Nitrogen use strategies of neotropical rainforest trees in threatened Atlantic Forest

The characteristics of nitrogen acquisition, transport and assimilation were investigated in species of an Atlantic Forest succession over calcareous soil in south-eastern Brazil. Differences in behaviour were observed within the regeneration guilds. Pioneer species showed high leaf nitrogen contents, a high capacity to respond to increased soil nitrogen availability, a high capacity for leaf nitrate assimilation and were characterized by the transport of nitrate + asparagine. At the other end of the succession, late secondary species had low leaf nitrogen contents, little capacity to respond to increased soil nitrogen availability, low leaf nitrate assimilation and were active in the transport of asparagine + arginine. The characteristics of nitrogen nutrition in some early secondary species showed similarities to those of pioneer species whereas others more closely resembled late secondary species. Average leaf delta(15)N values increased along the successional gradient. The results indicate that the nitrogen metabolism characteristics of species may be an additional ecophysiological tool in classifying tropical forest tree species into ecological guilds, and may have implications for regeneration programmes in degraded areas.

New Zealand climate in the Neogene and implications for global atmospheric circulation

New Zealand has a good Neogene plant fossil record. During the Miocene it was without high topography and it was highly maritime, meaning that its climate, and the resulting vegetation, would be controlled dominantly by zonal climate conditions. Its vegetation record during this time suggests the climate passed from an ever-wet and cool but frostless phase in the Early Miocene in which Nothofagus subgenus Brassospora was prominent. Then it became seasonally dry, with vegetation in which palms and Eucalyptus were prominent and fires were frequent, and in the mid-Miocene, it developed a dry-climate vegetation dominated by Casuarinaceae. These changes are reflected in a sedimentological change from acidic to alkaline chemistry and the appearance of regular charcoal in the record. The vegetation then changed again to include a prominent herb component including Chenopodiaceae and Asteraceae. Sphagnum became prominent, and Nothofagus returned, but mainly as the subgenus Fuscospora (presently restricted to temperate climates). This is interpreted as a return to a generally wet, but now cold climate, in which outbreaks of cold polar air and frost were frequent. The transient drying out of a small maritime island and the accompanying vegetation/climate sequence could be explained by a higher frequency of the Sub-Tropical High Pressure (STHP) cells (the descending limbs of the Hadley cells) over New Zealand during the Miocene. This may have resulted from an increased frequency of 'blocking', a synoptic situation which occurs in the region today. An alternative hypothesis, that the global STHP belt lay at a significantly higher latitude in the early Neogene (perhaps 55degreesS) than today (about 30degreesS), is considered less likely because of physical constraints on STHP belt latitude. In either case, the difference between the early Neogene and present situation may have been a response to an increased polar-equatorial temperature gradient. This contrasts with current climate models for the geological past in which the latitude of the High Pressure belt impact is held invariant though geological time. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

CRIM1 Regulates the Rate of Processing and Delivery of Bone Morphogenetic Proteins to the Cell Surface

The Crim1 gene is predicted to encode a transmembrane protein containing six von Willebrand-like cysteine-rich repeats (CRRs) similar to those in the BMP-binding antagonist Chordin (Chrd). In this study, we verify that CRIM1 is a glycosylated, Type I transmembrane protein and demonstrate that the extracellular CRR-containing domain can also be secreted, presumably via processing at the membrane. We have previously demonstrated Crim1 expression at sites consistent with an interaction with bone morphogenetic proteins (BMPs). Here we show that CRIM1 can interact with both BMP4 and BMP7 via the CRR-containing portion of the protein and in so doing acts as an antagonist in three ways. CRIM1 binding of BMP4 and -7 occurs when these proteins are co-expressed within the Golgi compartment of the cell and leads to (i) a reduction in the production and processing of preprotein to mature BMP, (ii) tethering of pre-BMP to the cell surface, and (iii) an effective reduction in the secretion of mature BMP. Functional antagonism was verified by examining the effect of coexpression of CRIM1 and BMP4 on metanephric explant culture. The presence of CRIM1 reduced the effective BMP4 concentration of the media, thereby acting as a BMP4 antagonist. Hence, CRIM1 modulates BMP activity by affecting its processing and delivery to the cell surface

Postbuckling of piezoelectric FGM plates subject to thermo-electro-mechanical loading

In this paper, we examine the postbuckling behavior of functionally graded material FGM rectangular plates that are integrated with surface-bonded piezoelectric actuators and are subjected to the combined action of uniform temperature change, in-plane forces, and constant applied actuator voltage. A Galerkin-differential quadrature iteration algorithm is proposed for solution of the non-linear partial differential governing equations. To account for the transverse shear strains, the Reddy higher-order shear deformation plate theory is employed. The bifurcation-type thermo-mechanical buckling of fully clamped plates, and the postbuckling behavior of plates with more general boundary conditions subject to various thermo-electro-mechanical loads, are discussed in detail. Parametric studies are also undertaken, and show the effects of applied actuator voltage, in-plane forces, volume fraction exponents, temperature change, and the character of boundary conditions on the buckling and postbuckling characteristics of the plates. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Influence of magnetically-induced E-fields on cardiac electric activity during MRI: A modeling study

In modern magnetic resonance imaging (MRI), patients are exposed to strong, time-varying gradient magnetic fields that may be able to induce electric fields (E-fields)/currents in tissues approaching the level of physiological significance. In this work we present theoretical investigations into induced E-fields in the thorax, and evaluate their potential influence on cardiac electric activity under the assumption that the sites of maximum E-field correspond to the myocardial stimulation threshold (an abnormal circumstance). Whole-body cylindrical and planar gradient coils were included in the model. The calculations of the induced fields are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic, whole-body model. The potential for cardiac stimulation was evaluated using an electrical model of the heart. Twelve-lead electrocardiogram (ECG) signals were simulated and inspected for arrhythmias caused by the applied fields for both healthy and diseased hearts. The simulations show that the shape of the thorax and the conductive paths significantly influence induced E-fields. In healthy patients, these fields are not sufficient to elicit serious arrhythmias with the use of contemporary gradient sets. However, raising the strength and number of repeated switching episodes of gradients, as is certainly possible in local chest gradient sets, could expose patients to increased risk. For patients with cardiac disease, the risk factors are elevated. By the use of this model, the sensitivity of cardiac pathologies, such as abnormal conductive pathways, to the induced fields generated by an MRI sequence can be investigated. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.

A novel target-field method for magnetic resonance shim coils: III. Shielded zonal and tesseral coils

This paper continues the development of a new approach for the design of shim and gradient coils, used in magnetic resonance imaging (MRI) applications. A cylindrical primary coil of radius a and length 2L is placed inside a co-axial shield cylinder of radius b. An active shielding strategy is used to create a desired target field at an arbitrarily specified (cylindrical) location within the primary coil, and to annul the field at a certain radius outside the shield. The form of the interior target field may be chosen arbitrarily by the designer, although zonal and tesseral harmonics are typically used in MRI applications. The method presented here designs coil windings on both the primary and shielding cylinders, to produce fields that conform to the specified interior target field and the annulled field exterior to the shield. An additional feature of the method presented here is that the target field inside the primary coil is matched at two different radii, to improve overall accuracy. The method is illustrated by designing several shielded shim coils, for creating higher order tesseral fields located asymmetrically within the coil. The simpler case of pure zonal fields is discussed separately and applied to the design of some higher order shielded coils.

Climate change and biotic invasions: a case history of a tropical woody vine

The impacts of climate change in the potential distribution and relative abundance of a C3 shrubby vine, Cryptostegia grandiflora, were investigated using the CLIMEX modelling package. Based upon its current naturalised distribution, C. grandiflora appears to occupy only a small fraction of its potential distribution in Australia under current climatic conditions; mostly in apparently sub-optimal habitat. The potential distribution of C. grandiflora is sensitive towards changes in climate and atmospheric chemistry in the expected range of this century, particularly those that result in increased temperature and water use efficiency. Climate change is likely to increase the potential distribution and abundance of the plant, further increasing the area at risk of invasion, and threatening the viability of current control strategies markedly. By identifying areas at risk of invasion, and vulnerabilities of control strategies, this analysis demonstrates the utility of climate models for providing information suitable to help formulate large-scale, long-term strategic plans for controlling biotic invasions. The effects of climate change upon the potential distribution of C. grandiflora are sufficiently great that strategic control plans for biotic invasions should routinely include their consideration. Whilst the effect of climate change upon the efficacy of introduced biological control agents remain unknown, their possible effect in the potential distribution of C. grandiflora will likely depend not only upon their effects on the population dynamics of C. grandiflora, but also on the gradient of climatic suitability adjacent to each segment of the range boundary.

Selective entrainment of sediment graded by size and density under waves

The influence of near-bed sorting processes on heavy mineral content in suspension is discussed. Sediment concentrations above a rippled bed of mixed quartz and heavy mineral sand were measured under regular nonbreaking waves in the laboratory. Using the traditional gradient diffusion process, settling velocity would be expected to strongly affect sediment distribution. This was not observed during present trials. In fact, the vertical gradients of time-averaged suspension concentrations were found to be similar for the light and heavy minerals, despite their different settling velocities. This behavior implies a convective rather than diffusive distribution mechanism. Between the nonmoving bed and the lowest suspension sampling point, fight and heavy mineral concentration differs by two orders of magnitude. This discrimination against the heavy minerals in the pickup process is due largely to selective entrainment at the ripple face. Bed-form dynamics and the nature of quartz suspension profiles are found to be little affected by the trialed proportion of overall heavy minerals in the bed (3.8-22.1%).

Simultaneous observations of ionospheric quasiperiodic scintillations from short and long meridional baselines using VHF transmissions from transit satellites

For the first time it was possible to observe regular quasiperiodic scintillations (QPS) in VHF radio-satellite transmissions from orbiting satellites simultaneously at short (2.1 km) and long (121 km) meridional baselines in the vicinity of a typical mid-latitude station (Brisbane; 27.5degreesS and 152.9degreesE geog. and 35.6degrees invar.lat.), using three sites (St. Lucia-S, Taringa-T in Brisbane and Boreen Pt.-B, north of Brisbane). A few pronounced quasiperiodic (QP) events were recorded showing unambiguous regular structures at the sites which made it possible to deduce a time displacement of the regular fading minimum at S, T and B. The QP structure is highly dependent on the geometry of the ray-path from a satellite to the observer which is manifested as a change of a QP event from symmetrical to non-symmetrical for stations separated by 2.1 km, and to a radical change in the structure of the event over a distance of 121 km. It is suggested the short-duration intense QP events are due to a Fresnel diffraction (or a reflection mechanism) of radio-satellite signals by a single ionospheric irregularity in a form of an ellipsoid with a large ionization gradient along the major axis. The structure of a QP event depends on the angle of viewing of the irregular blob from a radio-satellite. In view of this it is suggested that the reported variety of the ionization formation, responsible for different types of QPS, is only apparent but not real. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Caracterização morfodinâmica do litoral Norte Fluminense, RJ, Brasil

A morfologia das praias é reflexo da ação hidrodinfunica com o tipo de sedimento disponível. Esta interação se dá a partir da base de ação das ondas, tornando-se mais efetiva na zona de arrebentação onde a energia é dissipada, originando na zona de surfe que se estende em direção à linha de costa até Q limite do espraiamento na face de praia. O objetivo deste trabalho é apresentar as características morfodinâmicas do litoral NE do Estado do Rio de Janeiro, baseando-se na análise da variação espaço Hemporal de perfis de praia, na morfologia da plataforma continental e em fotos aéreas. Os perfis de praia foram levantados durante cinco anos pela PETROBRÁS S/A, em oito estações ao longo do litoral. O comportamento morfodinâmico distinto de setores do litoral estudado é função do padrão de ondas e direção da linha de costa, morfologia da plataforma interna controlando a extensão da zona de surfe e o número de zonas de arrebentação, características dos sedimentos e gradiente da face de praia. Foram reconhecidos quatro compartimentos morfodinâmicos distintos, com base na morfologia dos perfis praiais e plataforma interna, no índice de mobilidade da linha de praia, granulometria x gradiente da face de praia e o parâmetro Q. Os quatro compartimentos são: Atafona/Foz do Rio Paraíba do Sul - estágio morfodinâmico intermediário a dissipativo, com o maior índice de mobilidade e elevada taxa de erosão; Sul de Atafona-Cabo de São Tomé - estágio intermediário a refletivo com baixo índice de mobilidade da praia; Cabo de São Tomé - estágio refletivo a intermediário com alto índice de mobilidade da praia; Cabo de São Tomé-Cabiúnas - estágio refletivo com baixo índice de mobilidade.

O gênero Apenesia (Hymenoptera, Bethylidae) na Mata Atlântica : notas e descrição de sete espécies novas

Foram estudadas as espécies de Apenesia Westwood, coletadas em 29 localidades ao longo de um gradiente latitudinal na Mata Atlântica. Foram descritas e ilustradas as sete espécies novas seguintes: Apenesia pectinata sp. nov., A. atlantica sp. nov., A. perlonga sp. nov., A. exigua sp. nov., A. patens sp. nov., A. simplex sp. nov., A. hepatica sp. nov.. Foi descoberta e descrita a fêmea de Apenesia elongata Evans, 1963. Foram adicionados registros novos de distribuição geográfica de quatorze espécies previamente descritas: A. apicilata Azevedo & Batista, A. aurita Waichert & Azevedo, A. clypeata Leal & Azevedo, A. concavata Corrêa & Azevedo, A. crenutala (Kieffer), A. distincta Corrêa & Azevedo, A. elongata Evans, A. inca Evans, A. neotropica (Kieffer), A. photophila (Ogloblin), A. quadrata Evans, A. spinipes Evans, A. stricta Corrêa & Azevedo e A. transversa Evans. Apenesia é registrada pela primeira vez para os estados de Paraíba, Pernambuco, Alagoas, Sergipe e Bahia.

Campo térmico e higrométrico da Regional Praia do Canto no município de Vitória (ES)

Nesta pesquisa foi analisado o comportamento térmico e higrométrico em diferentes locais da Regional Praia do Canto no município de Vitória (ES) tanto no período chuvoso quanto no seco por meio da técnica de transecto móvel. A análise confirmou que as mudanças de uso e cobertura da terra associado com as características do relevo influenciam diretamente as variáveis meteorológicas, neste caso a temperatura do ar e umidade relativa do ar. A análise das condições médias de temperatura do ar e umidade relativa do ar permitiu observar dois núcleos aquecidos um ao norte e outro ao sul na área em estudo. Às 15h, tanto no verão como no inverno, a temperatura do ar atingiu o valor máximo e as taxas de umidade relativa, o seu valor mínimo. No verão e inverno, as áreas mais aquecidas ficaram bem definidas, áreas correspondentes aos núcleos aquecidos. As maiores influências do tecido urbano nas variáveis meteorológicas foram verificadas sob atuação da Alta Subtropical do Atlântico Sul. A maritimidade têm um peso importante no comportamento topoclimático urbano, sobre tudo na parte da manhã e da tarde. Na porção centro-leste da área em estudo observou-se até 3ºC a menos nos períodos vespertinos em relação aos pontos localizados na porção norte e sul. Os pontos à centroleste sofrem influência direta dos efeitos da maritimidade e dos arranjos dos prédios que formam sombreamento (Cânions Urbanos), fato que dificulta a formação de núcleos aquecidos durante o dia sobre esta porção. Foram observadas nos dois períodos, tanto no período chuvoso (verão) como também, no período seco (inverno), elevado gradiente térmico, estes localizadas onde há intenso fluxo de veículos, e também nas áreas de construção mais verticalizadas. A intensidade do gradiente térmico é maior sobre a atuação da Alta Subtropical do Atlântico Sul. Às 09 horas, são registrados os maiores gradientes térmicos para os dois períodos analisados. A umidade relativa do ar mantevese elevada durante os dois campos, tanto no verão quanto inverno. Os menores valores de umidade foram registrados em pontos que compõem o núcleo aquecido verificado na parte norte da área em estudo. Em virtude do comportamento das variáveis observadas foram identificadas três unidades Topoclimáticas Urbanas na Regional Praia do Canto.

Variação na dieta da tartaruga verde, Chelonia mydas, e o impacto da ingestão de lixo ao longo da costa brasileira

Neste trabalho nós estudamos a dieta da tartaruga verde, Chelonia mydas, e os fatores envolvidos na variação de sua ecologia alimentar. Avaliamos também o impacto da ingestão de lixo, e os fatores que podem explicar a elevada ingestão destes resíduos entre os animais marinhos. No estudo da ecologia alimentar, nós avaliamos mais de 400 indivíduos, entre dados originais e da literatura, distribuídos ao longo de um gradiente latitudinal e diversos ambientes. As tartarugas se alimentaram majoritariamente de macroalgas, porém apresentaram uma grande plasticidade alimentar, tanto em relação à estratégia de forrageamento quanto à dieta. Nas regiões mais frias e com menor disponibilidade de algas, as tartarugas mudaram de uma dieta herbívora, para uma dieta baseada em matéria animal. Esta mudança de dieta acarretou também em uma mudança de estratégia de forrageamento, saindo da alimentação bentônica para uma alimentação pelágica. Estratégia esta que também foi encontrada nas áreas estuarinas. A plasticidade alimentar se deve à interação de fatores intrínsecos (restrições fisiológicas) e extrínsecos (regionais e locais). As diferenças nas estratégias de forragenamento acarretam também em diferenças na exposição a ameaças. Um exemplo disso é a ingestão de lixo, que apesar de ter sido registrada em mais de 70% das tartarugas (N = 265), representou uma ameaça maior aos animais com estratégia de forrageamento pelágica. O plástico foi o material mais ingerido, tendo como principal fonte itens relacionados à alimentação e sacolas plásticas. O estudo também mostrou que uma quantidade pequena de lixo (0,5 g) é suficiente para causar a morte. Este resultado revelou que o potencial de letalidade por ingestão de lixo é muito maior que a mortalidade observada. A verdadeira ameaça da ingestão de lixo está sendo mascarada pela elevada mortalidade relacionada às atividades pesqueiras. A ingestão de lixo é normalmente atribuída à confusão de um item alimentar específico com o resíduo, como águas-vivas e sacolas plásticas. Porém, nós mostramos que se trata de uma questão mais ampla, e usamos a tartaruga verde, aves marinhas e peixes para ressaltar a importância de outros fatores como: abundância do lixo no ambiente, estratégia de forrageamento, capacidade de detecção do resíduo e amplitude da dieta. Nós acreditamos que a ingestão de lixo ocorre devido a uma armadilha evolutiva muito mais ampla do que a previamente sugerida, e que deve afetar muito mais espécies que as que foram até hoje reportadas. Desarmar esta armadilha será particularmente difícil devido ao contínuo e crescente despejo de plástico no ambiente marinho e sua alta persistência no ambiente.

Influência da luminosidade na fisiologia e morfoanatomia de jequitibá branco (Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze) e jequitibá rosa (Cariniana legalis (Mart.) Kuntze)

Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze e C. legalis (Mart.) Kuntze são arbóreas nativas do Brasil que, além de possuírem alto poder econômico, são objeto de interesse em programas de recuperação de áreas degradadas e em plantios comerciais. A escassez de informações relacionadas ao desempenho ecofisiológico dessas espécies em condições ambientais estressantes dificultam o manejo e conservação das mesmas. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar a ecofisiologia das espécies em um gradiente de irradiância, por meio de dois experimentos. No experimento 1, plantas de C. estrellensis com 12 meses de idade foram submetidas a quatro tratamentos: 40%, 50%, 70% e 100% de irradiância, durante 104 dias. Ao final desse período foram feitas análises de crescimento, do conteúdo de pigmentos fotossintéticos, de trocas gasosas, da fluorescência da clorofila a, do conteúdo foliar de carboidratos solúveis, das características anatômicas foliares e caulinares e da plasticidade fenotípica da espécie. No experimento 2, plantas de C. estrellensis e C. legalis com 14 meses de idade foram submetidas a dois tratamentos: 30% e 100% de irradiância (sombra e sol, respectivamente), durante 30 dias. Ao final desse período foram feitas análises do estresse oxidativo das espécies, por meio da quantificação da atividade das enzimas catalase e peroxidase do ascorbato e por meio da quantificação do conteúdo foliar de pigmentos fotossintéticos. No experimento 1, em 70% de irradiância, as plantas apresentaram melhor crescimento em altura e diâmetro, maior massa seca de folhas (MSF), de caule (MSC) e de raiz (MSR). Em 70% e 100% de irradiância, as plantas apresentaram folhas menores (AFU) e mais espessas (AFE e MFE) resultando em menor área foliar total (AFT). Nesses tratamentos as plantas também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b), porém, maior razão Chl a/b e maior conteúdo de carotenóides, o que implicou em menor razão Chl a/Carot. Taxas fotossintéticas maiores foram encontradas nas plantas em 70% e inibidas em 40% e 50%, em função da baixa irradiância solar, e em 100%, possivelmente pela ocorrência de fotoinibição, como mostraram os parâmetros do fluxo de energia do fotossistema II. De acordo com a análise da fluorescência da clorofila a, em pleno sol, as plantas apresentaram menor densidade de centros de reação ativos (RC/ABS) e maior dissipação de energia (DI0/ABS), culminando com menor desempenho do fotossistema II (PIabs) e desempenho total (PITotal). O conteúdo foliar de carboidratos solúveis foi maior nas plantas em 70%, seguido das plantas em 100% de irradiância, com exceção da glicose, que não variou entre os tratamentos. A maior espessura encontrada nas folhas sob 100% de irradiância foi em função da maior espessura das epidermes adaxial e abaxial e dos parênquimas paliçádico e esponjoso. E o maior diâmetro do caule em 70% de irradiância se deu pela maior espessura do xilema e floema secundários. No experimento 2, as plantas em pleno sol de ambas as espécies também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b) e maior razão Chl a/b. No entanto, o conteúdo de carotenóides foi maior, o que implicou em menores razões Chl a/Carot. A atividade da catalase (CAT) variou em função do tempo e da espécie, apresentando uma queda em C. estrellensis aos 16 dias, possivelmente em função de fotoinativação, e um aumento em C. legalis aos 30 dias. Já a atividade da peroxidase do ascorbato (APX) não variou em função do tempo, da espécie ou dos tratamentos. O estudo da plasticidade fenotípica mostrou que C. estrellensis é uma espécie plástica, principalmente em função das variáveis de fotossíntese e trocas gasosas, sendo capaz de sobreviver no gradiente de irradiância testado, o que viabiliza o seu uso em projetos de recuperação de áreas degradadas. E, uma vez que as análises ecofisiológicas mostraram que C. estrellensis e C. legalis apresentaram melhor desempenho em luminosidade moderada, sugere-se que ambas comportaram-se como espécies intermediárias no processo de sucessão florestal. No entanto, uma vez que a concentração de pigmentos foliares e a produção de enzimas antioxidantes inferiram maior susceptibilidade de C. estrellensis à fotoinibição em alta irradiância, sugere-se maior viabilidade do uso de C. legalis em projetos de recuperação de áreas degradas.

Aproximação numérica – analítica para a modelagem da conversão termoquímica de combustíveis sólidos

Um algoritmo numérico foi criado para apresentar a solução da conversão termoquímica de um combustível sólido. O mesmo foi criado de forma a ser flexível e dependente do mecanismo de reação a ser representado. Para tanto, um sistema das equações características desse tipo de problema foi resolvido através de um método iterativo unido a matemática simbólica. Em função de não linearidades nas equações e por se tratar de pequenas partículas, será aplicado o método de Newton para reduzir o sistema de equações diferenciais parciais (EDP’s) para um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDO’s). Tal processo redução é baseado na união desse método iterativo à diferenciação numérica, pois consegue incorporar nas EDO’s resultantes funções analíticas. O modelo reduzido será solucionado numericamente usando-se a técnica do gradiente bi-conjugado (BCG). Tal modelo promete ter taxa de convergência alta, se utilizando de um número baixo de iterações, além de apresentar alta velocidade na apresentação das soluções do novo sistema linear gerado. Além disso, o algoritmo se mostra independente do tamanho da malha constituidora. Para a validação, a massa normalizada será calculada e comparada com valores experimentais de termogravimetria encontrados na literatura, , e um teste com um mecanismo simplificado de reação será realizado.