrated manner is essential for the development of strategies for maintaining ecological integrity. Considering the importance of the ecosystem approach from the ecological integrity and based on the concepts of "state factors" and "interactive controls", the present study evaluated the ecological integrity of streams with Gallery Forests under different land uses in the Central Brazilian Savannas, located named Cerrado. Thus, we selected three similar areas as the state of factors, one located in environment preserved and considered the reference environment (Cabeça-de-Veado stream) and two submitted to anthropogenic influence (Jardim and Capão Comprido streams), all located in Federal District, Brazil. Samples were collected in the dry season, in May 2014, to restrict the variability that the conditioning precipitation may result in increased water flow rate in streams. After the development of the use of maps and land cover through supervised satellite image classification, the studied areas differed in the types of land use and land cover, and the Jardim stream classified as "Impacted", the Capão Comprido stream as "altered" and the Cabeça-de-Veado stream as "preserved". The ecological integrity in the Cabeça-de-Veado stream was observed due to higher grain size of the sediment, the highest concentration of organic matter in the sediment and seston, and the largest variety of benthic invertebrates, compared with the sub-basins under anthropogenic influence. With respect to benthic invertebrates, low diversity of species, especially predators of the functional group in the Capão Comprido e Jardim streams can be explained by decreased heterogeneity in this habitat substrate. In addition, the patterns of occurrence of individuals of Hydropsychidae and Dryoptidae families in environments under human influence highlighted changes in ecological integrity. The pristine conditions of Cabeça-de-Veado stream gave the aquatic environment lower chlorophyll-a in seston and periphyton and accumulation of organic matter. It is inferred, therefore, that the protected environment presented metabolic model as described for shading streams with ecosystem process “respiration” predominating the “primary production” of those clashing under the influence of anthropogenic factor. Thus, the environments under the influence of family and conventional agriculture had become less intact compared to the preserved environment, taking into account the attributes of flow rate and water quality, energy source and habitat structure, essential for the analysis of integrity ecological.

Orientador: Simone Aparecida Vieira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A Mata Atlântica é um dos principais biomas do mundo sendo considerada um dos 25 hotspots de biodiversidade. Dentre os ecossistemas associados à Mata Atlântica, a Floresta de Restinga foi quase totalmente dizimada, restando apenas 0,5% de sua área original. A Restinga se caracteriza por ocorrer nos cordões arenosos ao longo da costa onde o solo é distrófico e sujeito a inundações sazonais. Entre as comunidades que ocorrem nas florestas de restinga, destacam-se as epífitas vasculares que, por não terem contato com o solo, possuem adaptações ecológicas que garantem a aquisição de nutrientes via deposição seca e úmida. Para avaliar o papel das epífitas vasculares no funcionamento das Florestas de Restinga realizou-se o levantamento quantitativo da biomassa das epífitas vasculares em uma área de um hectare de Floresta de Restinga, no Núcleo Picinguaba do Parque Estadual da Serra do Mar (PESM), no litoral norte paulista, município de Ubatuba. Para tanto, foi coletado todo o material epifítico presente em 23 forófitos com DAP entre 4,9 e 41,7 cm, previamente selecionados. Cada forófito foi dividido por zonas ecológicas (copa, galhos e tronco), buscando amostrar os indivíduos arbóreos com diferentes (a) arquitetura de copa (A, para palmeiras; B para copa pequena e C, para copa grande) e (b) índice de cobertura por epífitas (ICE) que classifica os indivíduos arbóreos de acordo com o porte e a biomassa das epífitas. Esse material foi então separado e determinado o peso seco por grupos de epífitas: Arácea (Araceae, Gesneriaceae e Piperaceae), Bromeliacea, Orchidaceae e Miscelânia (Cactaceae, Pteridófitas, raízes, e solo aéreo). A zona ecológica que apresentou maior biomassa epifítica foi o tronco, com 54% do total, seguida pelos galhos com 45% do total. A biomassa epifítica variou de 0,01 kg a 28,9 kg por forófito. A biomassa epifítica total de um hectare de floresta, foi estimada em 2,32 Mg ha-1 representando apenas 1,34% de toda biomassa viva acima do solo, no entanto sua contribuição é de 18% da biomassa fotossintetizante da floresta e de mais de 10 Mg ha-1 de biomassa fresca evidenciando a importante contribuição do componente para o funcionamento do ecossistema. A estimativa de biomassa através do modelo alométrico desenvolvido neste estudo, utilizando-se como variáveis preditoras o índice de cobertura por epífitas e o DAP do forófito, representa um importante avanço nos estudos que envolvem a quantificação da biomassa de epífitas vasculares, sendo de fácil utilização e passível de aplicação em diferentes fitofisionomias, permitindo a comparação entre estudos distintos Abstract: The Atlantic Forest is one of the most important biomes of the world and is considered one of the 25 hotspots of biodiversity. Among the ecosystems associated with the Atlantic Forest, one of the more endangered is the Restinga Forest with only 0,5% of its original area preserved. Restinga is the seasonally flooded coastal forest that occurs in sandy ridges along the coast where the soil is extremely poor in nutrients, very acid and subject to seasonal flooding. Among the communities that occur in Restinga forest, we highlight the vascular epiphytes that by not depending on soil nutrients, may play an important role in nutrient dynamics in these systems. To evaluate the role of vascular epiphytes in Restinga Forests, this study proceeded a quantitative survey of the biomass of vascular epiphytes in an area of one hectare of Restinga forest, in Picinguaba at the Serra do Mar State Park (PESM), Ubatuba, north coast of São Paulo State. On 23 phorophytes with diameter at breast height (DBH) ? 4.8 cm, previously selected, was all the epiphytic material collected, divided by ecological zones (canopy, branches and trunk). The trees were sample trees with different (a) canopy architecture (A, to palm trees; B, to small crown; and C, for large crown) and (b) coverage ratio by epiphytes (ICE), which classifies individual trees according to the size and biomass of epiphytes. This material was separate and determined the dry weight per epiphytes groups: Arácea (Araceae, Gesneriaceae and Piperaceae), Bromeliacea, Orchidaceae and Miscellany (Cactaceae, Pteridophytes, roots, organic matter). The ecological zone with the highest biomass epiphytic was the trunk, with 54% of the total, followed by branches with 45%. An allometric model for the estimation of epiphytes biomass as a function of the host tree DBH, ICE and dry weight of epiphytes was develop based in the information collected. From this model, biomass of vascular epiphytes was estimate in 2,32 Mg ha-1 for 1ha of Restinga forest. The epiphytic biomass per host tree varied from 0.01 kg to 28.9 kg. The total epiphytic biomass represent only 1.34% of all living biomass above ground (AGB), but its contribution is 18% of the photosynthetic biomass of the forest and more than 10 Mg ha-1 of wet biomass, showing the importance of this component to the functioning of the ecosystem. The estimate of biomass through allometric model developed in this study, using as predictors the epiphyte coverage index and the DAP of the host tree, represents an important advance in studies involving the quantification of biomass of vascular epiphytes, being easy to use and applicable in different vegetation types, allowing comparison between different studies Mestrado Ecologia Mestra em Ecologia CAPES FAPESP 03/12595-7

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2013. Apesar da reduzida riqueza de espécies comparada à outras florestas tropicais, as florestas de mangue apresentam uma grande diversidade estrutural e funcional. Com o objetivo de contribuir com o conhecimento sobre o funcionamento de manguezais, o presente estudo investigou a dinâmica de N em dois tipos fisiográficos de manguezal, Bosques de Franja e de Bacia, no Parque Estadual da Ilha do Cardoso (Cananéia-SP). As seguintes hipóteses foram testadas: (1) o manguezal de Franja exibe maiores taxas de mineralização do N e de nitrificação comparado ao manguezal de Bacia, caracterizando a maior disponibilidade de N no manguezal de Franja comparado ao manguezal de Bacia e (2) o sistema solo-planta- -serapilheira no manguezal de Franja é mais enriquecido em 15N (exibe maior δ15N) comparado ao manguezal de Bacia, refletindo a maior disponibilidade de N no manguezal de Franja comparado ao manguezal de Bacia. Foram avaliadas (1) a estrutura da vegetação, (2) as limitações nutricionais, através da concentração e proporção de N e P no sistema solo-planta- -serapilheira e pela concentração de P disponível e de bases trocáveis (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) no solo, (3) as taxas de mineralização do N e de nitrificação líquidas, que também caracterizaram a disponibilidade de N no solo, e possíveis fatores limitantes (o teor gravimétrico de água no solo, o potencial redox, as concentrações de N total e de N-NH4+ e a razão C:N no solo e as concentrações de N e P e as razões C:N, C:P, N:P e o teor de polifenóis totais na serapilheira), (4) a composição isotópica do N (δ15N) e do C (δ13C) no sistema solo-planta-serapilheira e (5) o atributo área foliar específica (AFE). A altura do dossel, a área basal e o diâmetro médio na altura do peito foram maiores no manguezal de Franja e a densidade de indivíduos foi maior no manguezal de Bacia. Rhizophora mangle dominou o manguezal de Franja e ambas R. mangle e Laguncularia racemosa foram dominantes no manguezal de Bacia. A concentração de N orgânico (N total) e o potencial redox no solo foram maiores no manguezal de Franja, assim como a disponibilidade de N, caracterizada pela maior taxa de mineralização líquida do N no solo comparado ao manguezal de Bacia. Não foram observadas diferenças da taxa de nitrificação líquida entre os tipos fisiográficos, mas houveram evidências de que a taxa de nitrificação bruta foi maior no manguezal de Franja comparado ao manguezal de Bacia. A concentração de P disponível e de bases trocáveis no solo foram menores no manguezal de Bacia, assim como a concentração de P foliar e na serapilheira comparado ao manguezal de Franja. Não foram observadas diferenças na concentração de N foliar e na serapilheira entre os tipos fisiográficos. A razão N:P foliar foi maior no manguezal de Bacia (15,92) comparado ao manguezal de Franja (13,16). O sistema solo-planta-serapilheira no manguezal de Franja exibiu maior δ15N comparado ao manguezal de Bacia. As vegetação no manguezal de Bacia exibiu maior δ13C foliar e menor AFE comparado à vegetação no manguezal de Franja. A vegetação no manguezal de Bacia exibiu uma correlação negativa entre o δ15N e o δ13C foliares. Os resultados permitiram concluir que manguezais de Franja e de Bacia exibem diferenças na dinâmica de N, que o manguezal de Franja exibe maior disponibilidade de N e taxas de transformação do N no solo e maior importância de entradas e saídas de N no sistema comparado ao manguezal de Bacia. Os resultados também evidenciaram que o manguezal de Bacia exibe maiores limitações por P e bases trocáveis e maiores restrições à manutenção de uma maior condutância estomática comparado ao manguezal de Franja. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT Despite the low species richness compared to other tropical forests, mangroves exhibit great structural and functional diversity. Aiming to contribute to a better understanding about the functioning of mangrove forests, we investigated N dynamics in two physiographic types of mangroves (Fringe and Basin forests), in southeastern Brazil. We tested the following hypothesis: (1) Fringe mangrove exhibit higher net rates of N mineralization and nitrification in the soil compared to Basin mangrove, characterizing the higher N availability in Fringe compared to Basin, and (2) the soil-plant-litter system in Fringe is 15N enriched (exhibit higher δ15N) compared to Basin, due to higher N availability in Fringe compared to Basin. We evaluated: (1) the structure of vegetation, (2) nutrient limitations by the concentration and proportion of N and P in soil-plant-litter system, and concentrations of available P and exchangeable bases (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) in soil, (3) mineralization of N and nitrification net rates and their possible limiting factors (soil water content, soil redox potential, concentrations of total N, N-NH4+ and C:N ratio in soil and concentrations of N, P, and C:N, C:P and N:P ratios and total polyphenols concentration in litter), (4) nitrogen isotope ratio (δ15N) and carbon isotope ratio (δ13C) in soil-plant-litter system, and (5) specific leaf area (SLA). The canopy height, basal area and mean diameter at breast height were higher in Fringe mangrove, and the density of individuals was higher in Basin mangrove. Rhizophora mangle dominated Fringe mangrove and both R. mangle and Laguncularia racemosa dominated Basin mangrove. The concentration of organic N (total N) in soil and the soil redox potencial were higher in Fringe than in Basin mangrove, as well as the N availability, characterized by the higher net rate of N mineralization in soil compared to Basin mangrove. The physiographic types did not differ in net rate of nitrification, however, there were evidences of higher gross rate of nitrification in Fringe compared to Basin mangrove. The concentrations of available P and exchangeable bases in soil were lower in Basin, as well as the concentrations of P in leaves and litter compared to Fringe mangrove. The physiographic types did not differ in leaf and litter N concentration. The N:P ratio was higher in Basin (15,92) compared to Fringe mangrove (13,16). The δ15N in soil-plant-litter system was higher in Fringe than in Basin. The vegetation in Basin mangrove exhibited higher leaf δ13C and lower SLA compared to Fringe mangrove. Foliar δ15N was negatively correlated with leaf δ13C in Basin mangrove. The results indicate that Fringe and Basin mangroves differ in N dynamics, that Fringe mangroves

Orientadores: Ricardo Ribeiro Rodrigues, Rafael Silva Oliveira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Cerradão e floresta estacional semidecidual (FES) são consideravelmente distintos em relação à estrutura, à composição florística e ao funcionamento, com poucas espécies comuns às duas áreas. Entretanto, ainda não há consenso sobre os fatores que efetivamente controlam a dinâmica dessas formações. O objetivo deste estudo foi investigar a influência de fatores ambientais e atributos funcionais na ocorrência de espécies e na dinâmica de cerradão e de FES no sudeste do Brasil. No capítulo 1, plântulas de espécies do cerradão e da FES foram cultivadas, em casa de vegetação, no seu solo original e no solo da formação contrastante. Espécies da FES tiveram maior crescimento quando cultivadas em seu solo e incremento da biomassa com o aumento na disponibilidade de nutrientes. Por outro lado, o crescimento de espécies do cerradão não foi maior em seu solo original e nem teve correlação com a disponibilidade de nutrientes. Além disso, espécies da FES cresceram mais que espécies do cerradão, mesmo no solo do cerradão. Os resultados apontam especialização de habitat para espécies da FES e indicam que espécies da FES têm maior habilidade competitiva, enquanto espécies do cerradão se comportam como tolerantes ao estresse por baixa disponibilidade de nutrientes. Porém, os resultados também sugerem que as características físico-químicas do solo aparentemente não excluem a ocorrência de plântulas da FES no cerradão e vice-versa. No capítulo 2, atributos foliares funcionais (AFFs) foram comparados entre grupos de espécies do cerradão e da FES. Árvores da FES apresentaram maiores valores para área foliar específica (AFE) e concentração de N na folha, sugerindo que a FES é um ambiente mais competitivo, no qual plantas com estratégias de investimento de recursos que maximizam fotossíntese e taxas de crescimento são favorecidas. A razão N:P da folha foi superior a 20:1 nas duas comunidades, sugerindo que P é mais limitante que N tanto no cerradão quanto na FES. Apesar das divergências em AFE e concentração de N, a maioria dos atributos teve variação maior entre espécies e gêneros do que entre áreas, indicando que AFFs se conservam filogeneticamente. No capítulo 3 foi avaliada a abundância natural de 15N no solo e nas folhas de espécies arbóreas do cerradão e da FES. Em geral, a FES apresentou maiores valores para d15N e concentração de N no solo e nas folhas. Os resultados reforçam a idéia de que ecossistemas com maior disponibilidade de N têm maiores valores de d15N. Houve grande variação do d15N foliar em ambas as áreas, sugerindo diversidade nas estratégias de uso do N tanto para as árvores do cerradão quanto para as da FES. No capítulo 4, espécies do cerradão e da FES foram comparadas em relação aos atributos hidráulicos. Espécies divergiram para vários atributos. Entretanto, contrariando as hipóteses, em geral espécies do cerradão não apresentaram potencial hídrico de perda de turgor foliar mais negativo e maior tolerância a baixos potenciais hídricos, enquanto espécies da FES não apresentaram maiores condutividades específicas, não sendo, portanto, mais eficientes no transporte hídrico que espécies do cerradão. Abstract: Cerradão (Brazilian savanna woodland) and seasonally dry forests (SDF) are remarkably distinct in structure, species composition and functioning, with few trees occurring in both vegetation types. Nevertheless, there is no consensus about the factors that effectively controls the dynamic of cerradão-SDF boundaries. This study aimed to investigate environmental factors and plant functional traits affecting distribution of species and dynamic of cerradão and SDF in southeastern Brazil. In Chapter 1, we conducted a greenhouse experiment growing tree seedlings over their original soil and the soil of the contrasting vegetation type. SDF species demonstrated home-soil advantage and increased their growth with increasing soil nutrient availability. On the other hand, growth of cerradão seedlings was not higher in cerradão soil and, overall, did not have positive correlation with soil nutrient availability. Additionally, SDF had higher growth rates than cerradão species, even in cerradão soils. Our results indicated that soil promoted habitat specialization for SDF species and that SDF species have a more competitive growth strategy, while cerradão trees have a "stress-tolerant" behavior. Nevertheless, our findings suggest that soil attributes alone does not exclude the occurrence of SDF woody species in cerradão and vice-versa. In Chapter 2, we compared several leaf functional traits (LFTs) between cerradão and SDF woody species. SDF trees showed higher SLA and leaf N concentration in comparison to cerradão plants, suggesting that SDF is a more competitive environment, where plants with resource investment strategies that maximize photosynthesis and growth rate have competitive advantages. Leaf N:P ratio was higher than 20:1 for both communities indicating that P is more limiting than N in cerradão and SDF sites. Despite the across site divergence in SLA and leaf N concentration, most of the traits had a higher variance across species and genera than across sites, suggesting a conservatism of LFTs in close related species. In Chapter 3, we compared 15N natural abundance in cerradão and SDF sites. Overall, SDF had higher d15N and total N concentration in both soil and foliar samples. Our results corroborate the evidences that ecosystems with higher soil N availability have higher leaf and soil d15N values. Variation in leaf d15N values was large in both cerradão and SDF suggesting high diversity of N use strategies in both communities. In chapter 4, we compared hydraulic traits of cerradão and SDF species. Species diverged with respect to some hydraulic traits. However, contradicting our hypotheses, leaves of cerradão species did not lose turgor at more negative water potentials, and hence did not exhibit higher tolerance to lower water potentials than SDF species. Moreover, SDF species did not have higher hydraulic conductivity than cerradão species and, hence did not exhibit higher hydraulic efficiency. Doutorado Doutor em Biologia Vegetal

Orientadores: Carlos Alfredo Joly, Marcos Pereira Marinho Aidar Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Este projeto caracterizou as estratégias ecofisiológicas de utilização do nitrogênio em espécies arbóreas de duas formações florestais do Estado de São Paulo, a Floresta Ombrófila Densa Submontana, no Parque Estadual de Carlos Botelho (PECB) e a Floresta Estacional Semidecidual, na Reserva Municipal de Santa Genebra. Foi investigada a existência de relações entre o metabolismo primário do nitrogênio com a categorização sucessional de 66 espécies arbóreas ocorrentes nessas florestas. Além disso, na Floresta Ombrófila Densa Submontana, foi verificado se a ecofisiologia dos três grupos sucessionais em função do uso de nitrogênio, estava relacionada com a disponibilização sazonal de nitrogênio inorgânico no solo. Os resultados obtidos mostraram que as espécies utilizam estratégias para suprir sua demanda de nitrogênio mesmo diante das variações de concentrações desse íon no solo entre períodos seco e úmido e durante a ocorrência de pulso de nitrogênio no solo. Essas estratégias foram organizadas em grupos de sucessão ecológica, inicialmente embasados em resultados de categorização sucessional de espécies arbóreas para a Floresta Estacional Semidecidual e, para o experimento de pulso de nitrogênio, na categorização de acordo com o uso e o transporte de nitrogênio pelas espécies. Os resultados obtidos demonstram que espécies pioneiras respondem às variações dos conteúdos de nitrogênio disponível no solo, sobretudo na forma do nitrato. Esse grupo teve níveis relativamente altos de atividade de redutase do nitrato foliar, elevada quantidade de nitrato nas folhas, realiza o transporte de nitrogênio predominantemente através do nitrato e de asparagina e tem baixa relação C:N foliar. As secundárias tardias demonstraram ser pouco responsivas à disponibilidade sazonal de nitrogênio no solo. Seus níveis de atividade de assimilação do nitrato foram muito baixos em relação ao grupo pioneiro, na seiva do xilema predominaram aminoácidos como asparagina e arginina, baixo conteúdo de nitrato e a relação C:N foliar foi maior em relação às pioneiras. As secundárias iniciais mostraram níveis médios de atividade de redutase do nitrato foliar, na seiva do xilema predominaram transportadores de longa distância como glutamina e arginina. Esse grupo tem características intermediárias na sucessão ecológica, algumas espécies são próximas às pioneiras e mais responsivas às variações sazonais de nitrogênio no solo enquanto outras são menos responsivas e mais semelhantes às espécies tardias da sucessão. No solo do PECB, os pulsos de amônio e de nitrato estiveram correlacionados com a precipitação, a evapotranspiração, a temperatura e com o conteúdo de matéria orgânica no solo. Nas duas florestas, as variáveis ecofisiológicas das 66 espécies selecionadas se condicionam ao desempenho de estratégias para a utilização do nitrogênio inorgânico disponível no solo, podendo ser distribuídas em um continuum de respostas ecofisiológicas de uso do nitrogênio entre pioneiras, secundárias iniciais e tardias. A análise sintética dos grupos sucessionais evidenciou que as espécies arbóreas da Mata Atlântica utilizam estratégias para assimilar e transportar nitrogênio. A aplicação do modelo de sucessão ecológica em função do uso de nitrogênio em ambas as formações florestais forneceu mais informações e atendeu à necessidade de avanços na determinação de categorias sucessionais em florestas tropicais Abstract: This work characterized the ecophysiological strategies nitrogen use in trees species in two forest types of the São Paulo State, the Submontane Ombrophylous Dense Forest, in the Carlos Botelho State Park (PECB) and the Seasonal Semideciduous Forest, in the Santa Genebra Municipal Reserve. The existence of relations between the primary metabolism of nitrogen with the sucessional category of 66 trees species in these forests was investigated. Moreover, in the Submontane Ombrophylous Dense Forest, it was verified if the ecophysiological of the three sucessional groups in function of the nitrogen use, was related with the seasonal availability of inorganic nitrogen in the soil. The results showed that the species use strategies to supply its nitrogen demand ahead of the variations of concentrations of this ion in soil between periods dry and wet and during the nitrogen pulse, occurring a proportionality of the acquisition, the transport and the assimilation. These strategies had been organized in groups of ecological succession, being proven that the pioneer species answer to the variations of the available soil nitrogen contents, over all in the form of nitrate. This group has a high capacity for nitrate assimilation, are able to respond to increased availability of soil nitrogen, have high leaf nitrogen contents and transport nitrogen predominantly as asparagine and nitrate and low leaf C:N. The late secondary species demonstrated to be little responsive to the seasonal soil nitrogen availability. Its levels of nitrate reductase activity had been very low in relation to the pioneer group, in the xylem sap amino acids had predominated as asparagine and arginina, low content of nitrate and leaf C:N was bigger in relation to the pioneer species. The early secondary species had shown average levels of nitrate reductase activity, in the xylem sap predominated transporting long distance as glutamine and arginine. This group has intermediate characteristics in the ecological succession, some species are next to the more responsive pioneers species and to the seasonal nitrogen variations in the soil while others early species are less responsive and more similar to the late secondary species. In the soil of the PECB, the nitrate and ammonium pulses had been correlated with the precipitation, evapotranspiration, temperature and with the content of organic matter. In the two forests, the ecophysiological variables of the selected species if condition the performance of strategies for the use of available inorganic nitrogen in soil, being able to be distributed in one continuum of ecophysiological answer of use of nitrogen between pioneers, early secondary species and late secondary species. The synthetic analysis of the sucessional groups evidenced that the trees species of Atlantic Forest have standardized strategies of leaf nitrogen assimilation and the application of the model of ecological succession in function of the nitrogen use in both the forest formations supplied more information and attend the necessity of advances in the determination of sucessional categories in tropical forests Doutorado Biologia Vegetal Doutor em Biologia Vegetal