Cracterização microestrutural de compósitos com gradiente produzidos por fricção linear (friction surfacing)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Estruturas 3D porosas com gradiente de funcionalidade produzidas por Freeze-casting

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Produção e caracterização de materiais com gradiente funcional a partir de ligas com memória de forma

O presente trabalho incidiu no estudo da possibilidade de se obter uma variação das propriedades funcionais numa liga de NiTi rica em Ni comercial a partir de um processo de tratamentos térmicos localizados por efeito de Joule. Para tal, foram tratados troços de fitas de NiTi sujeitas a diferentes tratamentos termo-mecânicos prévios, que foram posteriormente sujeitos a análise térmica por DSC (Differential Scanning Calorimetry) para se identificar a influência dos tratamentos térmicos nas temperaturas de transformação. As fitas foram também sujeitas a ciclos de deformação com utilização de um extensómetro para averiguar a influência de cada troço na deformação/recuperação globais. Estes estudos foram complementados por ensaios de resistividade elétrica, identificando-se as variações de resistividade nos diferentes troços, e por ensaios de DRX para complementar a análise térmica de modo a determinar as fases existentes nas fitas às diferentes temperaturas. Questões relacionadas com o processo e os seus diferentes parâmetros de operação foram também identificados e discutidas de modo a se poder adaptar e aperfeiçoar no futuro. Os resultados mostraram que este processo se adequa ao objetivo pretendido, com capacidade superior para se obter uma variação espacial das propriedades funcionais relativamente a outros métodos utilizados.

Gradiente florístico das florestas secundárias do Nordeste Paraense

O presente estudo descreve um gradiente florístico de uma cronosequência de florestas secundárias do Nordeste Paraense, a partir de 19 sítios de diferentes idades, avaliados em diferentes anos. Foram usados os dados de densidade e realizada análise de regressão para riqueza, diversidade, densidade, densidade relativa máxima e equibilidade em relação à idade. Foi usado o método de análise de agrupamento hierárquico, sendo a distância euclidiana utilizada como medida de dissimilaridade e aplicada uma Análise de Componente Principal (PCA) para confirmação dos grupos. Após a definição dos grupos, foi feita a análise indicadora de espécies (IndVal) sobre a mesma matriz utilizada para análise de agrupamento. Encontrou-se um gradiente geográfico na cronosequência analisada e as espécies Tapirira guianensis, Vismia guianensis, Inga alba, Lacistema aggregatum, Croton maturensis, Abarema jupunba, Inga rubiginosa, Guateria poepigiana e Thyrsodium paraense, são indicadoras das florestas secundárias do Nordeste Paraense analisadas neste estudo.

Avaliação da contratilidade segmentar na doença de Chagas utilizando a integral do gradiente intramiocárdico de velocidade (strain miocárdico) obtida pela ecocardiografia com Doppler tecidual

OBJETIVO: Quantificar o percentual de contratilidade dos diversos segmentos miocárdicos, em portadores de doença de Chagas, através da medida do strain miocárdico e verificar diferenças na função contrátil radial e longitudinal ventricular entre as formas indeterminada e dilatada da miocardiopatia chagásica crônica quando comparadas a um grupo de indivíduos normais. MÉTODOS: Foram estudados 39 indivíduos, 20 (51,3%) do sexo masculino divididos em quatro grupos: Nl: 17 (43,6%) indivíduos normais; Ind: 7 (17,9%) portadores de doença de Chagas forma indeterminada; C1, 7 (17,9%) portadores de doença de Chagas forma crônica com fração de ejeção < 50% e C2: 8 (20,5%) portadores de doença de Chagas forma crônica com fração de ejeção > 50%. Após realização de ecocardiograma basal foram registradas as imagem em Doppler tecidual para a medida do strain miocárdico nos diversos segmentos aos cortes paraesternais, longitudinal e transversal, e apicais, de duas e quatro câmaras. RESULTADOS E CONCLUSÃO: O percentual de contração dos diversos segmentos miocárdicos, tanto em seu componente radial quanto longitudinal é maior nos indivíduos normais do que em portadores da forma crônica da doença de Chagas e naqueles com a forma indeterminada da doença quando comparado com chagásicos crônicos com FE < 50%. A contratilidade radial do ventrículo esquerdo é maior que a longitudinal nos três grupos (Nl, Ind e Crônico). Os dados apresentados nos permitem propor um caráter progressivo do acometimento miocárdico em portadores da doença de Chagas.

Resposta da assembleia de formigas na interface solo-serapilheira a um gradiente de alteração ambiental

O estudo objetivou avaliar a resposta da assembleia de formigas que nidificam na interface solo-serapilheira a um gradiente de alteração ambiental. O estudo foi realizado em três ambientes com diferentes usos do solo: fragmento florestal, sistema agroflorestal (SAF) e pastagem situados em região de domínio da mata atlântica no sudeste do Brasil. Em cada ambiente foram demarcadas 10 parcelas de 1 m² e todos os ninhos de formigas encontrados foram registrados. Foram encontrados 215 ninhos (103 no fragmento florestal, 64 no sistema agroflorestal e 48 na pastagem), de 31 espécies. O número acumulado de espécies foi maior no fragmento florestal que na pastagem, mas não diferiu do SAF. A composição de espécies foi diferente entre o fragmento florestal e os outros dois ambientes. A riqueza média de espécies de formigas por parcela foi maior no fragmento florestal e menor na pastagem. A quantidade de serapilheira não foi um fator importante para as diferenças na riqueza de espécies. Atividades humanas que reduzam a heterogeneidade da vegetação alteram a composição e diminuem a riqueza de espécies das assembleias de formigas.

Mineralogia de partículas envolvidas na formação de gradiente textural em um argissolo subtropical

A presença de gradiente textural é comum e marcante em Argissolos. O objetivo do trabalho foi estudar a mineralogia das partículas envolvidas no processo de formação de gradiente textural em um solo subtropical do Rio Grande do Sul. Amostras de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico, material parental sedimentar, foram coletadas em duas trincheiras localizadas em distintas posições no relevo da área do departamento de solos da Universidade Federal de Santa Maria. No perfil 1, sob campo nativo e posicionado na meia encosta de uma colina com 9 % declividade, amostras foram coletadas nos horizontes A1, A2, AB e Bt. No perfil 2, sob vegetação espontânea e localizado no topo plano da colina, amostras foram coletadas nos horizontes A1, A2, E e Bt. Atributos químicos foram avaliados sobre a fração de solo menor que 2 mm. Amostras de argila dispersa em NaOH, após serem extraídas, foram submetidas à difração laser, discriminando a distribuição do tamanho de partícula envolvida no processo. A fração menor que 0,2 μm foi extraída, saturada com Ca2+ e submetida à difração de raios X sob os seguintes tratamentos: normal, à temperatura ambiente (N); depois de saturada com etilenoglicol (EG), depois de aquecida a 300 e 550 ºC. Os difratogramas de raios X (N) foram submetidos à modelagem matemática com DecompRX. Ambos os perfis apresentaram gradiente textural. Os teores de argila no horizonte Bt foram 2,9 e 4,4 vezes maiores no perfil 1 e 2 que nos seus respectivos horizontes mais arenosos. Os diagramas de difração laser mostraram enriquecimento no horizonte Bt em partículas de tamanho modal de 0,09 e 0,2 μm. A mineralogia dessa fração apresentou incremento nos horizontes Bt de interestratificados caulinita-esmectita (C-E) em detrimento das fases vermiculita hidróxi-Al entrecamada (VHE) e ilita-esmectita (I-E). Dessa forma, infere-se que o gradiente textural observado no solo está associado ao processo de migração de C-E com partículas de tamanho modal de 0,09 e 0,2 μm. Entretanto, o perfil 2 apresenta indícios de descontinuidade litológica, indicando que o processo de migração de partículas não é o único responsável pela formação de gradiente textural.

Mitochondrial DNA variation along an altitudinal gradient in the greater white-toothed shrew, Crocidura russula.

The distribution of mitochondrial control region-sequence polymorphism was investigated in 15 populations of Crocidura russula along an altitudinal gradient in western Switzerland. High-altitude populations are smaller, sparser and appear to undergo frequent bottlenecks. Accordingly, they showed a loss of rare haplotypes, but unexpectedly, were less differentiated than lowland populations. Furthermore, the major haplotypes segregated significantly with altitude. The results were inconsistent with a simple model of drift and dispersal. They suggested instead a role for historical patterns of colonization, or, alternatively, present-day selective forces acting on one of the mitochondrial genes involved in metabolic pathways.

Altitudinal variation in haemosporidian parasite distribution in great tit populations.

BACKGROUND: One of the major issues concerning disease ecology and conservation is knowledge of the factors that influence the distribution of parasites and consequently disease outbreaks. This study aimed to investigate avian haemosporidian composition and the distribution of these parasites in three altitudinally separated great tit (Parus major) populations in western Switzerland over a three-year period. The objectives were to determine the lineage diversity of parasites occuring across the study populations and to investigate whether altitudinal gradients govern the distribution of haemosporidian parasites by lineage. METHODS: In this study molecular approaches (PCR and sequencing) were used to detect avian blood parasites (Plasmodium sp., Haemoproteus sp. and Leucocytozoon sp.) in populations of adult great tits caught on their nests during three consecutive breeding seasons. RESULTS: High levels of parasite prevalence (88-96%) were found across all of the study populations with no significant altitude effect. Altitude did, however, govern the distribution of parasites belonging to different genera, with Plasmodium parasites being more prevalent at lower altitudes, Leucocytozoon parasites more at high altitude and Haemoproteus parasite prevalence increasing with altitude. A total of 27 haemosporidian parasite lineages were recorded across all study sites, with diversity showing a positive correlation to altitude. Parasites belonging to lineage SGS1 (P. relictum) and PARUS4 and PARUS19 (Leucocytozoon sp.) dominated lower altitudes. SW2 (P. polare) was the second most prevalent lineage of parasite detected overall and these parasites were responsible for 68% of infections at intermediate altitude, but were only documented at this one study site. CONCLUSIONS: Avian haemosporidian parasites are not homogeneously distributed across host populations, but differ by altitude. This difference is most probably brought about by environmental factors influencing vector prevalence and distribution. The high occurrence of co-infection by different genera of parasites might have pronounced effects on host fitness and should consequently be investigated more rigorously.

Similarities and differences in altitudinal versus latitudinal variation for morphological traits in Drosophila melanogaster.

Understanding how natural environments shape phenotypic variation is a major aim in evolutionary biology. Here, we have examined clinal, likely genetically based variation in morphology among 19 populations of the fruit fly (Drosophila melanogaster) from Africa and Europe, spanning a range from sea level to 3000 m altitude and including locations approximating the southern and northern range limit. We were interested in testing whether latitude and altitude have similar phenotypic effects, as has often been postulated. Both latitude and altitude were positively correlated with wing area, ovariole number, and cell number. In contrast, latitude and altitude had opposite effects on the ratio between ovariole number and body size, which was negatively correlated with egg production rate per ovariole. We also used transgenic manipulation to examine how increased cell number affects morphology and found that larger transgenic flies, due to a higher number of cells, had more ovarioles, larger wings, and, unlike flies from natural populations, increased wing loading. Clinal patterns in morphology are thus not a simple function of changes in body size; instead, each trait might be subject to different selection pressures. Together, our results provide compelling evidence for profound similarities as well as differences between phenotypic effects of latitude and altitude.

Geographical and altitudinal population genetic structure of two dung fly species with contrasting mobility and temperature preference.

Local adaptation of populations requires some degree of spatio-temporal isolation. Previous studies of the two dung fly species Scathophaga stercoraria and Sepsis cynipsea have revealed low levels of geographic and altitudinal genetic differentiation in quantitative life history and morphological traits, but instead high degrees of phenotypic plasticity. These patterns suggest that gene flow is extensive despite considerable geographic barriers and large spatio-temporal variation in selection on body size and related traits. In this study we addressed this hypothesis by investigating genetic differentiation of dung fly populations throughout Switzerland based on the same 10 electrophoretic loci in each species. Overall, we found no significant geographic differentiation of populations for either species. This is inconsistent with the higher rates of gene flow expected due to better flying capacity of the larger S. stercoraria. However, heterozygote deficiencies within populations indicated structuring on a finer scale, seen for several loci in S. cynipsea, and for the locus PGM (Phosphoglucomutase) in S. stercoraria. Additionally, S. cynipsea showed a tendency towards a greater gene diversity at higher altitudes, mediated primarily by the locus MDH (malate dehydrogenase), at which a second allele was only present in populations above 1000 m. This may be caused by increased environmental stress at higher altitudes in this warm-adapted species. MDH might thus be a candidate locus subject to thermal selection in this species, but this remains to be corroborated by direct evidence. In S. stercoraria, no altitudinal variation was found.

Variação diurno-noturna do potencial mátrico e gradiente de potencial total da água no solo

O potencial mátrico em solos não saturados é um importante componente do potencial total e, portanto, deve ser medido da melhor forma possível. Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência da temperatura do solo sobre o potencial mátrico e o gradiente de potencial total, durante a redistribuição da água num Latossolo Vermelho-Amarelo, em Piracicaba, SP, a partir de dados coletados por tensiometria. Em uma parcela circular de 3 m de diâmetro, foram instalados 10 tensiômetros com transdutor de tensão, modelo SWT3 da Delta-T, nas profundidades de 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; e 0,55 m, com os quais foram obtidos os potenciais mátricos para essas profundidades e o gradiente de potencial total, (ΔΦm/Δz)+1, para a profundidade de 0,25 m, com Δz de 0,1; 0,2; e 0,3 m, utilizando os tensiômetros instalados nas profundidades de 0,20 e 0,30; 0,15 e 0,35; e 0,10 e 0,40 m para ΔΦm, respectivamente. Na mesma parcela, foram também instalados termopares tipo T na superfície e nas profundidades 0,025; 0,050; e 0,075 m de solo. Ambas as leituras dos tensiômetros e termopares foram armazenadas em um Datalogger, Modelo DL2, da Delta-T, a idênticos intervalos de tempo. As avaliações detectaram oscilações na leitura do potencial mátrico da água no solo ao longo do dia e nos efeitos diferenciados nos tensiômetros instalados em profundidades diferentes, ocasionando oscilações também no gradiente de potencial total da água no solo. Os melhores horários para a realização das leituras dos tensiômetros são nas primeiras sete horas do dia ou após às 18 h.

Do stacked species distribution models reflect altitudinal diversity patterns?

The objective of this study was to evaluate the performance of stacked species distribution models in predicting the alpha and gamma species diversity patterns of two important plant clades along elevation in the Andes. We modelled the distribution of the species in the Anthurium genus (53 species) and the Bromeliaceae family (89 species) using six modelling techniques. We combined all of the predictions for the same species in ensemble models based on two different criteria: the average of the rescaled predictions by all techniques and the average of the best techniques. The rescaled predictions were then reclassified into binary predictions (presence/absence). By stacking either the original predictions or binary predictions for both ensemble procedures, we obtained four different species richness models per taxa. The gamma and alpha diversity per elevation band (500 m) was also computed. To evaluate the prediction abilities for the four predictions of species richness and gamma diversity, the models were compared with the real data along an elevation gradient that was independently compiled by specialists. Finally, we also tested whether our richness models performed better than a null model of altitudinal changes of diversity based on the literature. Stacking of the ensemble prediction of the individual species models generated richness models that proved to be well correlated with the observed alpha diversity richness patterns along elevation and with the gamma diversity derived from the literature. Overall, these models tend to overpredict species richness. The use of the ensemble predictions from the species models built with different techniques seems very promising for modelling of species assemblages. Stacking of the binary models reduced the over-prediction, although more research is needed. The randomisation test proved to be a promising method for testing the performance of the stacked models, but other implementations may still be developed.

Diversity of springtails (Hexapoda) according to a altitudinal gradient

The objective of this work was to elevate gradient effect on diversity of Collembola, in a temperate forest on the northeast slope of Iztaccíhuatl Volcano, Mexico. Four expeditions were organized from November 2003 to August 2004, at four altitudes (2,753, 3,015, 3,250 and 3,687 m a.s.l.). In each site, air temperature, CO2 concentration, humidity, and terrain inclination were measured. The influence of abiotic factors on faunal composition was evaluated, at the four collecting sites, with canonical correspondence analyses (CCA). A total of 24,028 specimens were obtained, representing 12 families, 44 genera and 76 species. Mesaphorura phlorae, Proisotoma ca. tenella and Parisotoma ca. notabilis were the most abundant species. The highest diversity and evenness were recorded at 3,250 m (H' = 2.85; J' = 0.73). Canonical analyses axes 1 and 2 of the CCA explained 67.4% of the variance in species composition, with CO2 and altitude best explaining axis 1, while slope and humidity were better correlated to axis 2. The results showed that CO2 is an important factor to explain Collembola species assemblage, together with slope and humidity.