Obtenção de cerâmicas quimicamente ligadas a partir de resíduos industriais

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde.O estudo sobre obtenção de cerâmicas quimicamente ligadas a partir de resíduos industriais pelo método de cimento ácido-base vem demonstrando ser um processo funcional. Porém, deve-se estudar as influências de cada tipo de material a ser incorporado na reação do sistema ligante. Assim, se investigou um mesmo sistema ligante para quatro diferentes resíduos industriais: areia de fundição; casca cerâmica; escória de níquel e tijolo refratário MgO-C. O sistema é composto por 17% (em massa) de fosfato monopotássico e 12% (em massa) de magnésia cáustica, incorporando 71% (em massa) de resíduo. Este sistema é também conhecido como cerâmica quimicamente ligada (ceramicrete). Foram obtidos corpos de prova variando o tipo de resíduo incorporado nas composições com três intervalos de tempo de cura (1, 7 e 28 dias). Difratogramas dos corpos de prova mostraram o surgimento da fase K-estruvita, responsável pela formação da matriz cerâmica, confirmada por imagens de MEV. A resistência à compressão das composições aumentou com o tempo de cura, variando entre 7 e 17 MPa. Testes substituindo-se o MgO comercial por resíduos ricos em óxido de magnésio em sua composição química foram realizados. O melhor resultado foi obtido utilizando-se somente resíduo de tijolo MgO-C e fosfato monopotássico, gerando uma cerâmica porosa quimicamente ligada. Investigou-se razões entre 0,17 e 0,33 de fosfato monopotássico e resíduo para o sistema ligante e duas variações de granulometria do resíduo, D50=20,5 e D50=29,5 μm. O resíduo incorporado tornou-se parte do sistema ligante. Foi possível alterar a porosidade das amostras, variando entre 60 e 85%. Foram realizados ensaios de resistência à compressão das amostras porosas obtidas, alcançando-se máxima resistência de 1,4 MPa. Ensaios de permeabilidade mostraram haver poros interligados, com fluxo de ar seco aumentando conforme o aumento da porosidade. Ensaio de lixiviação realizado para o resíduo e para a amostra da composição B3 mostraram que ambos não são: reativos, tóxicos e perigosos – classe II, de acordo com a NBR 10004

Efeitos da dispersão e da extinção na distribuição de mamíferos entre regiões e hábitats

Os distintos padrões de distribuição e diversidade de espécies surgindo de comparações entre regiões e hábitats resultam de um complexo balanço entre dispersões, especiações e extinções. A relevância da perspectiva ‘entre regiões e hábitats’ deve-se ao fato de o limite ecológico entre regiões ou entre hábitats ser caracterizado por uma mudança nas condições abióticas e na estrutura da vegetação. Dependendo do grau de mudança em condições abióticas e na estrutura da vegetação, os limites ecológicos podem causar extinções ou impedir a dispersão de linhagens entre regiões e de espécies e indivíduos entre manchas de hábitat. O principal objetivo da tese foi entender como características das espécies e dos hábitats influenciam na força dos processos de dispersão e de extinção em escala regional e local. No primeiro capítulo avaliei se a distribuição de espécies e linhagens de mamíferos de diferentes guildas tróficas é limitada ao tipo de hábitat ancestral (i.e., se extinções seriam mais fortes entre hábitats ambientalmente contrastantes do que entre hábitats ambientalmente similares). Observei que, para a maioria das guildas tróficas, a distribuição das espécies não se limitou ao hábitat ancestral. No segundo capítulo avaliei a variação geográfica na expectativa de que extinções seriam mais fracas em comunidades de pequenos mamíferos ocupando hábitats modificados com estrutura similar ao hábitat pristino. Encontrei que a alta similaridade estrutural nem sempre garante baixas taxas de extinção, uma vez que a força da extinção varia geograficamente pela ação de processos históricos e evolutivos. No terceiro capítulo pretendi definir a força de extinções e de imigrações em resposta às modificações no hábitat. Para isto, comparei a riqueza, diversidade funcional e composição observada em comunidades de hábitats pristinos e modificados com a riqueza, diversidade funcional e composição que seriam esperadas pela estrutura do conjunto (pool) regional de espécies. Resultados demostraram que comunidades de pequenos mamíferos de diversos tipos de hábitats modificados parecem estar sob fraca extinção e dispersão. No quarto capítulo obtive registros de três espécies de roedores ao longo de um ano em campos sujeitos a diferentes níveis de pastejo por bovinos. Estes dados revelaram maior probabilidade de ocupação em campos não pastejados para duas das três espécies analisadas. Em suma, dependendo da escala de observação, constatei que processos históricos, evolutivos e antropogênicos podem ‘desequilibrar a balança’ para maior extinção ou dispersão, que por sua vez influenciam na extensão espacial de distribuição das espécies e na estrutura das comunidades e populações.The different patterns of species distribution and diversity that may arise from comparisons between regions and habitats result from a complex balance between dispersals, speciations and extinctions. The relevance of the ‘between-region and between-habitat’ perspectives is that the ecological boundary delimiting regions and habitats are characterized by changes in the abiotic conditions and vegetation structure. Depending on the degree of change in abiotic conditions and vegetation structure, we may observe extinctions or environmentally bound dispersals across regions or habitat patches. The main objective of my dissertation was to understand the influence of species and habitat characteristics on the strength of extinction and dispersal processes. In the first chapter I evaluated whether the distribution of mammalian dietary guild species and lineages is bound by the ancestral habitat (i.e. if extinctions should be stronger between environmentally dissimilar than similar habitats). I found that, for most of the mammal dietary guild, the distribution was not bound by the ancestral habitat. In the second chapter I evaluated the geographic variation in the expectation that extinctions are weaker in small mammal communities from human-modified habitats with vegetation structure that is similar to the pristine habitats. I found that high similarity in vegetation structure does not always guarantee low extinction rates in human-modified habitats, because the extinction strength varies geographically due to influence of historical and evolutionary processes. In the third chapter I aimed to define the strength of extinctions and immigrations front to human-mediated modifications in the habitat. To do so, I compared the species richness, composition and functional diversity of pristine and human-modified habitats with the richness, composition and functional diversity expected given the structure of the regional species pool. I found that small mammal communities from several types of human-modified habitats seem to be under both weak extinction and immigrations. In the fourth chapter I estimated the probability of occupation of three rodent species in grasslands subjected to different intensities of cattle grazing. The data revealed highest probability of occupation in ungrazed grasslands for two of the three rodent species. In sum, depending on the scale historical, evolutionary and anthropogenic processes can ‘unbalance the balance’ to higher extinction or dispersal, which in turn might influence the spatial extent of species range and the structure of communities and populations

Functional redundancy of non-volant small mammals increases in human-modified habitats

Aim: Humans are rapidly altering natural habitats across much of the globe. Here we compared 264 globally distributed communities in natural and human-modified habitats to detect changes in community richness and functional diversity with human influence. Location: Global. Taxon: Non-volant small mammals. Methods: We calculated differences in observed to potential species richness (ΔSR) and observed to potential functional diversity (ΔFD) to account for regional pool differences. Then we determined the prevalence of four distinct scenarios of richness and functional diversity differences between human-modified and natural habitats, and evaluated local and geographical variation in these differences. We obtained potential richness by calculating a probabilistic species pool and obtained potential functional diversity through the n-dimensional hypervolume based on pool composition. We tested for differences in average ΔSR and ΔFD between habitats, and determined the most common scenario of ΔSR and ΔFD in human-modified and natural habitats. Results: We found lower ΔSR in human-modified than natural habitats, but no difference in ΔFD. Low ΔSR and high ΔFD predominated in human-modified habitats, and high ΔSR and ΔFD in natural habitats. Low ΔSR and high ΔFD predominated in temperate forests, whereas high ΔSR and ΔFD in tropical forests and grasslands. Scenarios of low ΔSR and high ΔFD, and high ΔSR and low ΔFD, were most common in human-modified and natural habitats of temperate grasslands. Main conclusions: A larger richness in human-modified habitats does not result in larger functional diversity. Rather there seems to be an increase in functional redundancy because species which profit from human modification do not bring new functions into human-modified habitats. While greater richness is found in humanmodified habitats from temperate biomes, this is not the case in extremely biodiverse tropical biomes. Assuming a positive relationship between richness, functional traits and ecosystem function, greater richness in modified habitats may not yield greater function

Variação sazonal na composição de taxocenoses de anuros (Amphibia) terrestres no sul do Brasil

Climate seasonality may differently influence habitat quality and heterogeneity depending on habitat type. We examined whether the taxonomic, functional and phylogenetic composition of ground-dwelling anuran assemblages from grassland and forest habitats vary seasonally. We tested the hypothesis that the forest anuran assemblage varies less seasonally than the grassland assemblage. We monitored anurans using pitfall trap arrays in two areas, sampled across four seasons over a two-year period. For the functional composition, we acquired information on species morphology, reproduction, and habitat use to represent the anuran niche. For the phylogenetic composition, we used the most comprehensive anuran phylogeny. We used Principal Coordinate Analysis and Analysis of Variance to evaluate seasonal variations in assemblage composition along the study period. Our data revealed significant seasonal variation in the taxonomic and phylogenetic composition of anuran assemblages. Variation in taxonomic composition was higher in the grassland than in the forest assemblage, while variation in phylogenetic composition was higher in the spring-summer than in the autumn-winter seasons. We did not identify seasonal variation in functional composition. Seasonal variations in taxonomic and phylogenetic composition, but not in functional composition, indicate that the species with a fluctuating seasonal abundance have similar life-history traits, but belong to different lineages.Keywords: anuran traits, Brazilian highland grasslands, habitat variability, temporal beta diversity, temporal turnover.A sazonalidade no clima pode alterar a qualidade e a disponibilidade de habitats dependendo do tipo de habitat. Neste trabalho, testamos a hipótese de que a estrutura taxonômica, funcional e filogenética da taxocenose de anuros florestais varia menos temporalmente do que a campestre. Monitoramos anuros utilizando armadilhas de interceptação e queda em duas áreas, amostradas ao longo de quatro estações de dois diferentes anos. Para a análise da composição funcional das taxocenoses de anuros, obtivemos informações de atributos morfológicos, reprodutivos e de uso de hábitat para representar o nicho das espécies de anuros. Para a análise da composição filogenética das taxocenoses, utilizamos a filogenia mais abrangente em número de espécies de anuros. Os resultados mostraram uma variação sazonal significativa na composição taxonômica e filogenética das taxocenoses. A variação na composição taxonômica foi maior no campo do que na floresta. A variação na composição filogenética foi maior na primavera-verão do que no outono-inverno. Não identificamos variação na composição funcional. As variações sazonais na composição taxonômica e filogenética, mas não na composição funcional, indicam que as espécies de anuros que variam em abundância ao longo das estações do ano possuem atributos de história de vida similares, mas pertencem a linhagens diferentes.Palavras-chave: atributos de anuros, beta diversidade temporal, Campos do Planalto Sul-Brasileiro, variabilidade do habitat, substituição temporal de espécies

Is evolution faster at ecotones? A test using rates and tempo of diet transitions in Neotropical Sigmodontinae (Rodentia, Cricetidae)

We evaluated whether evolution is faster at ecotones as niche shifts may be needed to persist under unstable environment. We mapped diet evolution along the evolutionary history of 350 sigmodontine species. Mapping was used in three new tipbased metrics of trait evolution – Transition Rates, Stasis Time, and Last Transition Time – which were spatialized at the assemblage level (aTR, aST, aTL). Assemblages were obtained by superimposing range maps on points located at core and ecotone of the 93 South American ecoregions. Using Linear Mixed Models, we tested whether ecotones have species with more changes from the ancestral diet (higher aTR), have maintained the current diet for a shorter time (lower aST), and have more recent transitions to the current diet (lower aLT) than cores. We found lower aTR, and higher aST and aLT at ecotones than at cores. Although ecotones are more heterogeneous, both environmentally and in relation to selection pressures they exert on organisms, ecotone species change little from the ancestral diet as generalist habits are necessary toward feeding in ephemeral environments. The need to incorporate phylogenetic uncertainty in tip-based metrics was evident from large uncertainty detected. Our study integrates ecology and evolution by analyzing how fast trait evolution is across space

Relação entre fatores exógenos e a abundância de roedores em remanescente de Floresta Ombrófila Mista, Rio Grande do Sul

In regions affected by seasonal variation in environmental conditions and resources availability, rodent species abundance and composition tend to fluctuate, following these environmental changes. In this study, we evaluated the relationship between exogenous factors and the variation in rodent abundance in an Araucaria Rainforest remnant in northern Rio Grande do Sul. We used pitfall traps with guide fences and wire traps to collect species and to estimate their abundance, between June 2009 and January 2010. Posteriorly, we used Non-metric Multidimensional Scaling and Pearson correlation analysis in order to investigate the relationship between exogenous factors and changes in rodent abundance across the sampled seasons. At the end of our study, we captured 54 individuals belonging to 10 rodent species. Oligoryzomys nigripes (Olfers 1818), registered in all seasons and Akodon montensis (Thomas 1913), which was not recorded only in the spring, were the most abundant species in the study area. We found that temperature was correlated to the first axis of variation of rodent abundance. Moreover, the increase of Sooretamys angouya (Thomas 1913), Thaptomys nigrita (Lichtenstein 1829) and Akodon azarae (Fischer 1829) abundances were negatively correlated with temperature, while the opposite pattern was observed for Akodon paranaensis (Christoff et al. 2000), Oligoryzomys flavescens (Waterhouse 1837) and Mus musculus (Linnaeus 1758). Finally, our study contributes to the definition of factors related to rodent population dynamics and to increase the knowledge about the rodent composition in Araucaria Rainforest remnants in Rio Grande do Sul.Em regiões que possuem sazonalidade em condições ambientais e na disponibilidade de recursos, a abundância e a composição de espécies de roedores tendem a variar com mudanças ambientais. Neste estudo, exploramos a relação entre fatores exógenos e variações na abundância de roedores em um remanescente de Floresta Ombrófila Mista no norte do Rio Grande do Sul. Utilizamos armadilhas de queda com cercas-guia e armadilhas de arame para coletar e estimar a abundância das espécies durante junho de 2009 a janeiro de 2010. Realizamos ‘Scaling’ Multidimensional Não-Métrico e análise de correlação de Pearson buscando relacionar fatores exógenos com variações na abundância de roedores nas estações. Ao fim do estudo, capturamos 54 indivíduos pertencentes a 10 espécies de roedores. Oligoryzomys nigripes (Olfers 1818), registrado em todas as estações do ano, e Akodon montensis (Thomas 1913), não capturado na primavera, foram as espécies mais abundantes na área. Constatamos que a temperatura esteve relacionada ao principal eixo de variação na abundância de roedores. Além disto, aumentos na abundância de Sooretamys angouya (Thomas 1913), Thaptomys nigrita (Lichtenstein 1829) e Akodon azarae (Fischer 1829) tiveram correlação negativa com a temperatura, enquanto que o padrão inverso foi registrado para Akodon paranaensis (Christoff et al. 2000), Oligoryzomys flavescens (Waterhouse 1837) e Mus musculus (Linnaeus 1758). Por fim, o estudo contribui para a definição de fatores relacionados à dinâmica populacional de roedores e para o acréscimo no conhecimento da composição de espécies de roedores em remanescentes de Floresta Ombrófila Mista no Rio Grande do Sul

Influences of the area, shape and connectivity of coastal lakes on the taxonomic and functional diversity of fish communities in Southern Brazil

In this study we investigated the influence of landscape variables on the alpha taxonomic and functional diversity of fish communities in coastal lakes. We built an analytical framework that included possible causal connections among variables, which we analyzed using path analysis. We obtained landscape metrics for the area, shape and connectivity (estuary connectivity and primary connectivity to neighboring lakes) of 37 coastal lakes in the Tramandaí River Basin. We collected fish data from 49 species using standardized sampling with gillnets and obtained a set of traits related to dispersal abilities and food acquisition. The model that best explained the taxonomic diversity and functional richness took into account the shape of the lakes. Functional richness was also explained by estuary connectivity. Functional evenness and dispersion were not predicted by area or connectivity, but they were influenced by the abundant freshwater species. This indicates that all lakes support most of the regional functional diversity. The results highlight the importance of the dispersal process in this lake system and allow the conclusion that considering multiple diversity dimensions can aid the conservation of local and regional fish communities

Mapeamento dinâmico da probabilidade de infestação por vetores urbanos de arbovírus nos municípios do Rio Grande do Sul, 2016-2017

Objective: To compare the official mapping with the probabilistic mapping of infestation by Aedes spp. in Rio Grande do Sul municipalities, Brazil. Methods: Ecological study analyzing samples of mosquito breeding sites collected in 2016-2017; official classification was obtained from epidemiological reports, and infestation per municipality and week was estimated by fitting a dynamic site-occupancy model to data from municipal epidemiological surveillance. Results: 187,245 samples collected in 473 municipalities returned 10,648 detections of Aedes aegypti, and 8,414 detections of Aedes albopictus.; official mapping agrees with the probabilistic mapping in municipalities from northwestern and western regions. These mappings disagree in eastern, center, northeastern and southern regions, revealing municipalities not officially infested with high infestation probability and notification of arbovirus. Conclusion: While official classification correctly identifies critically infested municipalities from northwestern and western regions, it did not identify infestation in municipalities with false negative errors and where infestation varies over time.Objetivo: Comparar o mapeamento oficial com um mapeamento probabilístico da infestação por Aedes spp. nos municípios do Rio Grande do Sul, Brasil. Métodos: Estudo ecológico com dados de amostras de criadouros em 2016-2017; obteve-se a classificação oficial em boletins epidemiológicos e estimou-se a probabilidade de infestação por município e semana, ajustando-se um modelo dinâmico de ocupação de sítios aos dados da vigilância epidemiológica municipal. Resultados: 187.245 amostras coletadas em 473 municípios originaram 10.648 detecções de Aedes aegypti e 8.414 de Aedes albopictus; o mapeamento oficial concorda com o probabilístico em municípios da região noroeste e oeste do RS; os mapeamentos discordam nas regiões leste, centro, nordeste e sul, revelando municípios oficialmente não infestados com alta probabilidade de infestação e notificação de arboviroses. Conclusão: A classificação oficial identificou infestação nos municípios infestados do noroeste e oeste; e não identificou infestação em municípios com possíveis falsos zeros e onde ela varia temporalmente

Efeitos da dispersão e da extinção na distribuição de mamíferos entre regiões e hábitats

Os distintos padrões de distribuição e diversidade de espécies surgindo de comparações entre regiões e hábitats resultam de um complexo balanço entre dispersões, especiações e extinções. A relevância da perspectiva ‘entre regiões e hábitats’ deve-se ao fato de o limite ecológico entre regiões ou entre hábitats ser caracterizado por uma mudança nas condições abióticas e na estrutura da vegetação. Dependendo do grau de mudança em condições abióticas e na estrutura da vegetação, os limites ecológicos podem causar extinções ou impedir a dispersão de linhagens entre regiões e de espécies e indivíduos entre manchas de hábitat. O principal objetivo da tese foi entender como características das espécies e dos hábitats influenciam na força dos processos de dispersão e de extinção em escala regional e local. No primeiro capítulo avaliei se a distribuição de espécies e linhagens de mamíferos de diferentes guildas tróficas é limitada ao tipo de hábitat ancestral (i.e., se extinções seriam mais fortes entre hábitats ambientalmente contrastantes do que entre hábitats ambientalmente similares). Observei que, para a maioria das guildas tróficas, a distribuição das espécies não se limitou ao hábitat ancestral. No segundo capítulo avaliei a variação geográfica na expectativa de que extinções seriam mais fracas em comunidades de pequenos mamíferos ocupando hábitats modificados com estrutura similar ao hábitat pristino. Encontrei que a alta similaridade estrutural nem sempre garante baixas taxas de extinção, uma vez que a força da extinção varia geograficamente pela ação de processos históricos e evolutivos. No terceiro capítulo pretendi definir a força de extinções e de imigrações em resposta às modificações no hábitat. Para isto, comparei a riqueza, diversidade funcional e composição observada em comunidades de hábitats pristinos e modificados com a riqueza, diversidade funcional e composição que seriam esperadas pela estrutura do conjunto (pool) regional de espécies. Resultados demostraram que comunidades de pequenos mamíferos de diversos tipos de hábitats modificados parecem estar sob fraca extinção e dispersão. No quarto capítulo obtive registros de três espécies de roedores ao longo de um ano em campos sujeitos a diferentes níveis de pastejo por bovinos. Estes dados revelaram maior probabilidade de ocupação em campos não pastejados para duas das três espécies analisadas. Em suma, dependendo da escala de observação, constatei que processos históricos, evolutivos e antropogênicos podem ‘desequilibrar a balança’ para maior extinção ou dispersão, que por sua vez influenciam na extensão espacial de distribuição das espécies e na estrutura das comunidades e populações.The different patterns of species distribution and diversity that may arise from comparisons between regions and habitats result from a complex balance between dispersals, speciations and extinctions. The relevance of the ‘between-region and between-habitat’ perspectives is that the ecological boundary delimiting regions and habitats are characterized by changes in the abiotic conditions and vegetation structure. Depending on the degree of change in abiotic conditions and vegetation structure, we may observe extinctions or environmentally bound dispersals across regions or habitat patches. The main objective of my dissertation was to understand the influence of species and habitat characteristics on the strength of extinction and dispersal processes. In the first chapter I evaluated whether the distribution of mammalian dietary guild species and lineages is bound by the ancestral habitat (i.e. if extinctions should be stronger between environmentally dissimilar than similar habitats). I found that, for most of the mammal dietary guild, the distribution was not bound by the ancestral habitat. In the second chapter I evaluated the geographic variation in the expectation that extinctions are weaker in small mammal communities from human-modified habitats with vegetation structure that is similar to the pristine habitats. I found that high similarity in vegetation structure does not always guarantee low extinction rates in human-modified habitats, because the extinction strength varies geographically due to influence of historical and evolutionary processes. In the third chapter I aimed to define the strength of extinctions and immigrations front to human-mediated modifications in the habitat. To do so, I compared the species richness, composition and functional diversity of pristine and human-modified habitats with the richness, composition and functional diversity expected given the structure of the regional species pool. I found that small mammal communities from several types of human-modified habitats seem to be under both weak extinction and immigrations. In the fourth chapter I estimated the probability of occupation of three rodent species in grasslands subjected to different intensities of cattle grazing. The data revealed highest probability of occupation in ungrazed grasslands for two of the three rodent species. In sum, depending on the scale historical, evolutionary and anthropogenic processes can ‘unbalance the balance’ to higher extinction or dispersal, which in turn might influence the spatial extent of species range and the structure of communities and populations