Restauração de imagens de microscopia de força atômica com uso da regularização de Tikhonov via processamento em GPU

A Restauração de Imagens é uma técnica que possui aplicações em várias áreas, por exemplo, medicina, biologia, eletrônica, e outras, onde um dos objetivos da restauração de imagens é melhorar o aspecto final de imagens de amostras que por algum motivo apresentam imperfeições ou borramentos. As imagens obtidas pelo Microscópio de Força Atômica apresentam borramentos causados pela interação de forças entre a ponteira do microscópio e a amostra em estudo. Além disso apresentam ruídos aditivos causados pelo ambiente. Neste trabalho é proposta uma forma de paralelização em GPU de um algoritmo de natureza serial que tem por fim a Restauração de Imagens de Microscopia de Força Atômica baseado na Regularização de Tikhonov.

As sentenças aditivas na jurisdição constitucional

Como o título deixa ver, o trabalho tem como objeto as sentenças aditivas, alvos de uma análise crítica, à luz de pressupostos filosóficos, sociais, políticos e jurídicos. Para isso, fez-se uma visitação à doutrina, nacional e estrangeira, em torno do tema, além de proceder à coleta posicionamentos, emanados das cortes supremas de alguns países expoentes, acerca da matéria em foco. O Supremo Tribunal Federal não poderia ficar como não ficou fora desse universo de pesquisa. O primeiro capítulo trata dos tópicos relativos ao Estado e à Jurisdição, contemplando as relações entre eles para focalizar, com propriedade, a Jurisdição Constitucional. O segundo capítulo traz à discussão a criação judicial do direito e o ativismo judicial, temas correlatos e imprescindíveis ao estudo proposto, porque a sentença aditiva tem, entranhada, uma dose de ativismo judicial. Tem-se, pois, que o criacionismo judicial insere-se nesse contexto e, por isso, carece de uma abordagem descritiva e crítica. O terceiro capítulo versa sobre as cortes constitucionais e o Supremo Tribunal Federal, móveis principais das sentenças aditivas, e que devem ser bem conhecidos para facilitar a digressão do tema-base. O quarto capítulo aborda as decisões no controle de constitucionalidade das normas e seus efeitos, de fundamental importância porque se conectam diretamente com as aditivas. Finalmente, a quinta parte centra-se, no núcleo do tema-objeto da dissertação, contemplando minudências referentes ao assunto, bastante conflituoso ressalte-se , no limite que separa as atribuições de dois Poderes do Estado, o Judiciário e o Legislativo.

Avaliação de aditivos para remoção catalítica de SOx em unidades de fcc

Os óxidos de enxofre (SOx) são um dos maiores poluentes atmosféricos e um dos precursores da chuva ácida. Um levantamento feito na Petrobrás mostrou que cerca de 17% dos SOx emitidos numa refinaria são oriundos do processo de FCC. Com o avanço dos controles ambientais, traduzido numa legislação mais restritiva, a técnica de incorporação de aditivos para remoção de SOx em UFCCs apresenta-se como a alternativa de menor custo frente outras tecnologias de abate das emissões de SOx. No presente trabalho, foram estudados aditivos constituídos por compostos derivados de hidrotalcitas com a substituição parcial do magnésio e do alumínio por cobre e/ou manganês, sendo estes impregnados ou não por dióxido de cério. Estes aditivos foram submetidos a testes de desempenho em uma unidade multi-propósito acoplada a um micro-GC/TCD. Em todos os testes, a corrente gasosa para a etapa de adsorção oxidativa foi de 1700 ppm de SO2 e 1,5% O2 em He e, para a etapa de regeneração, 30% H2/He. No primeiro conjunto de testes, realizou-se uma adsorção a 720C de 10 min e regeneração com um patamar a 530C, seguido de um TPR até 800C. Observou-se que as amostras impregnadas com cério apresentaram o melhor desempenho na remoção de SO2, indicando que o cério pode ter um papel de promotor da oxidação de SO2 a SO3. Os resultados do TPR mostram que as amostras com cério e com manganês parecem apresentar menores temperaturas de redução dos sulfatos, apesar das maiores liberações de H2S serem identificadas nas amostras com cobre. No segundo conjunto de testes, a adsorção foi a 720C durante 35 min e a regeneração a 650C por 5 minutos em um patamar de 5 minutos, seguida de um TPR até 800C. Para os tempos de sulfatação curtos (5 e 10 min), os resultados confirmaram o efeito positivo que a incorporação de CeO2 apresenta sobre a adsorção oxidativa do SO2. Todavia, para tempos de reação maiores (35 min), não se observou uma correlação clara entre a composição química do catalisador e a quantidade total de SOx removida. Os aditivos foram ainda testados em ciclos de reação-regeneração em condições equivalentes ao segundo conjunto de testes descrito. De um modo geral, os aditivos que contêm cobre têm uma vida útil superior aos demais, possivelmente, pelo fato do cobre ter importante papel na regeneração do aditivo

Ocorrência e ecotoxicidade de desreguladores endócrinos químicos em ambientes aquáticos e em sistemas de tratamento de esgoto

A aplicabilidade de um método selecionado de medição indireta de vitelogenina (Vtg) em plasma sanguíneo de peixe, baseado na quantificação de fosfato álcali-lábil (alkali-labile phosphate-ALP) para acessar estrogenicidade em água, foi investigada na presente tese. O método foi originalmente desenvolvido para a espécie de peixe Carassius carassius (Carpa cruciana) e aplicado pela primeira vez na espécie Oreochromis niloticus (Tilápia do Nilo) no presente estudo. Com o objetivo de acessar a sensibilidade do método, em uma primeira etapa da investigação foram realizados estudos laboratoriais com soluções estoques de 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), e estrona (E1). Os efeitos destes hormônios foram investigados com base tanto na concentração quanto na carga, utilizando-se para tanto, unidades experimentais com volumes distintos (2 L e 130 L). Após a validação do método de ALP, a estrogenicidade foi avaliada nas seguintes águas contaminadas: (i) afluente e efluente de uma grande estação de tratamento de esgotos convencional (ETE) e de uma estação descentralizada de tratamento de esgoto de pequeno porte (Ecossistema Engenheirado-DEE); (ii) água superficial (SW) e água subterrânea (GW) coletadas em uma área de brejo contaminada com gasolina; (iii) água de uma lagoa urbana (LRF) da cidade do Rio de Janeiro, com alta densidade populacional e descarte clandestino de esgoto. Na segunda etapa foram analisados em microalgas os efeitos (outros que não disrupção endócrina) causados pelos hormônios EE2, E2 e E1. Os hormônios foram testados individualmente e em misturas, em culturas individuais e combinada (S+) das espécies de microalgas unicelulares P. subcapitata e D. subspicatus. Com base nos níveis de ALP para a espécie de peixe e no EC50 para as espécies de algas, os resultados mostraram que o EE2 e o E2 causaram disrupção endócrina superior e foram mais tóxicos do que o E1 para peixes e microalgas respectivamente. Quando em misturas (E+) de concentrações equivalentes (EE2:E2:E1), os estrogênios resultaram em efeito aditivo para as espécies O. niloticus e P. subcapitata, e menos que aditivo para D. subspicatus e cultivo misto de algas (S+). Culturas contendo ambas as espécies de algas (S+) por um longo período de exposição (96 h) resultaram na atenuação dos efeitos tóxicos causados pela exposição, tanto individual (EE2, E2 ou E1), quanto na mistura (E+) dos estrogênios, medidos em termos de EC50 (T0h 0,07; 0,09; 0,18; e 0,06 g mL-1; e T96h 1,29; 1,87; 5,58; e 4,61 g mL-1, respectivamente). O DEE apresentou uma maior eficiência na remoção dos disrutores endócrinos do que a ETE convencional. Foi detectada estrogenicidade em amostras da LRF, e de água SW e GW em área brejosa contaminada com gasolina. Os resultados dos ensaios sugerem que as interações (efeitos aditivos ou menos que aditivo) causadas pela mistura dos estrogênios assim como, as interações entre as espécies de algas afetaram o resultado final dos ensaios ecotoxicológicos. Um fator raramente abordado em estudos ecotoxicológicos que foi destacado na presente tese refere-se à importância de considerar não somente a concentração e a dosagem, mas também a carga aplicada e o volume das unidades experimentais. Devido à boa sensibilidade do O. niloticus quando exposto às concentrações relativamente baixas dos estrogênios, a combinação do método de ALP com os biomarcadores auxiliares (particularmente MN) pode ser um protocolo adequado para a detecção de estogenicidade e genotoxicidade respectivamente em diferentes ambiente aquáticos contaminados, como parte de um programa de monitoramento ambiental

Avaliação da presença de metilparabeno e propilparabeno no ambiente aquático e seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda.

Atualmente no cenário mundial a qualidade da água tem gerado muitas preocupações, pois milhares de produtos sintéticos são produzidos para facilitar muitas práticas industriais, domésticas e pessoais e com isso diversas substâncias químicas utilizadas para esses fins são introduzidas no meio ambiente. Os parabenos são substâncias químicas utilizadas pelas indústrias farmacêuticas, de alimentos e cosméticos e que cuja função é a conservação, sendo que há muitos questionamentos em relação a sua segurança, pois alguns relatórios têm mostrado que a exposição a esses parabenos pode modular ou perturbar o sistema endócrino e com isso gerar consequências prejudiciais à saúde humana e aos ambientes aquáticos. Esse estudo teve como objetivo avaliar a presença dos Parabenos Metilparabeno e Propilparabeno no ambiente aquático e os seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda. A metodologia se desenvolveu a partir do ensaio in vitro YES para a determinação da atividade estrogênica, ensaios de toxicidade aguda em Daphnia similis e em Aliivibrio fischeri e a quantificação dos parabenos na água do Rio Maracanã-RJ através da cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de massa. Os resultados obtidos para a CE50 dos MP e PP, a partir do ensaio in vitro YES, foi de 18,91 mgL-1 e 7 mgL-1 e a magnitude da resposta foi de 10-5 e 10-4 menos potente que 17ß-estradiol para o MP e o PP, respectivamente. A partir do ensaio de toxicidade aguda, os valores de CE50 obtidos em Daphnia similis, foi de 29,42 mgL-1 e 9,94 mgL-1e em Aliivibrio fischeri foi de 3,047 mgL-1 e 1,946 mgL-1, respectivamente, com isso observou-se que o PP é mais tóxicos em todos os organismos testados, sendo mais tóxicos para um e menos para outros. A água do Rio Maracanã não foi tóxica para a Daphnia similis em nenhum dos dois pontos, já para o Aliivibrio fischeri foi tóxica em apenas um ponto. As concentrações encontradas de MP e PP foram maiores no ponto onde, de acordo com os parâmetros físico-químicos, a qualidade da água não está dentro dos padrões exigidos pela legislação, sendo quantificados na ordem de ngL-1, contudo é válido ressaltar que os DEs não são encontrados no meio ambiente separados, eles interagem entre si e provocam efeitos aditivos ou sinérgicos, sendo muito difícil de prever qual o efeito, por isso é importante o conhecimento do potencial estrogênico das substâncias simples, pois em um estudo com uma matriz ambiental, pode-se observar se houve algum efeito aditivo ou sinérgico de outras substâncias.

Toxicidade aguda sobre Daphnia similis decorrente de contaminação aquática recente e antiga por gasolina, etanol e suas misturas: simulações em escala de bancada.

A contaminação de ambientes aquáticos decorrente de acidentes com gasolina, álcool combustível e misturas binárias representa um risco crescente, tendo em vista as projeções do setor para os próximos 50 anos. O objetivo do presente estudo foi avaliar a toxicidade aguda da Gasolina C, Gasolina P e álcool combustível isoladamente e em misturas binárias, assim como de suas respectivas Frações Solúveis em Água (FSA) e Frações Dispersas em Água (FDA) sobre Daphnia similis. O estudo ainda incluiu a avaliação da toxicidade aguda remanescente na matriz água de uma contaminação antiga (intemperismo) com a Gasolina C. Paralelamente, foram conduzidos ensaios de toxicidade aguda com amostras ambientais (água subterrânea, superficial e elutriato a partir de sedimentos) de uma área alagada com histórico de contaminação antiga. O cultivo e os ensaios com D. similis foram de acordo com a NBR 12.713 (2009). Tanto a gasolina C quanto a P foram extremamente tóxicas para os organismos, apresentando valores médios de CE50% em 48 h de 0,00113% e 0,058% respectivamente. As diferenças entre os resultados obtidos com a Gasolina C e aqueles obtidos com suas frações FSA e FDA foram significativas (p < 0,05), sendo que não houve diferença significativa entre a toxicidade aguda da FSA e da FDA (p < 0,05). Os resultados obtidos com os ensaios com Gasolina P e FDA não apresentaram diferenças significativas entre si (p < 0,05), mas, foram significativamente diferentes daqueles obtidos com FSA (p < 0,05). Os resultados dos ensaios de toxicidade aguda com misturas binárias sugeriram efeito menos que aditivo (antagonismo). Os resultados da simulação de uma contaminação antiga demonstraram redução acentuada da toxicidade para D. similis ao longo de apenas 28 dias. Entretanto, com relação aos ensaios com as amostras ambientais da área com histórico de contaminação, apesar da ausência ou baixa toxicidade nas amostras de água superficial (sugerindo intemperismo), toxicidade alta foi observada em amostras de água subterrânea e no elutriato de sedimentos, sugerindo condições de adsorção aos sedimentos com alto teor de argila e/ou aprisionamento dos compostos em zona saturada.

Diet of Bottlenose Dolphins Tursiops truncatus in the Northwest Panhandle and Foraging Behavior Near Savannah, Georgia

The foraging ecology of bottlenose dolphins Tursiops truncatus in the Northwest Florida Panhandle and estuaries in northern Georgia was determined using diet analysis and behavioral surveys. Stomach content analysis was completed on bottlenose dolphins(N = 25) that stranded in the Northwest Florida Panhandle from November 2006 to March 2009. The most abundant prey species were spot Leiostomus xanthurus (20.4%), squid (10.9%), pinfish Lagodon rhombiodes (10.3%), and Atlantic croaker Micropogonias undulatus (8.5%). Dolphins that stranded during months with a red tide Karenia brevis bloom consumed more pinfish, and spot; whereas dolphins that stranded in non-bloom months consumed more squid, Atlantic croaker, and silver perch Bairdiella chrysoura. Differences in diet were also identified for dolphins that stranded inside bays/sound and dolphin that stranded outside of bays along the coast, and male and female dolphins. Surveys were conducted from south of the Savannah River to north of Ossabaw Sound in Georgia where foraging behaviors were classified. Multivariate Generalized Additive Models were used to test correlations of behaviors to dolphin group size, depth, salinity, temperature, creek width, and tide. Sightings with headstands (p = 0.009), hard stops (p = 0.019), chasing (p = 0.004), mudbank whacking (p < 0.001), herding/circling (p = 0.024), and strand feeding (p = 0.006) were correlated with shallow water or small creeks. Sightings with kerplunking (p = 0.031), mudbank whacking (p = 0.001), strand feeding (p = 0.003), and herding/circling (p = 0.026) were significantly correlated with low tide. The results of the Savannah, Georgia study were the first to characterize foraging behaviors in this area and demonstrate how bottlenose dolphins utilize the salt marsh estuary in terms of foraging. Studies like these are important to determine how dolphins forage efficiently and to provide background information on diet and foraging behavior for use in monitoring future impacts to dolphins in the Northwest Florida Panhandle and near Savannah, Georgia.

Temperatura atmosférica e internações hospitalares por doenças cardíacas no município do Rio de Janeiro.

Os efeitos das temperaturas elevadas na saúde humana representam um problema de grande magnitude na saúde pública. A temperatura atmosférica e a poluição do ar são fatores de risco para as doenças crônicas não transmissíveis, em particular as doenças isquêmicas do coração. O estudo teve como objetivo analisar a associação entre a temperatura atmosférica e internações hospitalares por doenças cardíacas isquêmicas no município do Rio de Janeiro entre os anos de 2009 e 2013. Utilizaram-se modelos de séries temporais, via modelos aditivos generalizados, em regressão de Poisson, para testar a hipótese de associação. Como variáveis de controle de confusão foram utilizadas as concentrações de poluentes atmosféricos (ozônio e material particulado) e umidade relativa o ar; utilizou-se método de defasagem simples e distribuída para avaliar o impacto da variação de 1oC nas internações hospitalares diárias. No modelo de defasagem simples foram encontradas associações estatisticamente significativas para as internações por DIC no dia concorrente a exposição ao calor, tanto para a temperatura média quanto para a máxima. No modelo de defasagem distribuída polinomial, essa associação foi observada com 1 e 2 dias de defasagem e no efeito acumulado tanto para a temperatura média quanto para a máxima. Ao estratificarmos por faixa etária, as associações para as internações por DIC e exposição ao calor não foram estatisticamente significativas no modelo de defasagem simples para as temperaturas média e máxima. Em contrapartida, no modelo de defasagem distribuída polinomial, a correlação entre internações por DIC e exposição ao calor foi observada na faixa de 30 a 60 anos no efeito acumulado para a temperatura média; e com defasagem de 1 e 2 dias para 60 anos ou mais de idade para a temperatura média. Estes resultados sugerem associação positiva entre as internações hospitalares por doença cardíaca isquêmica e temperatura na cidade do Rio de Janeiro. Os resultados do presente estudo fornecem informações para o planejamento de investimentos de áreas urbanas climatizadas e para a preparação dos hospitais para receber emergências relacionadas aos efeitos de calor que é uma das consequências mais importantes das mudanças climáticas.

Avaliação de complexos de inclusão na inibição do aço carbono em meio ácido

A indústria de petróleo e gás apresenta sérios problemas relacionados à corrosão. Nas petroquímicas e nas instalações de refino de petróleo, as falhas em materiais estão relacionadas com a corrosão, além disso, os processos de corrosão de metais são problemas no mundo, causando ônus em processos industriais e gerando situações de risco como a corrosão de pilares metálicos em pontes ou em fuselagens de aviões. Dentre os meios corrosivos, um muito comum é o meio ácido, que será o meio estudado neste trabalho. Com todos os problemas citados, se faz necessário o estudo de inibidores de corrosão com alta eficiência, estabilidade e que, preferencialmente, não agridam o meio ambiente. Alguns inibidores de corrosão apresentam solubilidade limitada em água, sendo necessária a utilização de alguns solventes não tão amigáveis ao meio ambiente. Então, propôs-se formar um complexo de inclusão para tornar possível a solubilização de inibidores convencionais em solução aquosa, como algumas tioureias, que apresentam solubilidade limitada em água. Essa completa solubilização do inibidor de corrosão orgânico em meio aquoso é possível com a utilização de um aditivo (hospedeiro) capaz de encapsular tais moléculas (convidados) via interações não covalentes, de modo a alcançar o máximo desempenho de inibição. Para a formação do complexo de inclusão foi usado como molécula hospedeira, a α e a β hidroxipropilciclodextrina e como molécula convidada a dibenziltioureia. A intenção foi testar a melhora da ação inibidora da corrosão do aço carbono em meio de HCl 1mol.L-1 com ensaios de perda de massa, de impedância, polarização e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de evidenciar a formação destes complexos de inclusão através da espectroscopia de absorção vibracional no infravermelho, espectroscopia de RMN de 1H, espectroscopia de absorção no Ultra-violeta e análise térmica diferencial (DTA)

Sea surface temperature and the subsequent freshwater survival rate of some salmon stocks: a surprising link between the climate of land and sea

Previous consideration of the relationship between climate and the survival rate of Pacific salmon eggs and fry has been confined to effects of large variation in the ambient freshwater environment; e.g., stream discharge, temperature, turbidity. This analysis shows sea surface temperatures during the last year of life of maturing adult salmon are also strongly associated with the subsequent survival rate of salmon eggs and fry is fresh water, presumably through development of the future eggs or sperm. In several stocks of three species of North American salmon, the association between the "marine" climate and egg survival is stronger than, or additive to, any estimated climatic association in fresh water. This apparent and surprising link between fresh water and the distant ocean has some interesting and complex implications for management of future salmon production.

Effects of El Niño–Southern Oscillation events on catches of Bigeye Tuna (Thunnus obesus) in the eastern Indian Ocean off Java

The effects of El Niño–Southern Oscillation events on catches of Bigeye Tuna (Thunnus obesus) in the eastern Indian Ocean (EIO) off Java were evaluated through the use of remotely sensed environmental data (sea-surface-height anomaly [SSHA], sea-surface temperature [SST], and chlorophyll a concentration), and Bigeye Tuna catch data. Analyses were conducted for the period of 1997–2000, which included the 1997–98 El Niño and 1999–2000 La Niña events. The empirical orthogonal function (EOF) was applied to examine oceanographic parameters quantitatively. The relationship of those parameters to variations in catch distribution of Bigeye Tuna was explored with a generalized additive model (GAM). The mean hook rate was 0.67 during El Niño and 0.44 during La Niña, and catches were high where SSHA ranged from –21 to 5 cm, SST ranged from 24°C to 27.5°C, and chlorophyll-a concentrations ranged from 0.04 to 0.16 mg m–3. The EOF analysis confirmed that the 1997–98 El Niño affected oceanographic conditions in the EIO off Java. The GAM results indicated that SST was better than the other environmental factors (SSHA and chlorophyll-a concentration) as an oceanographic predictor of Bigeye Tuna catches in the region. According to the GAM predictions, the highest probabilities (70–80%) for Bigeye Tuna catch in 1997–2000 occurred during oceanographic conditions during the 1997–98 El Niño event.

Influence of soak time and fish accumulation on catches of reef fishes in a multispecies trap survey

Catch rates from fishery-independent surveys often are assumed to vary in proportion to the actual abundance of a population, but this approach assumes that the catchability coefficient (q) is constant. When fish accumulate in a gear, the rate at which the gear catches fish can decline, and, as a result, catch asymptotes and q declines with longer fishing times. We used data from long-term trap surveys (1990–2011) in the southeastern U.S. Atlantic to determine whether traps saturated for 8 reef fish species because of the amount of time traps soaked or the level of fish accumulation (the total number of individuals of all fish species caught in a trap). We used a delta-generalized-additive model to relate the catch of each species to a variety of predictor variables to determine how catch was influenced by soak time and fish accumulation after accounting for variability in catch due to the other predictor variables in the model. We found evidence of trap saturation for all 8 reef fish species examined. Traps became saturated for most species across the range of soak times examined, but trap saturation occurred for 3 fish species because of fish accumulation levels in the trap. Our results indicate that, to infer relative abundance levels from catch data, future studies should standardize catch or catch rates with nonlinear regression models that incorporate soak time, fish accumulation, and any other predictor variable that may ultimately influence catch. Determination of the exact mechanisms that cause trap saturation is a critical need for accurate stock assessment, and our results indicate that these mechanisms may vary considerably among species.

Magnitude and distribution of sea turtle bycatch in the sea scallop (Placopecten magellanicus) dredge fishery in two areas of the northwestern Atlantic Ocean, 2001–2002

In May 2001, the National Marine Fisheries Service (NMFS) opened two areas in the northwestern Atlantic Ocean that had been previously closed to the U.S. sea scallop (Placopecten magellanicus) dredge fishery. Upon reopening these areas, termed the “Hudson Canyon Controlled Access Area” and the “Virginia Beach Controlled Access Area,” NMFS observers found that marine turtles were being caught incidentally in scallop dredges. This study uses the generalized linear model and the generalized additive model fitting techniques to identify environmental factors and gear characteristics that influence bycatch rates, and to predict total bycatch in these two areas during May-December 2001 and 2002 by incorporating environmental factors into the models. Significant factors affecting sea turtle bycatch were season, time-of-day, sea surface temperature, and depth zone. In estimating total bycatch, rates were stratified according to a combination of all these factors except time-of-day which was not available in fishing logbooks. Highest bycatch rates occurred during the summer season, in temperatures greater than 19°C, and in water depths from 49 to 57 m. Total estimated bycatch of sea turtles during May–December in 2001 and 2002 in both areas combined was 169 animals (CV=55.3), of which 164 (97%) animals were caught in the Hudson Canyon area. From these findings, it may be possible to predict hot spots for sea turtle bycatch in future years in the controlled access areas.

基于广义模型和分类回归树的中国常见树种地理分布模拟研究

研究植被、物种分布与环境的关系一直是生态学中的重点。长期以来，在全球变化与陆地生态系统的研究中，主要研究重点是对大尺度植被分布的模拟和预测，并建立了大量的气候－植被分布关系模型。而对于物种潜在分布的模拟和预测，国内外相关的研究较少。近年来，随着统计技术和地理信息系统的发展，用于预测物种分布的统计模型技术得到了迅速的发展。统计模型技术已被广泛应用于生物地理分布、植物群落、生物多样性、气候变化影响评估等方面。 本论文基于当前在物种分布研究中应用广泛的广义线性模型、广义加法模型及分类回归树3种统计模型技术，对我国常见树种的地理分布进行模拟分析，并比较不同模型模拟精度的优劣，将模拟精度较高的模型应用于预测未来气候情景下我国几种主要树种的未来潜在地理分布。 基于建立的广义线性模型（GLM）、二次项逐步回归广义线性模型（SGLM）、广义加法模型（GAM）和分类回归树（CART）4个模型对我国20种常见树种地理分布进行模拟，结果表明，4个模型均有较高的模拟精度。GAM的模拟精度最高;添加二次项并进行逐步回归有效的提高了GLM的模拟精度;CART是一种基于规则的模型技术，模拟结果比GLM稍好，比GAM略差。 对不同树种的模拟分析表明，4个模型对于主要分布在暖温带落叶阔叶林区域的油松、辽东栎分布的模拟结果较差;GLM对分布在温带针阔混交林中红松、蒙古栎、胡桃楸和糠椴的模拟结果不太理想;4个模型对分布在中国亚热带常绿阔叶林区域的树种均表现出较高的模拟精度;对广布种也表现出很高的模拟精度。 结合地理信息系统，以地图形式将青冈、油松的模拟结果表示出来。结果表明：地理信息系统直观的反映出了模型模拟结果差异。4个模型均能很好模拟青冈的分布，且模拟结果接近;而对油松分布模拟结果4个模型均不甚理想，以GLM最差。这些结果与模型模拟评估结果相吻合。 在未来气候变化情景下，基于4个模型模拟结果优劣，以我国三种主要造林树种马尾松、油松、红松和两种常见树种青冈、蒙古栎为研究对象，分析其未来变化趋势。结果表明，未来气候变化情景下，对于马尾松而言，4个模型均预测马尾松在基本保持原有分布的基础上，其未来潜在分布区域均有所扩大，且有向西和向北扩展的趋势;对于油松而言，基于GLM、SGLM和GAM3个模型，油松的未来潜在分布除有北移的趋势外，其分布区还将向东北和西南两个方向扩展;对于红松而言，基于SGLM、GAM和CART3个模型的预测结果较为接近，即红松的未来潜在分布区域将有所减少;对蒙古栎而言，4个模型预测蒙古栎未来分布均将向西扩展;对青冈而言，4个模型预测青冈能基本保持其原有分布区，并向西和向北扩展，其中CART预测结果还表明，青冈在广东南部及广西南部的分布区域将消失。

克氏针茅(Stipa krylovii Roshev.)草原植物凋落物分解特性及其对环境变化的响应

凋落物的分解对生物地球化学循环起着重要的作用。本研究以位于中国北方农牧交错区（内蒙古多伦县）的半干旱克氏针茅(Stipa krylovii Roshev.)草原生态系统为背景，针对凋落物分解研究中的几个关键过程和问题进行了探讨。研究内容包括该生态系统中几种常见植物凋落物的分解速率，在分解过程中的养分动态，凋落物的混合效应（即非加性效应）及其机制，全球变化引起的土壤有效N、P和降水增加对凋落物分解的影响及其对草原生态系统碳储量的影响等。 通过对克氏针茅、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa Trin.)、双齿葱(Allium bidentatum Fisch.)、野韭(Allium ramosum L. Sp. Pl.)和冰草(Agropyron cristatum Gaertn.)的叶、茎、根凋落物的研究发现，叶和茎的分解速率与凋落物初始N和P含量呈显著正相关，根系的分解速率与初始C/N比呈显著负相关。根系凋落物一般比叶和茎凋落物分解速率快，而且具有更快的养分周转速率。有些凋落物混合在一起分解后对分解速率产生了混合效应（混合凋落物的实际分解速率偏离于基于组分凋落物计算的预期分解速率），同时它们对养分（主要是N、P、Ca、Mg）的固定或释放被延后。混合效应发生与否以及混合效应的方向主要取决于组分凋落物的特点，而与凋落物多样性的高低没有明显的关系。混合凋落物对养分动态的负作用，能降低退化生态系统遭到干扰后养分的损失，而且养分释放时间的延后有助于某些植物更好地生长，有利于退化草原生态系统恢复过程中植被结构的改善。 由于凋落物的质量对分解速率的影响重大，凋落物的化学组成很可能对混合凋落物分解过程中的非加性效应起重要作用，然而迄今为止没有明确的结论。本文研究发现，具有不同初始N、P含量的凋落物（同一物种）混合在一起分解后产生了正的非加性效应，非加性效应的强弱与组分凋落物初始N、P含量的差异大小有关。而且，非加性效应与P含量差异大小的相关性比与N的强，这可能与研究地点土壤中P的含量相对更为缺乏有关。这一研究结果表明，凋落物的化学组成在有些情况下确实与非加性效应有关。 通过施肥和浇水试验，研究了全球变化引起的土壤有效N、P和水分的增加对具有不同生活型和化学组成的两种优势草原植物，即双齿葱和克氏针茅凋落物分解的直接影响。结果发现，向土壤中添加N肥或N、P复合肥，在短期内（100天）加速了这两种植物的分解速率。高质量凋落物（双齿葱）的分解更容易受到土壤水分条件的限制，而低质量凋落物（克氏针茅）的分解对土壤养分有效性更敏感。土壤中有效养分的增加会提高分解凋落物对养分的固定，有利于退化生态系统中养分的保持。双齿葱对内蒙古半干旱典型草原的碳循环和养分动态的贡献，比克氏针茅要更大。研究结果提示人们，对草原生态系统的碳循环和养分动态进行模拟时，需要对不同化学组成的凋落物分别加以考虑。 本文还探讨了土壤有效N长期增加后对两种优势草原植物（克氏针茅和冷蒿(Artemisia frigida Willd)）凋落物分解的综合影响，并进一步区分了由土壤有效N增加引起的凋落物质量改变的间接作用和土壤状况改变的直接作用。结果发现，土壤有效N长期增加后对凋落物的分解速率没有明显影响，但是显著加速了分解凋落物对养分的固定，这可能是由于凋落物质量对分解的促进作用和土壤状况对分解的抑制作用相互抵消的原因所造成的。向土壤中添加N素后，地上部植被生产力不可避免的会提高，尽管短期内会加速凋落物的分解速率，但从长远来看，对凋落物的分解速率不会产生影响，所以估计土壤有效N增加后最终会提高草原生态系统的净碳储量。 通过本研究，对中国北方农牧交错区（内蒙古多伦县）半干旱克氏针茅草原生态系统的养分循环过程有了初步的了解，验证了混合凋落物分解过程中非加性效应发生的可能性，并且证明组分凋落物的初始化学组成对这种非加性效应确实起着重要作用。本研究说明全球变化对不同植物种凋落物分解的影响是不同的，而且因研究时间长短的不同对凋落物分解的影响会发生变化。研究结果为草原生态系统碳和养分循环过程的模拟提供了必要的基础资料，为混合凋落物分解过程中非加性效应发生的可能机制提供了强有力的证据，对在全球变化背景下人们对草原生态系统碳和养分循环过程的认识和模拟有着重要的参考价值。