Dendroecology of Macrolobium acaciifolium (Fabaceae) in Central Amazonian floodplain forests / Dendroecologia de Macrolobium acaciifolium (Fabaceae) em florestas alagáveis da Amazônia central

The forest dynamics in the Amazonian floodplains is strongly triggered by the flood pulse. Trees respond to unfavorable growth conditions during the flood period by cambial dormancy, which results in the formation of annual growth rings. We determined tree age and compared the mean annual rates of increase in the diameter of Macrolobium acaciifolium with hydrological and climatic factors in three regions of central Amazonian floodplain forest. A wood sample was obtained from each tree using an increment borer. Ring growth was assessed by marginal parenchyma bands to determine tree age and the mean diameter increment. Ring widths were indexed to construct cross-dating chronologies and correlated with climatic and hydrological variables. The analyses demonstrate that the mean annual diameter increment did not differ between the three study sites. The chronologies correlated significantly with the terrestrial phase. There was no significant difference in the ring-width index between El Niño years and other years, and between La Niña and other years. These results show that the hydrological variables can be considered crucial to the rates of tree growth and diameter increment in floodplains, and El Niño signals were not detected in the tree-ring chronologies.

A dinâmica das florestas alagáveis da Amazônia é fortemente influenciada pelo pulso anual de inundação. As árvores respondem às condições de crescimento desfavoráveis durante o período de inundação através da dormência cambial, resultando na formação de anéis de crescimento anuais. Neste estudo, determinamos a idade das árvores e comparamos as taxas anuais médias de incremento em diâmetro de Macrolobium acaciifolium com fatores hidrológicos e climáticos em três regiões de florestas alagáveis na Amazônia central. Para cada árvore, uma amostra de madeira foi obtida usando uma broca dendrocronológica. O crescimento do anel foi avaliado por bandas de parênquima marginal, para determinar a idade da árvore e o incremento médio em diâmetro. As séries de anéis foram indexadas, para construir cronologias, e correlacionadas com variáveis climáticas e hidrológicas. Nossas análises demonstraram que o incremento anual médio em diâmetro não diferiu entre os três locais de estudo. As cronologias correlacionaram-se significativamente com a fase terrestre. Não houve diferença significativa no índice de largura dos anéis entre os anos de El Niño e outros anos, e entre os anos de La Niña e outros anos. Estes resultados mostraram que as variáveis hidrológicas podem ser consideradas cruciais para as taxas de crescimento e de incremento em diâmetro das árvores em florestas alagáveis, e que não foram detectados sinais de El Niño nas cronologias das árvores analisadas.

Condition factor variations over time and trophic position among four species of Characidae from Amazonian floodplain lakes: effects of an anomalous drought / Variações do fator de condição de quatro espécies de Characidae de lagos de várzea da Amazônia como função do tempo e da posição trófica: efeitos de uma seca anômala

Abstract The effects of extreme droughts on freshwater fish remain unknown worldwide. In this paper, we estimated the condition factor, a measure of relative fitness based on the relationship of body weight to length, in four fish species representing two trophic levels (omnivores and piscivores) from Amazonian floodplain lakes for three consecutive years: 2004, 2005 (an anomalous drought year), and 2006. The two omnivores, Colossoma macropomum and Mylossoma duriventre, exhibited trends consistent with their life cycles in 2004 and 2006: high values during the hydrologic seasons of high water, receding water, and low water, with a drop following reproduction following the onset of rising water. However during the drought year of 2005 the condition factor was much lower than normal during receding and low water seasons, probably as a result of an abnormal reduction in resource availability in a reduced habitat. The two piscivorous piranhas, Serrasalmus spilopleura and S. elongatus, maintained relatively stable values of condition factor over the hydrologic cycles of all three years, with no apparent effect of the drought, probably because the reduction in habitat is counterbalanced by the resulting increase in relative prey density. We suggest that if predictions of increasing drought in the Amazon are correct, predatory species may benefit, at least in the short run, while omnivores may be negatively affected.

Resumo Os efeitos de secas extremas sobre peixes de água doce ainda é globalmente desconhecido. Neste artigo, nós estimamos o fator de condição, uma medida relativa de bem estar baseada na relação entre e peso do corpo e o comprimento, em quatro espécies de peixes de lagos da Amazônia, pertencentes a dois níveis tróficos (onívoros e carnívoros), capturadas durante três anos consecutivos: 2004, 2005 (quando ocorreu uma seca anômala) e 2006. As duas espécies onívoras, Colossoma macropomum e Mylossoma duriventre exibiram tendências consistentes com seu ciclo de vida nos anos de 2004 e 2006: valores mais altos na cheia, vazante e seca, seguida por uma queda na enchente que coincide com a estação reprodutiva. No entanto, o fator de condição foi muito menor durante a seca e a enchente em 2005, provavelmente devido a redução anormal na disponibilidade de recursos em um habitat reduzido. As duas espécies piscívoras, as piranhas Serrasalmus spilopleura e S. elongatus, mantiveram relativa estabilidade nas estimativas do fator d condição, ao longo do ciclo hidrológico dos três anos, sem efeito aparente da seca extrema, provavelmente porque a redução do habitat foi contrabalanceada pelo aumento na densidade de presas. Caso as predições de aumento de frequência de secas extremas venha a se confirmar, acreditamos que espécies predadoras poderão ser beneficiadas, ao menos no curto prazo, enquanto as onívoras serão negativamente afetadas.

Physical attributes of the river basin of Roncador river associated to the landscape change in the municipality of Magé, Rio de Janeiro-Brazil / Atributos físicos da bacia hidrográfica do rio Roncador associados a mudança da paisagem no município de Magé, Rio de Janeiro-Brasil

The objective of this study was to conduct a temporal analysis of biophysical attributes of the river basin of Rio Roncador, located in the municipality of Magé, Rio de Janeiro. SRTM data were used for the determination of the river basin morphometry and two images of the orbital platform Landsat5 TM sensor (01/28/1986 and 02/15/2010) applied the SEBAL algorithm to characterize the landscape dynamics. The results indicate that The river basin has a drainage area equivalent to 186.21 km2, perimeter 101.78 km, circularity index equal to 0.22, form factor 0.26 and compares index 2.09. These results indicate that the river basin is not prone to flooding, mainly due to its elongated form. It was possible to verify that in the interval of 24 years, degradation occurred in the region beyond the change in the coverage of the soil of the river basin. The results indicated a tendency of reduction in the areas of permanent preservation -13.4% of the river basin. It is concluded that anthropogenic actions were able to alter the surface cover of the soil and that, by the way, may have influenced the water dynamics of the river basin.

O objetivo deste estudo foi realizar uma análise temporal de atributos biofísicos da bacia hidrográfica do Rio Roncador, localizado no município de Magé, Rio de Janeiro. Utilizaram-se dados do SRTM para a determinação da morfometria da bacia hidrográfica e duas imagens da plataforma orbital Landsat5 sensor TM (28/01/1986 e 15/02/2010) aplicado o algoritmo SEBAL para caracterizar a dinâmica da paisagem nesse período. Os resultados indicam que a bacia hidrográfica possui uma área de drenagem equivalente a 186,21 km2, perímetro de 101,78 km, índice de circularidade igual a 0,22, fator forma de 0,26 e índice de compacidade de 2,09. Estes resultados indicam que a bacia hidrográfica não é propícia a enchentes, devido principalmente a sua forma alonga. Foi possível verificar que no intervalo de 24 anos ocorreu degradação na região além da mudança na cobertura do solo da bacia hidrográfica. Os resultados obtidos indicaram uma tendência de redução nas áreas de preservação permanente de -13,4% da bacia hidrográfica. Conclui-se que ações antropogênicas foram capazes de alterar a cobertura superficial do solo e que por sinal podem ter influenciado a dinâmica hídrica da bacia hidrográfica.

Determinación del balance hídrico superficial en el suelo, cuenca río Atulapa, modelo de Thorntwaite desarrollado en Python, Esquipulas, Chiquimula, Guatemala / Determination of surface water balance in the soil, Atulapa river basin, Thorntwaite model developed in Python, Esquipulas, Chiquimula, Guatemala

En la región centroamericana, Guatemala comparte junto a Costa Rica, el tercer lugar en lo concerniente a la disponibilidad o volumen de agua. La cuenca del río Atulapa de 42.72 km2 de longitud, localizado en la parte alta del río Lempa, constituye un recurso hídrico de interés trinacional para las repúblicas de El Salvador, Honduras y Guatemala. La cuenca forma parte de la reserva Biosfera Transfronteriza Trifinio Fraternidad; declarada como reserva de biosfera en junio del 2011, por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura. Debido a los efectos del cambio climático y utilización de la tierra en la cuenca, ha disminuido la capacidad de retención de agua del suelo, por lo que en el presente estudio se evaluó el balance hídrico del suelo con el modelo de Thornthwaite y Mather. Los métodos y técnicas aplicados permitieron generar y evaluar registros hidrometeorológicos con estaciones digitales instaladas; así como también, la utilización de estaciones locales. Posteriormente, se utilizó un Sistema de Información Geográfica para programar el modelo de balance hídrico en el suelo con Python, simulando la distribución espacial de la precipitación, evapotranspiración potencial y real, contenido de humedad en el suelo, almacenamiento y escorrentía superficial. La textura del suelo y su cobertura permitió determinar la capacidad de retención de humedad. El 85% del territorio de la cuenca posee texturas franco arcillo-arenosas de origen volcánico y cultivo de café. El caudal medio anual en el río Atulapa es 0.59 m3/seg, la precipitación potencial media es 1,916 mm/año, la evapotranspiración real media es 873.08 mm/año, el déficit de disponibilidad de agua del suelo es de 465 mm/año. La variabilidad biofísica de la cuenca del río Atulapa, determinó la dinámica del balance hídrico del suelo.

In the Central American region, Guatemala shares the third place with Costa Rica in water availability or volume. The Atulapa River basin of 42.72 km2 is located in the upper part of the Lempa River, of Trinational interest for Guatemala, El Salvador and Honduras, within "La Fraternidad" Biosphere Reserve, of the Trifinio Plan declared by Unesco in June 2011. The effects of climate change and land use in the basin diminish the water retention capacity in the soil, the study evaluated the soil wáter balance with the Thornthwaite and Mather model. The methods and techniques included generating hydro meteorological records with installed digital stations, as well as the use of local stations. Later, a Geographic Information System was used to program the Python water balance model simulating the spatial distribution of precipitation, potential and actual evapotranspiration, soil moisture content, storage and surface runoff. The texture of the soil and its coverage allowed determining the capacity of moisture retention, 85% of the territory has clay-sandy franco textures of volcanic origin with coffee plantations. The mean annual rainfall in the Atulapa River is 0.59 m3/sec, the mean potential rainfall is 1.916 mm/year, the average real evapotranspiration is 873.08 mm/year, and the water availability deficit in the soil is 465 mm/year. The biophysical variability of the Atulapa river basin determined the dynamics of the soil water balance.

Fundamentação teórica da Quota Ambiental e estudo de caso de seu desenvolvimento em São Paulo / Theoretical foundations of the Environmental Quota (QA) and case study referring to its development in São Paulo, Brazil

É conveniente que as políticas ambientais municipais contem não apenas com os instrumentos previstos na legislação federal, mas também com instrumentos urbanístico-ambientais a serem inseridos na legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo. Assim, objetivou-se neste trabalho desenvolver um tal instrumento. Para tanto, estabeleceu-se: a) requisitos do instrumento: simplicidade, flexibilidade e embasamento teórico; b) objetivos ambientais considerados: promoção da qualidade ecossistêmica, melhoria do microclima e promoção do controle de drenagem na fonte; c) desenvolvimento de métricas: para os dois primeiros objetivos ambientais, demonstrou-se teoricamente ser satisfatório como indicador único uma simplificação do conceito de ecoexergia devido a Jørgensen e, para o último objetivo ambiental, o pico da vazão de saída do lote; d) estabelecimento de padrões: para os dois primeiros objetivos, definição de valores mínimos da ecoexergia simplificada para lotes em diferentes locais e com diferentes usos e taxas de ocupação, enquanto para o último objetivo, impacto zero. Coincidentemente, enquanto esse instrumento era desenvolvido a Prefeitura do Município de São Paulo (Brasil) procedia a uma revisão da lei de parcelamento, uso e ocupação do solo, tendo sido aceito que o instrumento teórico acima servisse como base para o desenvolvimento de um novo instrumento denominado Quota Ambiental (QA). A transformação do instrumento teórico acima na Quota Ambiental, que terminou por ser inserida no projeto de lei encaminhado à Câmara Municipal e depois aprovado por ela, foi objeto de um estudo sui generis, visto que o autor participou ativamente do desenvolvimento da QA como servidor público. Tal demandaria um método a meio caminho entre o estudo de caso e a observação participante, tendo-se optado por um método análogo ao fenomenológico Para o desenvolvimento da QA foi formado um pequeno grupo de trabalho do qual o autor participou. O instrumento teórico recebeu diversas modificações não só para conformação a diretrizes e decisões políticas, como para amadurecimento de conceitos e cálculos, mostrando-se viável como base para o desenvolvimento da QA. Diversos grupos de interesse influenciaram o desenvolvimento da QA em diferentes fases e em diferentes níveis, chegando a ocorrer de eles se manifestarem diretamente junto ao grupo de trabalho. A Superior Administração prestigiou o processo, mas mostrou-se às vezes dividida em relação ao conflito entre aspectos ambientais e sociais. O grupo teve sucesso em potencializar os ganhos decorrentes da complementaridade de expertises decorrentes da heterogeneidade em termos de formação e experiência dos membros do grupo. Ele procurou harmonizar as diferentes pressões, muitas vezes até se antecipando a elas. Para tanto, o grupo de trabalho desenvolveu uma dinâmica para chegar a consensos internos e para prever, internalizar e posicionar-se frente a pressões, frequentemente conflitantes. As pressões mais severas provieram da própria burocracia municipal. Em todos esses processos a simplicidade, como requisito, foi perdendo-se. A Quota Ambiental mostrou-se um instrumento inovador, aparentando dar satisfação aos reclamos de diversos grupos de interesse e, principalmente, representando uma cunha ambiental inserida na legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo

It is appropriate that municipal environmental policies incorporate not only the instruments provided for in federal legislation, but also the urban-environmental instruments to be inserted in the urban legislation. Thus, it was aimed in this work to develop such an instrument. To do so, it was established the following: a) requirements of the instrument: simplicity, flexibility and theoretical background; b) environmental objectives considered: promotion of ecosystem quality, improvement of microclimate and promotion of drainage control at source; c) development of metrics: a simplification of the concept of eco-exergy due to Jørgensen has been theoretically proven to be satisfactory as a single indicator of the first two environmental objectives; for the last environmental objective, the lot peak output flow; d) establishment of legal standards: for the first two objectives, definition of minimum values of simplified eco-exergy for lots in different locations and with different uses and occupation rates, whereas for the last objective, zero impact. Coincidentally, while this instrument was being developed, the City of São Paulo (Brazil) proceeded to a review of the zoning law, thus being accepted that the above theoretical instrument should serve as the basis for the development of a new instrument called Environmental Quota (Quota Ambiental, QA, in Portuguese). The transformation of the above theoretical instrument into the QA, which ended up being inserted in the bill forwarded to the City Council and later approved by it, was the subject of a sui generis study, as the author participated actively in the development of QA as a public servant. This would require a method halfway between the case study and the participant observation. A method analogous to the phenomenological one was chosen. A small working group in which the author participated was formed for the development of QA. The theoretical instrument received several modifications not only to conform to political guidelines and decisions, but to maturation of concepts and calculations as well, proving feasible as a basis for the development of QA. Several special interest groups influenced the development of QA in different phases and at different levels; it even occurred to interest groups to directly sue the working group. The High Administration supported the process, but it became sometimes divided in relation to the conflict between environmental and social aspects. The group succeeded in enhancing the gains derived from the complementarity of skills resulting from the heterogeneity in terms of training and experience of the working group members. It sought to harmonize the different pressures, often even foreseeing them. To this end, the working group has developed a dynamic to reach internal consensus and to anticipate, internalize and position itself in the face of frequently conflicting pressures. The most severe pressures came from the municipal bureaucracy itself. In all these processes simplicity, as a requirement, was lost. The Environmental Quota proved to be an innovative instrument, appearing to satisfy the demands of various interest groups and, mainly, representing an environmental wedge inserted in the zoning law

Zooplankton community structure of the lower Xingu River (PA) related to the hydrological cycle / Estrutura da comunidade do zooplancton do Baixo Rio Xingu (PA), em relação ao ciclo hidrológico

The zooplankton community of the lower Xingu River shows strong fluctuations in species richness and number of organisms during periods of water level fluctuation. Pulses of density and species richness are adapted to the pulses in water flows and water level. This is conected with reproductive strategies of some zooplankton groups. The spatial heterogeneity of the lower Xingu River consisting of braided channels, bedrocks, macrophyte stands, is probably a relevant factor for the species richness of the zooplankton communities, and may be a fundamental factor for the overall aquatic biodiversity of the lower Xingu River.

A comunidade zooplanctônica do Baixo Rio Xingú apresenta grandes flutuações em riqueza de espécies e na densidade (no org./m3) durante os diferentes períodos de flutuação do nível da água. Pulsos de densidade e de riqueza de espécies, são adaptados e ajustados aos pulsos em nível da água e fluxo. Isto está conectado com as estratégias reprodutivas de certos grupos de zooplancton. A heterogeneidade espacial do baixo Rio Xingú consistindo de canais anastomosados, pedrais, macrófitas aquáticas é provavelmente um fator relevante que impulsiona a riqueza de espécies das comunidades zooplanctõnicas e pode ser um fator fundamental para a alta biodiversidade aquática do Rio Xingú.

Zooplankton community structure of the lower Xingu River (PA) related to the hydrological cycle / Estrutura da comunidade do zooplancton do Baixo Rio Xingu (PA), em relação ao ciclo hidrológico

Abstract The zooplankton community of the lower Xingu River shows strong fluctuations in species richness and number of organisms during periods of water level fluctuation. Pulses of density and species richness are adapted to the pulses in water flows and water level. This is conected with reproductive strategies of some zooplankton groups. The spatial heterogeneity of the lower Xingu River consisting of braided channels, bedrocks, macrophyte stands, is probably a relevant factor for the species richness of the zooplankton communities, and may be a fundamental factor for the overall aquatic biodiversity of the lower Xingu River.

Resumo A comunidade zooplanctônica do Baixo Rio Xingú apresenta grandes flutuações em riqueza de espécies e na densidade (no org./m3) durante os diferentes períodos de flutuação do nível da água. Pulsos de densidade e de riqueza de espécies, são adaptados e ajustados aos pulsos em nível da água e fluxo. Isto está conectado com as estratégias reprodutivas de certos grupos de zooplancton. A heterogeneidade espacial do baixo Rio Xingú consistindo de canais anastomosados, pedrais, macrófitas aquáticas é provavelmente um fator relevante que impulsiona a riqueza de espécies das comunidades zooplanctõnicas e pode ser um fator fundamental para a alta biodiversidade aquática do Rio Xingú.

Seasonal and spatial variations in limnological conditions of a floodplain lake (lake Catalão) connected to both the Solimões and Negro Rivers, Central Amazonia / Variações espaciais e temporais nas condições limnológicas de um lago de planície de inundação (lago Catalão) conectado aos rios Solimões e Negro, Amazônia Central

Lakes play an important role in biogeochemical, ecological and hydrological processes in the river-floodplain system. The aim of this study was to evaluate the dynamics of the limnological conditions of Catalمo Lake, an Amazon floodplain lake. Thus, some of the main limnological environment variables (O2, temperature, pH, nutrient, electrical conductivity) of the Catalمo Lake were analyzed under temporal and spacial scales. The study was conducted between November/2004 and August/2005. Sampling excursion were carried out every three months; one excursion for each of the four different hydrological periods (low water, rising water, high water and falling water). Sampling points were chosen so that it could be obtained a gradient of the distance from Negro River. Limnological profiles in Catalمo Lake showed generally acidic to slightly alcaline water, with low levels of dissolved oxygen and low concentrations of soluble reactive phosphorous. The Negro River seems to exert the main influence during the rising water period, while the Solimُes River is the principal controlling river during peak water. The Principal Component Analysis (PCA) grouped the seasonal collections by hydrological period, showing the formation of a north-south spatial gradient within the lake in relation to the limnological variables. Multivariate dispersion analysis based on distance-to-centroid method demonstrated an increase in similarity over the course of the hydrological cycle, as the lake was inundated in response to the flood pulse of the main river channels. However, the largest spatial homogeneity in the lake was observed in the epilimnion layer, during the falling water period. The daily analysis of variation indicated an oligomitic pattern during the years in which the lake was permanently connected to the Negro River...

Os lagos exercem um papel importante nos processos biogeoquímicos, ecológicos e hidrológicos no sistema rio-planície de inundação. O objetivo do presente estudo foi avaliar a dinâmica das condições limnológicas do lago Catalão, um lago da planície de inundação amazônica. Algumas das principais variáveis limnológicas (por exemplo, O2, temperatura, pH, condutividade elétrica, nutrientes) do lago Catalão foram analisadas em uma escala temporal e espacial. O presente estudo foi realizado no período de novembro de 2004 a agosto de 2005. As amostragens foram trimestrais, com um total de quatro coletas, uma em cada fase do ciclo hidrológico (Seca, Enchente, Cheia e Vazante). Os pontos de amostragem foram escolhidos de modo a obter um gradiente de distância em relação ao rio Negro. No geral, as águas do lago Catalão mostraram-se pouco oxigenadas, ácidas a levemente alcalinas e com baixas concentrações de Fósforo Solúvel Reativo (FSR). A Análise de Componentes Principais (ACP) agrupou as estações de coleta por fases do ciclo hidrológico e evidenciou a formação de um gradiente espacial na distribuição das variáveis limnológicas, que vai da região mais ao norte até mais ao sul do lago. A influência do rio Negro sobre as águas do lago parece ser maior na enchente e a do rio Solimões na cheia. A análise de dispersão multivariada com abordagem baseada na distância ao centróide evidenciou o aumento da similaridade espacial em função da inundação. Contudo, a maior homogeneidade espacial do lago foi registrada no epilímnio, na fase de vazante. Os resultados da análise de variação diária indicaram que o lago Catalão apresenta comportamento oligomítico nos anos em que permanece conectado permanentemente ao rio Negro. Apesar de receber grande aporte de águas pretas (rio Negro) e brancas (rio Solimões), as características físicas e químicas das águas do Catalão permitem classificá-lo como um sistema mais próximo dos lagos de várzea típicos do que daqueles de águas preta.

Climate change in Brazil: perspective on the biogeochemistry of inland waters / Mudanças climáticas no Brasil: perspectiva sobre a biogeoquímica de águas interiores

Although only a small amount of the Earth's water exists as continental surface water bodies, this compartment plays an important role in the biogeochemical cycles connecting the land to the atmosphere. The territory of Brazil encompasses a dense river net and enormous number of shallow lakes. Human actions have been heavily influenced by the inland waters across the country. Both biodiversity and processes in the water are strongly driven by seasonal fluvial forces and/or precipitation. These macro drivers are sensitive to climate changes. In addition to their crucial importance to humans, inland waters are extremely rich ecosystems, harboring high biodiversity, promoting landscape equilibrium (connecting ecosystems, maintaining animal and plant flows in the landscape, and transferring mass, nutrients and inocula), and controlling regional climates through hydrological-cycle feedback. In this contribution, we describe the aquatic ecological responses to climate change in a conceptual perspective, and we then analyze the possible climate-change scenarios in different regions in Brazil. We also indentify some potential biogeochemical signals in running waters, natural lakes and man-made impoundments. The possible future changes in climate and aquatic ecosystems in Brazil are highly uncertain. Inland waters are pressured by local environmental changes because of land uses, landscape fragmentation, damming and diversion of water bodies, urbanization, wastewater load, and level of pollutants can alter biogeochemical patterns in inland waters over a shorter term than can climate changes. In fact, many intense environmental changes may enhance the effects of changes in climate. Therefore, the maintenance of key elements within the landscape and avoiding extreme perturbation in the systems are urgent to maintain the sustainability of Brazilian inland waters, in order to prevent more catastrophic future events.

Embora apenas uma pequena quantidade de água da Terra esteja reservada em corpos d'água da superfície continental, esses ambientes desempenham papel importante nos ciclos biogeoquímicos, conectando a superfície à atmosfera. O território brasileiro é recortado por uma densa rede fluvial e exibe um enorme número de lagos rasos. Impactos de natureza humana têm sido intensos modificadores de ecossistemas límnicos. A biodiversidade e os processos ecossistêmicos são fortemente modulados por forças sazonais fluvial e/ou precipitação. Essas macroforçantes ecológicas respondem às mudanças climáticas. As águas interiores são ecossistemas com elevada biodiversidade, promovem transferências de energia dentro da paisagem, conectando os ecossistemas, e atuam na manutenção de fluxos de matérias - animais, vegetais, nutrientes e inóculos. Esses ecossistemas controlam o clima numa escala regional. Neste capítulo, são descritas algumas respostas dos ecossistemas aquáticos às alterações climáticas, tanto conceitualmente como analisando os possíveis cenários de mudanças climáticas em diferentes regiões no Brasil. Potenciais sinais biogeoquímicos em diferentes ecossistemas límnicos brasileiros foram identificados. Os ecossistemas límnicos são pressionados pelas atividades do uso do solo, pela fragmentação da paisagem, pelo represamento e pelo desvio de rios, pela urbanização, pela carga de águas residuais e do nível de poluentes. Essas ações perturbadoras podem alterar os padrões biogeoquímicos nas águas interiores numa escala temporal mais curta quando comparada às mudanças climáticas. A manutenção da sustentabilidade das ecossistemas aquáticos brasileiros é urgente de modo a prevenir futuros eventos catastróficos.

Thermal structure of the Poraquê lake, Central Amazonian, Brazil / Estrutura térmica do lago Poraquê, Amazônia Central, Brasil

Thermal gradient of a Central Amazonian lake was studied to establish a link between seasonal variations in the water level, temperature, suspended particulate matter (SPM) and thermal stratification. Bimonthly measurements of temperature and PAR radiation were made at 0.25 m intervals from the surface to bottom from February 2004 to July 2006. Daily occurs full vertical mixing of the water column, and classic thermal stratification was not observed in the period. The effect of the winds associated to flood-pulse and the penetrative convection, transported the turbulent kinetic energy (TKE) into the lake mixing the column of water. This phenomenon was more expressive in the rainfall seasons when is generally higher contributing to the circulation of the water. The limit of the euphotic zone ranged from 1.36 to 1.77 m in the period studied. The results of the transmission curves for the sampling sites showed that, in general, less than 0.01% of the surface light reached the bottom. The trend curve developed can facilitate the understanding of the limnological and ecological processes in lentic systems of whitewaters of the Central Amazonian.

Foi estudado o gradiente térmico de um lago da Amazônia Central para estabelecer associação entre variações sazonais no nível de água, temperatura, material em suspensão e estratificação térmica. Bimestralmente, foram medidas a temperatura e a radiação luminosa da superfície ao fundo do lago no período entre fevereiro de 2004 e julho de 2006. Ocorreu completa mistura vertical diária da coluna de água, não sendo observada estratificação térmica clássica no período. A energia cinética turbulenta (ECT) proveniente da ação dos ventos em associação com o pulso de inundação foi responsável pela mistura da coluna de água. Esse fenômeno foi mais expressivo no período chuvoso, quando a ECT é geralmente mais alta, contribuindo para a circulação da água. A extensão da zona eufótica variou de 1,36 a 1,77 m. Os resultados das curvas de transmissão para os pontos de amostragem mostraram que menos de 0,01% da luz de superfície alcançou o fundo do lago. A curva de tendência desenvolvida poderá facilitar a compreensão dos processos limnológicos e ecológicos em sistemas lênticos de águas brancas da Amazônia Central.

review on environmental process Engineering

In this paper, we introduce environmental systems engineering [ESE] and describe some of its applications combined with process systems engineering [PSE] to problems related to environmental systems. These systems-the water cycle and ecosystem cycles-are complex and highly dynamic, with an uncertainty level comparable to that of chemical systems. To illustrate the challenges of applying PSE to ESE, some novel approaches and examples of the latter are shown for water and wastewater systems. The challenges associated with the modeling, control and optimization of environmental systems provide fascinating opportunities. These opportunities for PSE researchers, as well as the challenges, are the goals of this paper

Stability and spatio-temporal structure in fish assemblages of two floodplain lagoons of the lower Orinoco River

Fish assemblage structure and variability were analyzed in two floodplain lagoons (Las Arhuacas and Los Cardonales) along the lower Orinoco over a hydrological cycle. Every three months during continuous three-day sampling, experimental gill nets (5 to 12.5 cm of mesh opening) and 1 mm-mesh seine nets were utilized according to the types of habitats presents. A total of 133 fish species were found in Las Arhuacas and 95 species in Cardonales. Fifty five and 17 species were exclusive to Las Arhuacas and Los Cardonales respectively, and 77 were common to both lagoons. In Las Arhuacas, the most speciesrich orders were Characiformes, Siluriformes, Perciformes and Gymnotiformes and in Los Cardonales, the most species-rich orders were Characiformes, Siluriformes, Clupeiformes and Perciformes. The richness, abundance and biomass were significantly higher (p < 0.001) in Arhuacas than in Cardonales. In general, the fishes assemblage was highly variable during the high water phase and moderately stable during low water phase in both lagoons, with more stability or less variability in Cardonales than Arhuacas. Also, there were significant differences in the fish assemblages between the two lagoons, mainly during low waters (ANOSIM; p < 0.001). The species that contributed most to the mean dissimilarity between the lagoons were Hypostomus argus, Aphanotorulus ammophilus, Potamorhina altamazonica, Prochilodus mariae, Loricaria gr. cataphracta, Oxydoras sifontesi, Hydrolycus armatus, Hyphopthalmus edentatus and Pterodoras rivasi. The last four species were more commonly collected in Los Cardonales. Also, the species of small size (mainly SL < 5 cm) such as Rhinosardinia amazonica, Moenkhausia sp. 1 "lepidura", Moenkhausia sp. 2, Aphyocharax alburnus, Characidium sp. 1, Moenkhausia sp. 3, Exodon paradoxus and Roeboides dientonito contributed to the mean dissimilarity among the beach and aquatic vegetation habitats. The patterns of the species assemblage ...(AU)

Foram analisadas a estrutura e a variabilidade da comunidade de peixes ao longo de um ciclo hidrológico em dois lagos (Arhuacas e Cardonales) da planície de inundação do baixo rio Orinoco. Amostragens trimestrais foram realizadas por meio de coletas contínuas durante três dias, utilizando-se redes de espera experimentais (5 a 12,5 cm de malha) e redes de arrasto (1 mm de malha), de acordo com os tipos de habitats presentes. Foi encontrado um total de 133 espécies de peixes em Arhuacas e 95 espécies em Cardonales. Cinquenta e cinco espécies foram exclusivas do lago Arhuacas, 17 do lago Cardonales, e 77 foram comuns a ambos os lagos. Em Arhuacas, as ordens mais ricas em espécies foram Characiformes, Siluriformes, Perciformes e Gymnotiformes; em Cardonales, foram Characiformes, Siluriformes, Clupeiformes e Perciformes. A riqueza, abundância e biomassa foram significativamente mais altas (p < 0.001) em Arhuacas que em Cardonales. A comunidade de peixes teve alta variação durante a fase de cheia e permanceu moderadamente estável durante fase de seca em ambos os lagos, com mais estabilidade ou menos variabilidade durante todas as fases do ciclo hidrológico em Cardonales que Arhuacas. Ademais, houve diferenças significativas nas comunidades ícticas entre os dois lagos, em especial durante o período da seca (ANOSIM; p < 0.001). As espécies que mais contribuíram para a dissimilaridade média entre os lagos foram Hypostomus argus, Aphanotorulus ammophilus, Potamorhina altamazonica, Prochilodus mariae, Loricaria gr. cataphracta, Oxydoras sifontesi, Hydrolycus armatus, Hyphopthalmus edentatus e Pterodoras rivasi. As últimas quatro espécies foram geralmente mais coletadas em Cardonales. As espécies pequenas (principalmente SL < 5 cm), como Rhinosardinia amazonica, Moenkhausia sp. 1 "lepidura", Moenkhausia sp. 2, Aphyocharax alburnus, Characidium sp. 1, Moenkhausia sp. 3, Exodon paradoxus e Roeboides dientonito, foram as que mais contribuiram para a ...(AU)

The parana river under extreme flooding: a hydrological and hidro-geochemical insight

Todos los sistemas fluviales pueden estar sometidos a inundaciones extremas con fuerte impacto en su dinámica hidrológica y bio-geoquímica. Los grandes ríos (cuencas de tamaño continental) están expuestos a tales alteraciones drásticas, que en ocasiones han surgido más frecuentemente o severas que en el pasado reciente, quizás como consecuencia de los cambios climáticos mundiales. El Río Paraná, uno de los mayores sistemas fluviales, exhibe una teleconexión activa entre inundaciones extremas y la ocurrencia de eventos ENSO en el Pacífico. Además, desde los años 70 se aprecia un caudal creciente. La teoría de los valores extremos muestra que eventos recientes de altos caudales han excedido las predicciones basadas en registros históricos de 100 años y es probable que una inundación con una periodicidad de 200 años rebase lo calculado. El análisis del impacto geoquímico de la inundación causada por El Niño en 1982-83, que aparentemente fue la inundación de los 100 años, ilustra que las fases disueltas exportadas durante la crecida muestran comportamientos diferentes: algunas fases son diluidas no-linealmente mientras otras aumentan en concentración con el aumento de flujo. Las relaciones iónicas (elementos alcalinos y alcalino-térreos) fueron significativamente alteradas durante el evento debido a cambios en las fuentes principales (p.e., Cl- y Na+ pasaron de fuentes continentales, muy posiblemente sedimentos marinos y otros sedimentos salinos, durante el flujo bajo/medio a aerosoles marinos durante altos caudales). Un grupo de metales pesados totales medidos durante la crecida 1982-83 pareció seguir un patrón de dilución ideal, donde el doble del caudal determina una reducción de la concentración a la mitad.

Proposta para identificação rápida dos períodos hidrológicos em áreas de várzea do rio Solimões-Amazonas nas proximidades de Manaus / Proposal for rapid identification of the hydrological periods in lowland areas along the Solimões Amazon river in the proximity of Manaus

A variação periódica do nível das águas é o principal fator que determina a comunidade de organismos aquáticos presente em rios com planícies alagadas. Muitos estudos na Amazônia são desenvolvidos nas várzeas próximas à cidade de Manaus, mas, comparações entre essas informações são dificultadas pela ausência de padronização na denominação das diferentes etapas do ciclo de cheia-seca. Este trabalho teve como objetivo a identificação e a padronização da nomenclatura das diferentes fases do ciclo hidrológico para possibilitar análises que envolvam resultados de mais de um ano e de mais de um local. Os dados do nível da água do rio Negro, coletados no porto de Manaus foram utilizados para o desenvolvimento da metodologia. São propostos valores da cota do rio Negro para limitar os quatro períodos hidrológicos (enchente, cheia, vazante e seca) e definir a intensidade da cheia e da seca. O número de dias de cada um dos períodos hidrológicos foi obtido e foi estimada a duração para períodos considerados típicos, longos e curtos. Considerando que modificações abióticas e bióticas do meio estão relacionadas com as mudanças no nível da água, a identificação e a padronização da nomenclatura dos períodos hidrológicos mostraram-se extremamente úteis para uma primeira análise de informações biológicas dos organismos da várzea.

Seasonal variations of the water level is the most important factor in determining the community of aquatic organisms present in flooded areas in the Amazon. Many scientific projects developed in this region were and still are being carried out in flooded areas near the city of Manaus; however, data can rarely be compared due to a non-standardized nomenclature used to describe the various phases of the flood pulse. The present paper aims to identify and standardize the terminology used to define a hydrological cycle with the purpose of allowing for the analysis of data from different places and multiple years. Serial data of the Negro River water height taken from the local harbor was considered for the estimations. Values of the water height are proposed in order to define the four hydrological periods (rising, flood, lowing, dry) and the intensity of flood and dry periods. A typical, long and short hydrological period was also defined in number of days based on the duration of each period. Considering that environmental abiotic and biotic modifications are related to water level fluctuation, the standardization of the hydrological nomenclature may become a useful tool for ecological data analysis.

Estrutura da comunidade de macroinvertebrados associados ao folhiço submerso de remanso e correnteza em igarapés da Amazônia Central / Community structure of macroinvertebrates associated with leaf litter from riffles and pools from Central Amazon streams

Considerando que a composição e a distribuição de macroinvertebrados de água doce é relacionada a diversos fatores ambientais, destacando-se a velocidade da corrente e o tipo de substrato tive como hipótese de trabalho que a composição, riqueza, e abundância de macroinvertebrados que ocorrem em dois ambientes com características hidrológicas distintas (correnteza e remanso) fossem diferentes entre essas áreas. A amostragem foi realizada em três igarapés onde foram dispostas cinco armadilhas em trechos de remanso e cinco em correnteza, totalizando 30 armadilhas. No laboratório os macroinvertebrados foram identificados em ordens e os indivíduos de cada ordem foram separados em famílias. Análise de variância em blocos foi realizada com intuito de verificar possíveis efeitos do tipo de hábitat e dos rios sobre riqueza e abundância de macroinvertebrados. O índice de diversidade Shannon foi aplicado, seguido do teste t. Análise de agrupamento (UPGMA) usando o coeficiente de distância de Bray-Curtis foi realizada com intuito de verificar a similaridade entre os diferentes hábitats dos rios. Foram coletados 132 especimens, 97 em correnteza e 35 em remanso. Dentre as dezesseis famílias coletadas, seis colonizaram apenas correnteza, dois apenas remanso e oito colonizaram os dois ambientes. Foi detectado um efeito do hábitat (remanso ou correnteza) sobre a riqueza e abundância de macroinvertebrados. No entanto, não foi detectado efeito do local (igarapés). A diversidade de Shannon foi maior para correnteza do que para o remanso. A análise de agrupamento de Bray-Curtis formou um agrupamento mais definido entre os trechos de corredeira. Concluo que a composição e a abundância são os parâmetros que diferem entre as comunidades de macroinvertebrados de correnteza e remanso. A hipótese explicativa para este resultado é de que a estrutura da comunidade desses dois ambientes se diferencie devido às variações associadas ao fluxo da correnteza, que possibilitam...

Considering that the composition and distribution of freshwater macroinvertebrates is related to several environmental factors, especially water flow and type of substratum I hypothesized that composition, richness and abundance of macroinvertebrates that occur in both environments with distinct hydrological characteristics (riffle and pool) were different between these areas. Specimens were sampled in three streams where five traps were arranged in stretches from pools and riffles totalizing 30 traps. In the laboratory the macroinvertebrates were identified to family level. An analysis of variance in blocks was made in order to verify possible effects of habitat and stream type on the richness and abundance of macroinvertebrates. Shannon's diversity index was applied, followed by a t-test. The Bray-Curtis cluster analysis was performed to verify the similarity between different habitats. A total of 132 specimens were collected, 97 in riffles and 35 in pools. Among sixteen families collected, six colonized only riffles, two colonized only pools and eight colonized both environments. An effect of the habitat (pools or riffles) upon the richness and abundance of macroinvertebrates was detected. On the contrary, no difference was found among streams (igarapés). The Shannon diversity index was higher in riffles than in pools. The riffle stretches formed a single group on the Bray-Curtis cluster analysis. I conclude that composition and abundance were distinct between the community of macroinvertebrates of riffles and pools. The explaining hypothesis for these results is that the community structure of both environments is distinct due to variations associated with water flow, that allows the existence of groups with different ecological and behavioral features.

Desmatamento na Amazônia: dinâmica, impactos e controle / Deforestation in Amazonia: dynamics, impacts and control

O desmatamento na Amazônia procede a um alto ritmo por várias razões, muitas das quais dependem de decisões do governo. O desmatamento leva à perda de serviços ambientais, que têm um valor maior que os usos pouco sustentáveis que substituem a floresta. Estes serviços incluem a manutenção da biodiversidade, da ciclagem de água e dos estoques de carbono que evitam o agravamento do efeito estufa. Retroalimentações entre as mudanças climáticas e a floresta, por meio de processos tais como os incêndios florestais, a mortalidade de árvores por seca e calor e a liberação de estoques de carbono no solo, representam ameaças para o clima, a floresta e a população brasileira. Eventos recentes indicam que o desmatamento pode ser controlado, tendo a vontade política, pois os processos subjacentes dependem de decisões humanas.

Deforestation in Amazonia proceeds at a rapid rate for various reasons, many of which depend on government decisions. Deforestation causes losses of environmental services that are more valuable than the short-lived uses that replace the forest. These services include maintenance of biodiversity, of water cycling and of the stocks of carbon that avoid further intensification of the greenhouse effect. Feedbacks between climatic changes and the forest through such processes as forest fires, tree mortality from drought and heat and the release of carbon stocks in the soil represent dangers for the climate, the forest and the Brazilian population. Recent events indicate that deforestation can be controlled, given the political will, because the underlying processes depend on human decisions.

Geração de modelos de regionalização de vazões máximas, médias de longo período e mínimas de sete dias para a bacia do rio do Carmo, Minas Gerais / Models generation of regionalization of maximum, medium and minimum of seven days flow rates for the Carmo river basin, Minas Gerais

O fato de ser limitada a disponibilidade hídrica de uma bacia hidrográfica, aliado ao crescente aumento da demanda motivado pelos mais variados usos e impulsionado pelo desenvolvimento econômico, exige a adoção de critérios de gestão capazes de minimizar os inevitáveis conflitos pelo uso da água. Para que a gestão seja adequada, requer-se o conhecimento dos diferentes segmentos do ciclo hidrológico, notadamente da precipitação e da vazão. Com isso, e considerando-se a importância de se verem atendidas as regiões com ausência ou escassez de dados fluviométricos, desenvolveu-se o presente estudo de construção de modelos matemáticos de regionalização de vazões na bacia do rio do Carmo. Para isso, foram construídas as séries de chuvas totais anuais, totais do semestre mais chuvoso e máximas diárias, e as séries de vazões máximas, médias e mínimas. As séries de chuvas no ponto foram convertidas em chuvas na área com o uso do método de Thiessen. Com base nas séries anuais das vazões máximas, médias e mínimas, ajustaram-se modelos de probabilidade que permitiram a extrapolação dos dados históricos. Ainda, para pesquisar a influência do relevo sobre as variáveis hidrológicas foram feitas as quantificações de diferentes parâmetros que caracterizam a bacia. Deste modo, ao final foram construídos os modelos de regionalização das vazões.

Precipitação interna e interceptação da chuva em floresta de terra firme submetida à extração seletiva de madeira na Amazônia Central / Throughfall and rainfall interception by an upland forest submitted to selective logging in Central Amazonia

Em uma área de floresta de terra firme na Amazônia Central submetida à extração seletiva de madeira (6-10 árvores ou 34 m³ ha-1 de madeira), foram medidas a precipitação interna e a interceptação da água da chuva num período de mais de dois anos. No primeiro ano, os dados coletados foram contínuos; no ano seguinte, as informações foram obtidas em campanhas intensivas em diferentes épocas do ano. Procurou-se quantificar as alterações produzidas pela extração seletiva na precipitação interna e na interceptação da chuva e, conseqüentemente, no ciclo hidrológico. Na floresta intocada (controle), a precipitação interna variou de 74,2 a 87,1 por cento e nas parcelas manejadas de 86,9 a 92,9 por cento, verificando-se um aumento na precipitação interna após a extração seletiva de madeira. No entanto, as alterações provocadas pela extração seletiva na precipitação interna, que é a transferência de água da atmosfera para o solo após percolar o dossel da floresta, não foram estatisticamente significativas. Mas a interceptação da chuva, uma das partes do ciclo hidrológico, que retorna para a atmosfera e contribui para novas chuvas, foi significativamente alterada pela extração seletiva, provocando uma diminuição da quantidade de água retida pelo dossel.