Determinants of Polylepis (Rosaceae) Forest Distribution and Treeline Formation in the High Andes

High elevation treelines are formed under common temperature conditions worldwide, but the functional mechanisms that ultimately constrain tree growth are poorly known. In addition to environmental constraints, the distribution of high elevation forests is largely affected by human influence. Andean Polylepis (Rosaceae) forests are an example of such a case, forests commonly growing in isolated stands disconnected from the lower elevation montane forests. There has been ample discussion as to the role of environmental versus anthropogenic causes of this fragmented distribution of Polylepis forests, but the importance of different factors is still unclear. In this thesis, I studied functional, environmental and anthropogenic aspects determining Polylepis forest distribution. Specifically, I assessed the degree of genetic determinism in the functional traits that enable Polylepis species to grow in cold and dry conditions. I also studied the role of environment and human influence constraining Polylepis forest distribution. I found evidence of genetically determined climatic adaptations in the functional traits of Polylepis. High elevation species had reduced leaf size and increased root tip abundance compared to low elevation species. Thus these traits have potentially played an important role in species evolution and adaptation to high elevation habitats, especially to low temperatures. I also found reduced photosynthesis rate among high elevation tree species compared to low elevation species, supporting carbon source limitation at treelines. At low elevations, Polylepis forest distribution appeared to be largely defined by human influence. This suggests that the absence of Polylepis forests in large areas in the Andes is the result of several environmental and anthropogenic constraints, the role of environment becoming stronger towards high elevations. I also show that Polylepis trees grow at remarkably low air and soil temperatures near treelines, and present new evidence of the role of air temperatures in constraining tree growth at high elevations. I further show that easily measurable indices of accessibility are related to the degree of degradation of Polylepis forest, and can therefore be used in the rapid identification of potentially degraded Polylepis forests. This is of great importance for the conservation and restoration planning of Polylepis forests in the Andes. In a global context, the results of this thesis add to our scientific knowledge concerning high elevation adaptations in trees, and increase our understanding of the factors constraining tree growth and forest distribution at high-­elevation treelines worldwide.

Aspectos ecológicos de um trecho de floresta de brejo em Itatinga, SP: florística, fitossociologia e seletividade de espécies

(Aspectos ecológicos de um trecho de floresta de brejo em Itatinga, SP: florística, fitossociologia e seletividade de espécies). No presente trabalho estudou-se um trecho de floresta de brejo localizada na fazenda Santa Irene, de propriedade da EUCATEX Ltda., no município de Itatinga-SP (48º38'52,2"W e 23º17'41,6"S), com uma área de 2 ha. O levantamento fitossociológico foi realizado através do método de censo de 1 ha do remanescente florestal, onde foram amostrados todos os indivíduos com PAP (perímetro à altura do peito) > a 15 cm. Foram amostrados 1310 indivíduos, pertencentes a 28 famílias, 34 gêneros e 39 espécies do estrato arbustivo-arbóreo. As famílias que apresentaram os maiores valores de IVC foram Clusiaceae (53,49), Burseraceae (41,30), Euphorbiaceae (31,42). Podocarpaceae (9,04), Caesalpiniaceae (6,99), Myrsinaceae (6,38), Melastomataceae (5,75), Anacardiaceae (5,70), Arecaceae (4,51) e Styracaceae (4,44). Estas 10 famílias somaram 74,50% do IVC total. As espécies de maior destaque em IVC foram Calophyllum brasiliense (53,49), Protium almecega (41,30), Pera obovata (14,46), Podocarpus sellowii (9,04), Hyeronima alchorneoides (8,68), Copaifera langsdorffii (6,99), Rapanea guianensis (5,72), Tapirira guianensis (5,70), Miconia ligustroides (5,62) e Sebastiania serrata (4,71). Tais espécies somadas perfazem 77,84% do IVC total. O índice de diversidade de Shannon (H') obtido foi de 2,751 nats/indivíduos. Baseado em critérios florísticos e fitossociológicos, as espécies amostradas foram divididas em dois grupos: a) espécies peculiares, com os subgrupos de peculiares exclusivas e não exclusivas e b) complementares, com os subgrupos de áreas secas e indiferentes.

Fitomassa epigéa da mata ciliar do rio Mogi-Guaçu, Itapira - SP

Este trabalho teve como objetivos estimar a fitomassa epigéa da mata ciliar do rio Mogi-Guaçu e determinar a melhor equação preditiva da fitomassa arbórea. O trabalho foi realizado num fragmento de mata localizado no município de Itapira - SP (22°21'S e 46°51'W). Foram delimitadas 12 parcelas de 25 m², para determinação da fitomassa através do método destrutivo. Os indivíduos arbóreos foram identificados e cortados ao nível do solo. De cada árvore, foram tomadas medidas de perímetro basal e altura. As folhas foram separadas manualmente dos ramos para determinação do peso fresco da porção foliar e lenhosa. A vegetação herbácea-arbustiva, de porte inferior a 1,3 m, existente em 3 m² de cada parcela, foi cortada ao nível do solo e tomadas as medidas de peso fresco da porção lenhosa e não lenhosa. O mesmo procedimento foi adotado para as lianas. Amostras de cada fração foram secas em estufa a 80°C, até peso constante, para determinação do peso seco. A fitomassa média obtida foi de 133,3 t.ha-1, sendo 88,5% referentes ao estrato arbóreo, 11,3% às lianas e 0,2% ao estrato herbáceo. A equação que melhor estima a fitomassa arbórea total de mata com características e condições semelhantes às da mata ciliar estudada foi definida como: Massa seca total = [ 0,523 + 0,053 perímetro]³.

Florística e fitossociologia de remanescentes de floresta estacional decidual em Piracicaba, São Paulo, Brasil

O estudo foi realizado em dois remanescentes de floresta estacional decidual de 4 e 10 ha, em Piracicaba, São Paulo, Brasil. Esta floresta tem características abióticas próprias, como solo litólico, estresse hídrico no período seco e excesso de água no período úmido, definindo uma flora particular e fisionomia semelhante a de florestas secas. O levantamento florístico foi realizado nos dois remanescentes e o fitossociológico naquele de 10 ha, onde foram amostrados os indivíduos com perímetro à altura do peito (PAP) > ou = 15 cm existentes em 43 parcelas de 10 x 10 m. Foram registradas 110 espécies, 86 gêneros e 42 famílias. Do total de espécies, 20,7% continham espinhos, 31,0% dos 894 indivíduos amostrados apresentaram-se perfilhados e, no estrato dominante, ocorreram espécies com perda de turgescência foliar (24,7% dos indivíduos), decíduas (59,4%), áfilas (13,3%) perenes (1,6%) e semidecíduas (1,0%). As famílias de maior riqueza na fitossociologia foram Leguminosae, Myrtaceae e Rutaceae. As espécies de maior valor de importância foram Cereus hildmanianus, Eugenia florida, Eugenia uniflora, Pseudobombax grandiflorum e Sebastiania serrata. O índice de diversidade de Shannon (H’) foi de 3,0 nats/indivíduos e a equabilidade (J) de 0,7 nats/indivíduos.

Mudanças na florística e estrutura de uma floresta decídua durante um período de quatro anos (1994-1998), na região do Triângulo Mineiro, MG

As alterações na estrutura e na composição florística de um fragmento de floresta decídua foram descritas para um período de quatro anos (1994-1998), na região do Triângulo Mineiro, MG. Este fragmento, denominado Mata da Zilda, foi bastante perturbado por atividades humanas até 1993, sendo protegido a partir de 1994. Logo após a sua proteção, realizou-se um inventário das plantas lenhosas (CAP > ou = 10 cm) em 26 transectos de 50 x 6 m (0,78 ha). Quatro anos depois (1998), todos os transectos foram reavaliados e medidos os novos ingressos. Em 1994, foram identificadas 114 espécies, representando 46 famílias. A riqueza de espécies foi idêntica em 1998. Também, os valores do índice de Shannon (3,72) e a equabilidade (0,79) não diferiram significativamente durante os quatro anos (teste t, p > 0,1). A riqueza de espécies na Mata da Zilda foi superior à observada nas florestas secas Neotropicais, devido provavelmente à fase de sucessão em que se encontra. Embora a densidade tenha diminuído cerca de 10,2%, durante os quatro anos, a área basal total mudou pouco, aumentando apenas 1,5%. Essas alterações refletiram-se na distribuição em classes de tamanho, que apresentou diferenças significativas entre os dois períodos avaliados (teste Qui-quadrado, p < 0,01). O declínio das espécies pioneiras (teste Qui-quadrado, p < 0,001) e o crescimento em área basal das árvores do dossel foram essenciais para as alterações estruturais observadas durante os quatro anos. A preservação do fragmento estudado está sendo fundamental para a sua recuperação nos últimos anos.

Fenologia de leguminosas arbóreas em uma área de cerrado marginal no nordeste do Maranhão

Os padrões fenológicos da vegetação arbórea do cerrado, savanas e demais formações florestais periodicamente secas ainda são pouco conhecidos, assim como são ainda obscuras as causas da periodicidade observada, ora atribuída a fatores abióticos, ora a fatores bióticos, ou a ambos, ou ainda determinada por restrição filogenética. Em uma área de cerrado marginal no extremo nordeste do Maranhão foram estudadas, durante vinte e dois meses, as dez espécies de leguminosas arbóreas mais freqüentes. As observações foram mensais em uma amostra de dez indivíduos por espécie. Nestas leguminosas, tanto o crescimento vegetativo quanto o reprodutivo são eventos periódicos e sazonais e, na maioria das espécies, a floração ocorre durante a estação seca sendo simultânea à renovação das folhas. Três padrões fenológicos podem ser distinguidos: espécies que renovam suas folhas e florescem precocemente na seca, frutificam e dispersam seus propágulos ainda nesta estação (1), espécies que renovam suas folhas tardiamente na seca e florescem nesta ocasião (2) ou florescem na estação chuvosa (3), frutificando na estação chuvosa e dispersando seus propágulos na seca subseqüente. Períodos de atividade de crescimento vegetativo e dormência alternam-se, aparentemente mais sincronizados com as variações no fotoperíodo, termoperíodo e irradiância do que com as variações sazonais na disponibilidade hídrica. Os padrões fenológicos assim como os períodos de floração e de frutificação variam entre as famílias consideradas como monofiléticas, sendo a única convergência neste nível taxonômico a sincronização da dispersão de propágulos com a estação seca. A reprodução vegetativa parece não ser um evento comum nas leguminosas estudadas.

Crescimento e níveis de solutos orgânicos e inorgânicos em cultivares de Vigna unguiculata submetidos à salinidade

Os efeitos da salinidade no crescimento e nos teores de solutos orgânicos e inorgânicos foram analisados em sete cultivares de Vigna unguiculata. As plantas foram cultivadas em solução nutritiva sem NaCl (controle) e com NaCl a 75 mM (estresse salino), em casa de vegetação. Após 14 dias da semeadura, adicionou-se 25 mM de sal diariamente, durante três dias, perfazendo o total de 75 mM. A coleta foi realizada no 33º dia. A salinidade reduziu a matéria seca de todos os cultivares, sendo Pitiúba e Vita 5 os menos afetados e TVU o que sofreu maior redução. A suculência foliar e o índice de esclerofilia foram concordantes com o grau de tolerância, aumentando significativamente, em função da salinidade, apenas nos cultivares com menores reduções nas matérias secas. Contrariamente, a relação raiz/parte aérea teve maior aumento nos cultivares mais afetados. Os teores de Na+ e Cl- foliares aumentaram em resposta ao estresse salino, sendo o Na+ acumulado em níveis maiores nos cultivares mais afetados, especialmente no TVU. Os níveis de K+ foliar, que se mostraram mais elevados que os de Na+ e Cl-, foram poucos afetados pela salinidade, de modo que a relação Na+/K+ aumentou mais nos cultivares mais afetados e, possivelmente, se constituiu num fator importante para a maior redução em seus crescimentos. As variações nos teores de prolina, carboidratos solúveis e N-aminossolúveis em resposta à salinidade indicam uma falta de proporcionalidade entre seus níveis e o grau de tolerância à salinidade nos cultivares de feijão-de-corda estudados.

Modelos preditores da fitomassa aérea da Floresta Baixa de Restinga

Este estudo teve como objetivo desenvolver modelos preditores de fitomassa epigéa da vegetação arbórea da Floresta Baixa de Restinga. Foram selecionadas 102 árvores de 29 espécies ocorrentes na área de estudo e 102 indivíduos de jerivá (Syagrus romanzoffiana (Cham.) Glassman), distribuídos proporcionalmente entre as classes de diâmetro da vegetação arbórea. As árvores foram cortadas, ao nível do solo e foram medidos a altura total e o diâmetro à altura do peito (DAP) de cada árvore. As folhas foram separadas do lenho e a massa fresca da porção lenhosa e foliar medidas separadamente. Amostras de cada fração foram secas a 70 °C, até peso constante, para determinação da massa seca das árvores. Os modelos foram desenvolvidos através de análise de regressão linear, sendo a variável dependente a massa seca (MS) das árvores e as variáveis independentes a altura (h), o diâmetro a altura do peito (d) e as relações d² h e d² h multiplicada pela densidade da madeira (ρ d² h). Os modelos desenvolvidos indicam que o diâmetro explica grande parte da variabilidade da fitomassa das árvores da restinga e a altura é a variável explanatória da equação específica para o jerivá. Os modelos selecionados foram: ln MS (kg) = -1,352 + 2,009 ln d (R² = 0,96; s yx = 0,34) para a comunidade vegetal sem jerivá, ln MS (kg) = -2,052 + 0,801 ln d² h (R² = 0,94; s yx = 0,38) para a comunidade incluindo o jerivá, e ln MS (kg) = -0,884 + 2,40 ln h (R² = 0,92; s yx = 0,49) para o jerivá.

Composição e propriedades fisiológico - nutritivas de uma farinha rica em fibra insolúvel obtida do resíduo fibroso de fecularia de mandioca

As indústrias brasileiras de processamento de fécula produzem, como descarte, grandes quantidades de bagaço ou farelo de mandioca que é jogado fora, poluindo o meio ambiente, ou é utilizado na alimentação de animais. A proposta desta pesquisa consiste na utilização do bagaço, descarte da fecularia, como produto para consumo na alimentação humana. Foi preparado, a partir do bagaço coletado na fecularia um produto farináceo identificado como "farinha de mandioca teste", a qual apresentou, em comparação com as farinhas comerciais, alta quantidade (43,1%) de fibra alimentar e baixa quantidade (47,1%) de amido. Os teores de proteína, lipídeo e cinzas foram semelhantes ao das farinhas comerciais. A "farinha teste" foi usada no preparo de dietas semi-sintéticas para ratos em crescimento nas concentrações de 11,6 , 34,8 e 58,0%; farinhas adquiridas no comércio foram usadas como referência. A freqüência de defecações, o peso das fezes úmidas e secas e o volume das fezes secas foram maiores para os grupos supridos com dietas contendo a "farinha teste", em comparação com os grupos que receberam a farinha do comércio, mas, com relação aos valores dos quocientes de eficiência alimentar (QEA) e protéica (PERop) não houve diferença significativa entre as duas farinhas. Uma redução no ganho de peso corpóreo dos animais, resultante de diminuição da ingestão de alimento, foi observado para os tratamentos contendo a farinha teste. Tais resultados permitiram concluir que a "farinha de mandioca teste" apresentou propriedades fisiológicas, em nível intestinal, características da fibra alimentar insolúvel e, em vista disso, constitui-se numa fonte potencial de fibra para a alimentação humana. O bagaço de mandioca produzido como descarte nas fecularias poderá ser aproveitado como matéria-prima para a produção de uma farinha de mandioca rica em fibra alimentar insolúvel, característica distinta das farinhas de mandioca existentes no comércio.

Remoção de polifenóis da farinha de folhas de mandioca

A farinha de folhas de mandioca apresenta baixa digestibilidade, mesmo possuindo um teor relativamente elevado em proteínas, principalmente, devido à presença de substâncias como os polifenóis. Visando melhorar o aproveitamento protéico desta farinha, empregaram-se três solventes (água, etanol 50mL/100mL e hidróxido de amônio 1mol/L) para remover os polifenóis. Folhas maduras de mandioca foram coletadas na fase vegetativa, em três repetições, colocadas em bandejas de papel e secas à sombra sobre bancadas de madeira, em recinto fechado e arejado, em temperatura ambiente. Após secagem, retiraram-se os pecíolos e as folhas foram moídas e passadas em peneira de 40mesh. A farinha foi submetida, antes e após a remoção dos polifenóis, às análises de umidade, fibra detergente neutra (FDN), fibra detergente ácida (FDA), açúcares totais, proteína bruta, vitamina C total, beta-caroteno, cianeto, inibidor de tripsina, polifenóis e digestibilidade protéica in vitro. Após remoção dos polifenóis, houve diminuição dos teores de açúcares totais, vitamina C total, inibidor de tripsina e polifenóis e aumento de FDN, FDA, proteína bruta, beta-caroteno e digestibilidade protéica in vitro. Dos solventes empregados para remover polifenóis, o hidróxido de amônio foi o mais eficaz, com índice de remoção de 94%, seguido pelo etanol (83%) e água (65%). A digestibilidade da proteína in vitro aumentou em 74%, quando o solvente empregado na remoção dos polifenóis foi o hidróxido de amônio.

Fragmentação mecânica de amêndoas de cupuaçu (Theobroma grandiflorum)

O cupuaçu (Theobroma grandiflorum) é uma fruta nativa da região amazônica brasileira cujas sementes convenientemente fermentadas, secas e torradas podem ser utilizadas para a obtenção de um produto similar ao chocolate. Este trabalho objetivou pesquisar uma forma alternativa de quebra da amêndoa seca sem torrar, através de um beneficiador de cilindros, seguida da utilização de um jogo de peneiras para a separação das frações fragmentadas. Os fatores estudados no rendimento da obtenção dos nibs (cotilédones fragmentados) e na verificação da pureza deste material (percentual de casca e gérmen) foram a umidade da amêndoa inteira e a velocidade diferencial dos cilindros de borracha do beneficiador. Pelos resultados obtidos, verificou-se que a umidade da amêndoa inteira foi a variável que apresentou maior influência na quebra. Os maiores percentuais de recuperação de nibs foram conseguidos na umidade de 5%. A variação dos níveis da velocidade diferencial não causou diferença significativa no rendimento de obtenção dos nibs. Em relação aos valores dos percentuais de casca e gérmen nos nibs, nenhuma variável estudada apresentou influência significativa nos valores desta resposta, mesmo assim todos os resultados foram bastante satisfatórios, apresentando valores abaixo de 1,75%. O rendimento deste processo alternativo está em torno de 90% de obtenção dos cotilédones encontrados em uma determinada massa de amêndoas. Como conclusão, o processo proposto constituiu-se em alternativa mecanizada tecnicamente válida, que apresentou bom rendimento de recuperação dos nibs, com percentuais de casca e gérmen abaixo do tolerado.

Função dos ingredientes na consistência da massa e nas características do pão de queijo

O processo de fabricação de pão de queijo envolve basicamente escaldamento do polvilho com leite, água e óleo, amassamento com ovo, adição de queijo e assamento. Este trabalho teve como objetivo estudar a função dos ingredientes na consistência da massa e nas características dos pães de queijo produzidos. As massas foram obtidas de 100% polvilho azedo (PA), 100% polvilho doce (PD), 70% polvilho azedo + 30% polvilho doce (PS) e 50% polvilho azedo + 50% polvilho doce (PC), combinados com formulações: completa, com todos os ingredientes (FC), sem leite, mas com água (SL), sem ovo (SO) e sem queijo. As massas foram desenvolvidas no Farinógrafo Brabender, o qual teve deste modo sua forma de utilização ampliada, e a evolução da consistência destas massas foi acompanhada por meio dos gráficos gerados. As massas foram moldadas e assadas e as características dos pães analisadas. Durante o escaldamento e mistura houve elevação dos valores de consistência, o ovo causou queda drástica desta consistência e o queijo provocou nova elevação, tornando a massa moldável. A consistência das massas foi mais afetada pelas formulações sendo que, as sem leite (SL) apresentaram os maiores registros; as sem queijo (SQ) as menos consistentes. As massas sem ovo (SO) apresentaram-se secas, duras, despedaçando-se quando manuseadas. Pães de queijo FC e SQ apresentaram maior volume específico e maior diâmetro. Pães de queijo SO apresentaram menor índice de expansão. O ovo e o queijo desempenharam importante papel na obtenção de massas facilmente moldáveis, originando pães de queijo com boas características estruturais.

Avaliação do uso de ervas medicinais como suplemento nutricional de ferro, cobre e zinco

O cobre, ferro e zinco, considerados elementos essenciais ao corpo humano, apresentam biodisponibilidade variável em função da forma química que se encontram em um alimento. As ervas medicinais, amplamente utilizadas, podem apresentar novas indicações quanto a suplementação destes metais. Este trabalho tem por objetivo avaliar os teores de cobre, ferro e zinco em ervas medicinais, pós e ervas secas, e promover a extração seqüencial visando a biodisponibilidade. Os teores de cobre, ferro e zinco foram determinados através da espectroscopia de absorção atômica. A extração seqüencial foi aplicada com os extratores cloreto de cálcio 1,0M; ácido acético 0,1M com acetato de amônio 5% (pH=5,0); ácido acético 0,5M e HCl 0,5M. Os resultados apresentaram teores altos de cobre, ferro e zinco, quando comparados com outras fontes alimentícias destes metais, além de indicar que os mesmos se apresentam sob, no mínimo, 4 espécies químicas distintas nas ervas analisadas. O extrator I foi o de melhor eficiência para os três metais. Considerando que o consumo destas ervas é feito com visão farmacológica, acredita-se que uso das mesmas em preparos de alimentos pode favorecer a suplementação dos metais cobre, ferro e zinco.

Queratina de penas de frango: extração, caracterização e obtenção de filmes

Apresenta-se neste trabalho um processo brando de extração de queratina de penas de frango em solução aquosa contendo uréia, 2-mercaptoetanol e um surfactante (pH 9,0). Foram realizadas as determinações das massas molares, do perfil de aminoácidos e da estabilidade térmica da queratina extraída. Resultados preliminares relativos às propriedades mecânicas de filmes de queratina obtidos por casting também são apresentados. A extração proporcionou um rendimento de 94% em relação à queratina presente inicialmente nas penas secas. As massas molares dos compostos presentes na solução de queratina extraída foram determinadas por eletroforese e variaram entre 10 e 14.000 g mol-1. A termogravimetria da queratina extraída mostrou que o processo de extração não modificou a temperatura de degradação da queratina. Os filmes de queratina obtidos apresentaram propriedades que estão de acordo com dados da literatura.

Utilização de serragem e bagaço de cana-de-açúcar para adsorção de cádmio

Os metais provenientes de atividades antropogênicas contaminam o ambiente, insumos e matérias-primas e, conseqüentemente, a cadeia trófica, alcançando assim o homem. Em função do acúmulo desses metais, bem como de suas conseqüências danosas, estão sendo realizados estudos para avaliar os níveis alcançados por tais contaminações. O objetivo deste trabalho foi testar a capacidade da serragem e do bagaço de cana-de-açúcar, em adsorver metais pesados a partir de soluções modelo de cloreto de cádmio, nas concentrações de 25 e 50 mg.L-1. As triplicatas das amostras tomadas para análise foram secas ao ar em ambiente arejado, sem quaisquer processamentos, sendo os experimentos conduzidos com 10 g de resíduo e 500 mL de solução de cloreto de cádmio em reatores de PVC com capacidade de 1300 mL, e a homogeneização feita manualmente durante o contato de até 16 horas32. Como a capacidade de adsorção do metal pela serragem não foi esgotada na primeira utilização, estudou-se a possibilidade de um novo contato reutilizando-se a solução remanescente, mantendo a proporção 1:50(32). Numa segunda etapa, foram testados tempos de 12, 8 e 4 horas. O teor de cádmio foi determinado por espectrofotometria de absorção atômica (EAA) na solução de contato, após separação da serragem por filtração. Pelos resultados obtidos, podemos dizer que estes resíduos podem ser utilizados como adsorventes de metais pesados no tratamento de efluentes.