MODELOS MATEMÁTICOS APLICADOS AOS ESTUDOS DE DECOMPOSIÇÃO DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS

This revision aimed at analyzing the mathematical models usually used in the handling data of degradation experiments with aquatic macrophytes. The mathematical models that describe the decomposition process of aquatic macrophytes frequently observed in literature are: single and double exponential models. Through a meta analysis from results of 37 experiments of aquatic macrophytes decomposition the exponential models were compared. The analysis of the parameters of each model indicated that: i) the use of the single exponential model does not represent adequately the fast losses of mass that occur in the beginning of process, relative to leaching from the detritus and ii) the decomposition coefficients related with of refractory fractions (from double exponential model) was minor than that obtained to the single exponential model generating, consequently, incremented half-time (ca. 2.3 times) of process.Esta revisão teve por objetivo analisar os modelos matemáticos usualmente utilizados no tratamento de dados de experimentos que abrangem a degradação de macrófitas aquáticas. Os modelos matemáticos mais utilizados para descrever a decomposição de macrófitas aquáticas são: o modelo exponencial simples e o modelo exponencial duplo. Através de uma meta análise, com os resultados de 37 experimentos de decomposição de macrófitas compararam-se os modelos matemáticos exponenciais. A análise dos parâmetros desses modelos indicou que: i) o uso do modelo exponencial simples não representa adequadamente as perdas de massa rápidas que ocorrem no início do processo, relativas à lixiviação dos detritos e ii) que os coeficientes de decomposição das frações refratárias (modelo exponencial duplo) foram menores que os obtidos no modelo simples, gerando, conseqüentemente, tempos de meia vida mais elevados (ca. 2,3 vezes)

Reviewing the organic matter processing by wetlands

Abstract Aim Cycling processes in wetlands are highly dynamic and involve complex interactions between hydrological processes, biogeochemical transformations, and microbial communities. This review attempts to assess the interactions between elements within biogeochemical cycles and the possible routes in which organic matter is processed in waterlogged soils. Methods The input and cycling of organic matter in flooded soils were approached in this review. We used a non-systematic literature survey to indicate the possible biogeochemical routes of organic matter processing in waterlogged soils. Results We explore hydrological processes, oxygen availability, biogeochemical routes of the organic matter process, and the inputs and exports of organic matter in flooded soils from wetlands. Conclusions The anaerobic degradation of organic resources predominantly occurs within submerged soils. Under conditions of maintenance of natural rates of primary production and allochthonous detritus input, storing organic detritus in flooded soils prevails over mineralization. The importance of hydrology for the export of organic carbon is evident. In wetlands, the export of organic matter is predominantly associated with dissolved organic matter and methane production

AS ROTAS DE LIBERAÇÃO DO CARBONO DOS DETRITOS DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS

Herein, processes linked to the release of the carbon (e.g. CO2, CH4, DOC) from decomposition of aquatic macrophytes are discussed. A brief compilation of other studies was made to verify the variation of carbon contents in the plant tissues, and carbon mineralization processes were discussed in face of the conditioning factors that usually operate at continental aquatic systems (e.g. temperature, availability of dissolved oxygen). A kinetic model was proposed to describe and compare the rate of mineralization of released detritus. The mineralization generally follows three different pathways, each one involving different amounts of carbon. The predominant pathway -- oxidation of particulate refractory organic compounds, like fibers -- is the slowest pathway, with a mean half-time of 88 days. The mineralization of soluble and labile organic compounds seem to involve less carbon (ca. 29.7%), and takes place faster.Nesse estudo discutem-se eventos relativos a liberação do carbono (e.x. CO2, CH4, COD) durante a decomposição das macrófitas aquáticas. Foi realizada uma breve compilação para examinar a variação dos teores de carbono dessas plantas. Os processos de mineralização são discutidos em função de fatores controladores dos sistemas aquáticos continentais (ex. temperatura, disponibilidade de oxigênio dissolvido). Propõe-se ainda, um modelo cinético que descreve e compara as velocidades dos processos de mineralização dos diferentes componentes dos detritos. Pelo modelo adotado, concluiu-se que a mineralização possui, no geral, três rotas que envolvem diferentes proporções de carbono. A rota predominante (oxidação dos compostos orgânicos refratários particulados; i.e. fibras) é a mais lenta (tempo medio de meia vida: 88 dias); as mineralizações dos compostos orgânicos dissolvidos e lábeis envolvem menos carbono (ca. 29,7%) e constituem-se em processos de curto prazo

Xylanase and cellulase activities during anaerobic decomposition of three aquatic acrophytes

Enzymatic activity during decomposition is extremely important to hydrolyze molecules that are assimilated by microorganisms. During aquatic macrophytes decomposition, enzymes act mainly in the breakdown of lignocellulolytic matrix fibers (i.e. cellulose, hemicellulose and lignin) that encompass the refractory fraction from organic matter. Considering the importance of enzymatic activities role in decomposition processes, this study aimed to describe the temporal changes of xylanase and cellulose activities during anaerobic decomposition of Ricciocarpus natans (freely-floating), Oxycaryum cubense (emergent) and Cabomba furcata (submersed). The aquatic macrophytes were collected in Óleo Lagoon, Luiz Antonio, São Paulo, Brazil and bioassays were accomplished.  Decomposition chambers from each species (n = 10) were set up with dried macrophyte fragments and filtered Óleo Lagoon water. The chambers were incubated at 22.5°C, in the dark and under anaerobic conditions. Enzymatic activities and remaining organic matter were measured periodically during 90 days. The temporal variation of enzymes showed that C. furcata presented the highest decay and the highest maximum enzyme production. Xylanase production was higher than cellulase production for the decomposition of the three aquatic macrophytes species

DECOMPOSIÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA ALÓCTONE E AUTÓCTONE EM ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS

DECOMPOSITION OF ALLOCHTHONOUS AND AUTOCHTHONOUS ORGANIC MATTER IN AQUATIC ECOSYSTEMS. There are two sources of detritus for aquatic ecosystems: allochthonous, composed mainly by leaves from the riparian vegetation, and autochthonous, with emphasis on the aquatic macrophytes. This article presents a review of the decomposition process, the factors controlling it, and the biological agents acting at each stage of the process: (i) leaching, (ii) conditioning and (iii) fragmentation. A way to summarize the decomposition process allowing comparison of data is to calculate the decay coefficient. In compilation and classification of numerous decay coefficients from leaves of riparian vegetation and aquatic macrophytes obtained by several authors in studies of decomposition in aquatic ecosystems, we observed that: (i) the decomposition rate of autochthonous materials was higher than that of allochthonous material (t 1/2 = 56 and 35 days, respectively), despite the decay of both types of material has been classified as fast, (ii) the decay rate was higher for leaves decomposing in Tropical than in Temperate climate, with half-life respectively equal to 25 and 44 days, (iii) the floating macrophytes showed the lowest decomposition rates (slow), followed by emergent (middle) and submerged (fast) species, with half-life times, respectively, equal to 168 112 and 33 days.Keywords: Decomposition; allochthonous organic matter; autochthonous organic matter; decay coefficient.DESCOMPOSICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA  ALÓCTONO Y AUTÓCTONO EN ECOSISTEMA ACUÁTICO. Hay dos fuentes de los desechos para los organismos acuáticos lóticos y lénticos: alóctonas, compuesto principalmente por tallos hojas de la vegetación ribereña y las autóctonos , que ponen de relieve las macrófitas. En este artículo se presenta una revisión del proceso de descomposición, los factores que controlan, y los agentes biológicos que actúan en cada etapa del proceso: (i) la lixiviación, (ii) acondicionado y (iii) la fragmentación. Una manera de resumir todo este proceso para permitir una comparación de los datos es el cálculo del coeficiente de decaimiento. Através de la recopilación y clasificación de los distintos coeficientes de hojas en descomposición de la vegetación ribereña y los macrófitos acuáticos obtenidos en varios estudios se observó que: (i) la tasa de descomposición de los materiales autóctonos fue mayor que el material alóctono (t1 / 2 = 56 y 35 días, respectivamente), a pesar de la decadencia de los dos tipos de material ha sido clasificado como rápida, (ii) la tasa de disminución fue mayor para las hojas en descomposición en la zona templada que en las  tropicales, con la vida media, respectivamente, por el 25 y 44 días, (iii) el hábito de macrófitas flotantes mostraron las menores tasas de descomposición (lento), seguidas por las emergentes (medio) y sumergido (rápido), con la vida media igual a, respectivamente, 168, 112 y 33 días.Palabras claves: Descomposición;  materia orgánica alóctona;  materia orgánica autóctona;  coeficiente de descomposición.Existem duas fontes de detritos para os ecossistemas aquáticos lóticos e lênticos: alóctone, composta principalmente por folhas provindas da vegetação ripária e autóctone, onde se destacam as macrófitas aquáticas. A decomposição desse material é caracterizada por três fases distintas e simultâneas: (i) lixiviação, (ii) condicionamento e (iii) fragmentação. Uma forma de sintetizar todo esse processo para que se permita a comparação dos dados é o cálculo do coeficiente de decaimento. Através da compilação e classificação de vários coeficientes de decaimentos de folhas da mata ripária e macrófitas aquáticas obtidos por diversos autores durante estudos da decomposição nos ecossistemas aquáticos, foi possível observar que: (i) não houve diferença entre os coeficientes médios de decomposição dos materiais alóctones e autóctones, tendo ambos decaídos com velocidade rápida, com tempo de meia vida de 164,5 dias; (ii) as macrófitas de hábito emergente e flutuantes não apresentaram grandes variações, tendo decaído a uma velocidade média, apresentado um tempo médio de meia vida de 254 dias. Entretanto, as macrófitas submersas apresentaram decomposição rápida, com tempo médio de meia vida aproximadamente três vezes inferior (88 dias), o que se deve ao maior teor de compostos solúveis e menor quantidade dos tecidos rígidos de sustentação apresentados pelas macrófitas com esse hábito. Contudo, muitos são os fatores que afetam a velocidade de decaimento da matéria orgânica, sejam eles físicos, químicos, biológicos ou metodológicos, e as classificações não devem ser utilizadas de forma indiscriminada, devendo-se levar em consideração todos os aspectos envolvidos no processo

ALTERAÇÕES ESPACIAIS E TEMPORAIS DE VARIÁVEIS LIMNOLÓGICAS DO RESERVATÓRIO DO MONJOLINHO (CAMPUS DA UFSCAR)

TEMPORAL AND SPATIAL CHANGES OF LIMNOLOGICAL VARIABLES FROM MONJOLINHO RESERVOIR (UFSCAR  CAMPUS). This study described changes of limnological variables (suspended material, turbidity, temperature, dissolved oxygen, BOD5, pH, organic and inorganic carbon, electrical conductivity, total organic nitrogen, nitrate, nitrite, ammonium and total and dissolved phosphorous) of Monjolinho Reservoir and Monjolinho River, both located inside the UFSCar campus. Water was collected superficially (each two weeks) in three sampling station. We observed a temporal variation, mainly due to the rain, for the variables: suspended material, turbidity, temperature, inorganic and organic carbon, nitrate, ammonium and total organic nitrogen as well as total and dissolved phosphorous. Dissolved oxygen, pH and nitrite showed differences in the spatial pattern between the two studied river sites. The BOD values were different between the upstream river and the reservoir sites. In the sampling sites, water physical and chemical variables showed values in conformity with the legislation, although, based on phosphorus total concentrations, a trophic status index classifies the studied system as eutrophic. Besides, others studies showed an environmental degradation towards the river mouth, due to anthropogenic cause. Keywords: Temporal and spatial variations; limnological survey; Monjolinho River; UFSCar campus.CAMBIOS TEMPORALES Y ESPACIALES DE VARIABLES LIMNOLÓGICAS DE RESERVORIO MONJOLINHO (UFSCAR CAMPUS). En este estudio se describen los cambios de las variables limnológicas (material en suspensión, turbidez, temperatura, oxígeno disuelto, DBO5, pH, carbono orgánico e inorgánico, conductividad eléctrica, nitrógeno orgánico total, nitrato, nitrito, amonio y fósforo total y disuelto) de reservorio Monjolinho y del rio Monjolinho, ambas ubicadas en el interior del campus UFSCar. El agua fue recolectada superficialmente (cada dos semanas) en la estación de muestreo durante tres estaciones de muestreo Se observó una variación temporal, principalmente durante la temporada de lluvia, para las variables: material en suspensión, turbidez, temperatura, carbono orgánico e inorgánico, nitrato, amonio y nitrógeno orgánico total, así como el fósforo total y disuelto. Oxígeno disuelto, pH y nitritos mostraron diferencias en el patrón espacial entre los dos sitios del río estudiado. Los valores de DBO fueron diferentes entre el río aguas arriba y los sitios de depósito. En los sitios de muestreo, las variables físicas y químicas del agua mostraron valores de conformidad con la legislación, aunque, en base a las concentraciones de fósforo total, un índice de estado trófico del sistema estudiado clasifica como eutróficos. Además, otros estudios mostraron una degradación del medio ambiente hacia la desembocadura del río, debido a causas antropogénicas. Palabras clave: Variaciones temporales y espaciales;  el estudio limnológico; Monjolinho River; campus UFSCar.Este estudo descreve alterações de variáveis limnológicas (material em suspensão, turbidez, temperatura, oxigênio dissolvido, DBO5, pH, carbono orgânico e inorgânico, condutividade, nitrogênio orgânico total, nitrato, nitrito, amônio e fósforo total e dissolvido) do reservatório do Monjolinho e de seus trechos de rio dentro do campus da UFSCar. As coletas de água foram superficiais e realizadas quinzenalmente em três pontos. Observou-se uma variação temporal principalmente devido à precipitação para as variáveis: material em suspensão, turbidez, temperatura, carbono orgânico e inorgânico, concentrações de nitrato, amônio, nitrogênio orgânico total e fósforo total e dissolvido. As variáveis oxigênio dissolvido, pH e nitrito apresentaram diferenças no padrão espacial entre os trechos de rio, enquanto que, para a DBO, foram verificadas diferenças entre o reservatório e o trecho de rio a montante. As análises físicas e químicas mostraram que, nos pontos selecionados, as águas apresentam suas variáveis com valores em conformidade com a legislação, embora o índice de estado trófico aponte o trecho do sistema estudado como eutrófico, de acordo com as concentrações de fósforo total. Além disso, outros estudos mostram uma evidente degradação ambiental em direção a foz, atribuída a interferências antrópicas

Usos e cobertura da terra e a sua relação com a naturalidade de paisagens culturais: o caso de Sorocaba (SP)

The cultural landscapes consist in an element resultant from natural components conversion in other land use, process that implies in naturalness landscape loss and interferes in the ecosystem services provision. In this sense, the land use patter analysis and naturalness evaluation provide base to environmental problems comprehension and the human interference on natural systems. Front of this, the present work aimed to verify changes in the land use of Sorocaba (SP) municipality between 2007 and 2017, as well as the analysis of naturalness employing the Urbanity Index (IB). The results showed the predominance of agribusiness activities and urban areas. Reductions in agricultural class and increase of native vegetation were constated. In relation to Urbanity, was verified the predominance of categories that indicates low naturalness and a high anthropic interference, but with the native vegetation increase, occurred an expansion of high and medium naturalness areas. The IB allowed to verify the relation of land use and naturalness in a cultural landscape and pointed elements that should be considered in the planning.As paisagens culturais consistem em um elemento resultante da conversão de componentes naturais em outros usos da terra, processo que acarreta na perda de naturalidade das paisagens e interfere na provisão de serviços ecossistêmicos. Nesse sentido, a análise dos padrões de mudanças do uso da terra e avaliação da naturalidade fornecem bases para a compreensão dos problemas ambientais e da interferência humana nos sistemas naturais. Frente ao exposto, o presente trabalho buscou verificar às mudanças de uso e cobertura da terra no município de Sorocaba (SP) entre 2007 e 2017, bem como a realização da análise da naturalidade através do Índice de Urbanidade (IB). Os resultados mostraram o predomínio de atividades do agronegócio e áreas urbanas. Reduções na classe agrícola e aumento da vegetação nativa foram constatadas. Em relação à Urbanidade, ocorreu o predomínio de categorias que indicam baixa naturalidade e alta interferência antrópica, mas com o incremento da vegetação nativa, ocorreu um aumento das áreas com alta e média naturalidade. O IB possibilitou verificar a relação dos usos da terra e naturalidade em uma paisagem cultural e apontou elementos que podem ser considerados no planejamento