Interazioni piante - insetti: ruolo delle formiche in un sistema multitrofico. Aspetti ecoetologici ed applicativi

Le formiche svolgono un importante ruolo all’interno degli ecosistemi ed alcune specie sono considerate keystone in quanto in grado di modificare la componente biotica e/o abiotica dell’ecosistema stesso. Sono animali ubiquitari che hanno colonizzato molteplici ambienti, compresi gli agroecosistemi. Negli agroecosistemi spesso svolgono un ruolo impattante determinando la diffusione o il regresso di specie di artropodi, alcune delle quali dannose alle colture. La presente ricerca tiene conto di un’ampia visione dei rapporti ecoetologici intercorrenti tra le formiche e la componente biotica di un ecosistema, utilizzando il concetto di rete multitrofica. In quest’ottica, si è pensato di costruire un sistema multitrofico costituito da una specie vegetale di interesse agrario (Cucumis sativus), dai suoi fitofagi naturali, divisi in fitomizi (afidi) (Aphis gossypii e Myzus persicae) e fitofagi masticatori (bruchi del lepidottero Mamestra brassicae), formiche (Formica pratensis) e predatori afidofagi (Aphidolets aphidimyza). Il sistema multitrofico è stato utilizzato sia per studiare l’aggressività delle formiche, sia per verificare l’esistenza di una comunicazione interspecifica tra le formiche e le piante (allelochimici). Gli studi sull’aggressività sono consistiti nel: • Verificare il livello di aggressività delle formiche nei confronti di un fitofago masticatore, competitore degli afidi nello sfruttare la pianta ospite. • Verificare se la presenza di afidi mutualisti fa variare il livello di aggressività delle formiche verso il competitore. • Verificare se esiste aggressività verso un predatore di afidi, i quali, secondo il paradigma della trofobiosi, dovrebbero essere difesi dalle formiche in cambio della melata. • Verificare se il predatore ha evoluto strategie volte ad eludere il controllo delle formiche sugli insetti che si approcciano alla colonia di afidi. Gli studi sui rapporti piante-formiche sono stati effettuati mediante olfattometro, osservando la risposta delle formiche alle sostanze volatili provenienti da piante infestate in modo differente con i fitofagi del sistema. Attraverso il trappolaggio e l’analisi gas-cromatografica delle sostanze prodotte dalle piante oggetto di studio abbiamo quindi individuato tipo e quantità di ogni composto volatile. Oltre alle piante di cetriolo, per questi esperimenti sono state utilizzate anche piante di patata (Solanum tuberosum). Dagli esperimenti sull’aggressività è risultato che le formiche manifestano un elevato potenziale predatorio, eradicando completamente la presenza dei bruchi sulle piante. Questo livello di aggressività tuttavia non cresce con la presenza degli afidi mutualisti che dovrebbero essere difesi dai competitori. Le formiche inoltre non sono in grado di sopprimere i predatori afidofagi che ipotizziamo riescano ad effettuare un camuffamento chimico, assumendo gli odori degli afidi dei quali si nutrono. I risultati degli esperimenti in olfattometro mostrano una chiara risposta positiva delle formiche verso gli odori di alcune delle piante infestate. Vi sono delle differenze nella risposta in funzione della specie di fitofago presente e della specie di pianta utilizzata. Nei trattamenti in cui erano presenti le piante di C. sativus, gli esperimenti in olfattometro hanno mostrato che le formiche rispondono in modo significativo agli odori emessi dalle piante in cui vi era la presenza del fitofago masticatore M. brassicae, solo o in associazione con A. gossypii. La presenza dei soli afidi, sia mutualisti (A. gossypii) sia non mutualisti (M. persicae), non ha invece indotto una risposta significativa nelle formiche rispetto agli odori delle piante non infestate. Nei trattamenti in cui erano presenti le piante di S. tuberosum la scelta delle formiche è stata significativa verso gli odori emessi dalle piante infestate con ciascuna delle singole specie di erbivori rispetto alle piante non infestate. Gli esperimenti sull’analisi delle sostanze volatili emesse dalle piante hanno confermato che gli organismi vegetali sono una vera centrale di produzione biochimica, infatti ben 91 composti volatili diversi sono stati individuati dall’analisi gas-cromatografica delle piante di cetriolo e 85 in quelle di patata. Dalle elaborazioni effettuate, rispettivamente 27 e 4 di essi sono prodotti esclusivamente dalle piante attaccate dai fitofagi. In generale, il cambiamento più consistente è dato dalla quantità di alcune sostanze volatili emesse dalle piante infestate rispetto a quelle integre che determina un cambiamento nei rapporti tra le sostanze che compongono i volatiles. E’ probabile che l’effetto attrattivo esercitato sulle formiche sia dato da un Blend di sostanze più che dai singoli composti presenti

Aplicação de sistema especialista para localização de defeitos em redes de distribuição.

Com o objetivo de orientar e agilizar a busca do local de curto circuitos em redes primárias aéreas de distribuição de energia, esta pesquisa propõe uma metodologia para localização de áreas com maior probabilidade de ser sede do defeito, utilizando variáveis Heurísticas. A metodologia Heurística se aplica em problemas que envolvem variáveis com incertezas, que podem ser avaliadas por meio de recursos empíricos e na experiência de especialistas. Dentre as variáveis influentes no cálculo de curto circuito, foram consideradas como mais relevantes: a resistência de defeito, a tensão pré falta, a impedância do sistema equivalente a montante da subestação e a impedância da rede. A metodologia proposta se fundamenta no conhecimento das correntes e tensões oscilografadas no barramento da subestação por ocasião da ocorrência de um curto circuito e, por outro lado no pré-calculo de correntes de curto circuito heurísticas ao longo da rede. No âmbito da pesquisa foram realizados testes de campo para levantamento da variável heurística resistência de defeito, resumidos neste texto e documentados no CD - ROM em anexo. Foi desenvolvido um software que permitiu a efetiva aplicação da proposta desta pesquisa em vários alimentadores de uma Distribuidora, cujos resultados comprovaram a eficiência da metodologia.

O cérebro sócio-musical: estudo de uma experiência de educação musical

A prática musical tem efeitos positivos no desenvolvimento humano, envolvendo aspectos cognitivos, emocionais, motivacionais e sociais, que implicam em alterações no processamento cerebral. O número de Programas de Educação Musical (PEMs) com enfoque em populações jovens em vulnerabilidade social tem crescido no Brasil e no mundo. Dessa maneira, torna-se importante a realização de estudos que verifiquem os efeitos de PEMs no desenvolvimento destas populações. O objetivo do presente estudo é investigar os impactos de uma experiência de um PEM sobre os aspectos psicológicos de seus estudantes, mais especificamente a autoestima, as habilidades sociais e o funcionamento executivo. A coleta de dados foi realizada em um PEM da cidade de Ribeirão Preto SP e em duas escolas regulares de ensino, uma particular e outra da rede pública. Participaram do estudo 69 crianças e adolescentes com idades entre 10 e 17 anos, divididos em três grupos, a saber: Grupo Iniciante (GI), composto por alunos com até 12 meses de matrícula no PEM; Grupo Experiente (GE), composto por alunos com mais de 24 meses de matrícula no PEM; e Grupo Controle (GC), constituído por participantes sem qualquer envolvimento com aprendizado musical. Cada grupo foi composto por 23 estudantes. Os três grupos de participantes responderam aos seguintes testes psicológicos: Escala de Autoestima de Rosenberg (EAR), Matson Evaluation of Social Skills with Youngsters (MESSY) e Teste de Stroop. Também foram realizadas entrevistas semi-estruturadas com todos os estudantes dos grupos GI e GE, dez estudantes do PEM que não compuseram nenhum grupo por não possuírem o pré-requisito de tempo de matrícula exigido, seis responsáveis legais dos estudantes e doze profissionais do PEM. As entrevistas tiveram a função de fornecerem relatos verbais a respeito dos impactos percebidos nos estudantes pelo envolvimento com o PEM. Os dados dos testes psicológicos foram analisados através dos testes estatísticos ANOVA, Mann-Whitney e t de Student e as entrevistas foram analisadas através da investigação qualitativa em educação. As análises dos testes psicológicos mostraram que os GI e GE não possuem diferenças entre si para nenhuma das variáveis de estudo. O GC apresentou escores inferiores aos GI e GE para a Autoestima e escores superiores para Solidão e Ansiedade Social, indicando que o envolvimento com o PEM pode acarretar em ganhos nessas habilidades. A partir da análise das entrevistas foram construídas três categorias de codificação relacionadas a impactos comportamentais do envolvimento com o PEM, a saber: relacionamento interpessoal, desenvolvimento de habilidades intrapessoais e envolvimento com música e desenvolvimento humano na perspectiva de profissionais e responsáveis legais. A análise das entrevistas indicou que a participação no PEM está relacionada a impactos positivos na autoestima, habilidades sociais e funcionamento executivo dos participantes. Os resultados foram discutidos buscando interrelaciona-los de maneira a integrar os dados colhidos por meio dos testes psicológicos e através das entrevistas. Conclui-se que a participação em PEMs com enfoque no resgate social de populações vulneráveis possui influência no desenvolvimento de crianças e adolescentes, indicando que o uso da educação musical caracteriza uma importante estratégia de intervenção social.

Fault location in power distribution networks with distributed generation.

This research presents the development and implementation of fault location algorithms in power distribution networks with distributed generation units installed along their feeders. The proposed algorithms are capable of locating the fault based on voltage and current signals recorded by intelligent electronic devices installed at the end of the feeder sections, information to compute the loads connected to these feeders and their electric characteristics, and the operating status of the network. In addition, this work presents the study of analytical models of distributed generation and load technologies that could contribute to the performance of the proposed fault location algorithms. The validation of the algorithms was based on computer simulations using network models implemented in ATP, whereas the algorithms were implemented in MATLAB.

Sistema especialista para análise pós-evento da proteção em subestações distribuidoras.

É importante que as redes elétricas tenham altos índices de confiabilidade, de forma a se manter a agilidade e a manutenção ideais para um melhor funcionamento. Por outro lado, o crescimento inesperado da carga, falhas em equipamentos e uma parametrização inadequada das funções de proteção tornam a análise de eventos de proteção mais complexas e demoradas. Além disso, a quantidade de informações que pode ser obtida de relés digitais modernos tem crescido constantemente. Para que seja possível uma rápida tomada de decisão e manutenção, esse projeto de pesquisa teve como objetivo a implementação de um sistema completo de diagnóstico que é ativado automaticamente quando um evento de proteção ocorrer. As informações a serem analisadas são obtidas de uma base de dados e de relés de proteção, via protocolo de comunicação IEC 61850 e arquivos de oscilografia. O trabalho aborda o sistema Smart Grid completo incluindo: a aquisição de dados nos relés, detalhando o sistema de comunicação desenvolvido através de um software com um cliente IEC61850 e um servidor OPC e um software com um cliente OPC, que é ativado por eventos configurados para dispará-lo (por exemplo, atuação da proteção); o sistema de pré-tratamento de dados, onde os dados provenientes dos relés e equipamentos de proteção são filtrados, pré-processados e formatados; e o sistema de diagnóstico. Um banco de dados central mantém atualizados os dados de todas essas etapas. O sistema de diagnóstico utiliza algoritmos convencionais e técnicas de inteligência artificial, em particular, um sistema especialista. O sistema especialista foi desenvolvido para lidar com diferentes conjuntos de dados de entrada e com uma possível falta de dados, sempre garantindo a entrega de diagnósticos. Foram realizados testes e simulações para curtos-circuitos (trifásico, dupla-fase, dupla-fase-terra e fase-terra) em alimentadores, transformadores e barras de uma subestação. Esses testes incluíram diferentes estados do sistema de proteção (funcionamento correto e impróprio). O sistema se mostrou totalmente eficaz tanto no caso de disponibilidade completa quanto parcial de informações, sempre fornecendo um diagnóstico do curto-circuito e analisando o funcionamento das funções de proteção da subestação. Dessa forma, possibilita-se uma manutenção muito mais eficiente pelas concessionárias de energia, principalmente no que diz respeito à prevenção de defeitos em equipamentos, rápida resposta a problemas, e necessidade de reparametrização das funções de proteção. O sistema foi instalado com sucesso em uma subestação de distribuição da Companhia Paulista de Força e Luz.

Spatial distribution patterns of ascidians (Ascidiacea: Tunicata) in combination with information on bathymetry, oceanography, chlorophyll-a, and sea-ice on the continental shelves off the northern Antarctic Peninsula during POLARSTERN cruise ANT-XXIX/3

Ascidians (Ascidiacea: Tunicata) are sessile suspension feeders that represent dominant epifaunal components of the Southern Ocean shelf benthos and play a significant role in the pelagic-benthic coupling. Here, we report the results of a first study on the relationship between the distribution patterns of eight common and/or abundant (putative) ascidian species, and environmental drivers in the waters off the northern Antarctic Peninsula. During RV Polarstern cruise XXIX/3 (PS81) in January-March 2013, we used seabed imaging surveys along 28 photographic transects of 2 km length each at water depths from 70 to 770 m in three regions (northwestern Weddell Sea, southern Bransfield Strait and southern Drake Passage), differing in their general environmental setting, primarily oceanographic characteristics and sea-ice dynamics, to comparatively analyze the spatial patterns in the abundance of the selected ascidians, reliably to be identified in the photographs, at three nested spatial scales. At a regional (100-km) scale, the ascidian assemblages of the Weddell Sea differed significantly from those of the other two regions, whereas at an intermediate 10-km scale no such differences were detected among habitat types (bank, upper slope, slope, deep/canyon) on the shelf and at the shelf break within each region. These spatial patterns were superimposed by a marked small-scale (10-m) patchiness of ascidian distribution within the 2-km-long transects. Among the environmental variables considered in our study, a combination of water-mass characteristics, sea-ice dynamics (approximated by 5-year averages in sea-ice cover in the region of or surrounding the photographic stations), as well as the seabed ruggedness, was identified as explaining best the distribution patterns of the ascidians.

Geochemistry of ODP Hole 111-504B basalts (Table 2)

Fifty samples of basalt recovered during ODP Leg 111 from the dikes (Layer 2C) of Hole 504B (1350.0-1562.3 m below seafloor) were analyzed by X-ray-fluorescence techniques. All of the samples are highly depleted in magmaphile elements relative to other mid-ocean ridge basalts, with TiO2 = 0.75-1.24 wt%, Na2O = 1.59-2.22 wt%, Zr = 38-64 ppm, Nb = 0.3-1.5 ppm, and Y = 20-30 ppm (for samples containing 0%-2% phenocrysts), but have ratios of highly incompatible elements similar to normal Type I mid-ocean ridge basalts (e.g., Zr/Nb > 30). Abundances of compatible elements are similar to those of typical mid-ocean ridge basalts, with MgO = 7.2-9.2 wt%, Fe2O3* = 9.3-12.5 wt%, Ni = 55-164 ppm, and Cr = 26-388 ppm. Approximately 2% of the samples recovered from the top part of Hole 504B are similar to normal Type I or Type II ocean floor basalts. However, all of the analyzed Leg 111 samples from Hole 504B are depleted basalts. Aphyric dike rocks from Leg 111 are virtually identical to the depleted aphyric samples recovered from the pillow lavas and dikes in the upper 1075 m of Hole 504B during DSDP Legs 69, 70, and 83, with the exception of elements readily altered by seawater (Sr, Rb, and K). These elements reach a maximum in both abundance and variability in the pillow lavas of the upper 571.5 m of Hole 504B and decline to more constant values in the dike system sampled on Legs 83 and 111, apparently as a result of a decrease in porosity and increase in alteration temperatures relative to the pillow lavas. Based on compositional similarities to the vast majority of the pillows and flows, the dikes sampled on Leg 111 appear to be the feeder system for the pillow lavas in the upper part of Hole 504B. The incompatible-element-depleted compositions of the Costa Rica Rift Zone basalts are consistent with multistage melting of a normal mid-ocean ridge source.

(Table 1) Biomass of plankton in the Sea of Japan at Station VITYAZ6674

Vertical distribution of zooplankton biomass from the surface to bottom layers (3400 m) is examined. Material was collected layer by layer by a BR 113/140 net at 41°59' N and 133°37' E on July 2 and 3, 1970. Quantity of plankton below 1000 m was found to be much less than at corresponding depths in the adjacent regions of the ocean. This impoverishment is due to absence of oceanic bathypelagic animals in deep layers of the Sea of Japan. Absence of specialized predators (plankton-feeders) deep in the Sea of Japan results in underconsumption of interzonal animals that sink to great depths. Upon dying they should reach the floor in larger quantities than in the ocean.

Abyssal community analysis from replicate box cores in the central North Pacific

A 0.25 m**2 United States Naval Electronics Laboratory box corer was used to take replicate samples from an oligotrophic bottom under the North Pacific Central Water Mass (~28°N, 155°W). The bottom is a red clay with manganese nodules at a depth of 5500-5800 m. Macrofaunal density ranges from 84 to 160 individuals per m**2 and is therefore much the same as in Northwest Atlantic Gyre waters. Of the macrofaunal taxa, polychaetes dominate (55 %), followed by tanaids (18 %), bivalves (7 %), and isopods (6 %). Meiofaunal taxa were only partially retained by the 297 µm screen used in washing. Even then, they are 1.5-3.9 times as abundant as the macrofaunal taxa, with nematodes being numerically dominant by far. Foraminifera seem to comprise an important portion of the community, but could not be assessed accurately because of the inability to discriminate living and dead tests. Remains of what are probably xenophyophoridans are also very important, but offer the same problem. Faunal diversity is extremely high, with deposit feeders comprising the overwhelming majority. Most species are rare, being encountered only once. The distributions of only three species show any significant deviation from randomness. The polychaete fauna from box cores collected from 90 miles to the north was not significantly different from that of the principal study locality. Concordance appeared at several taxonomic levels, from species through macrofaunal/meiofaunal relationships. As a result, the variation in total animal abundance shows aggregation among cores. We discuss Sokolova's concept of a deep-sea oligotrophic zone dominated by suspension feeders, and reconcile it with our present findings. The high diversity of the fauna combined with the low food level contradict theories that relate diversity directly with productivity.

Net community production, Thorium-234 activity and particle flux during the Southern Ocean iron fertilization experiment LOHAFEX

A closed eddy core in the Subantarctic Atlantic Ocean was fertilized twice with two tons of iron (as FeSO4), and the 300 km**2 fertilized patch was studied for 39 days to test whether fertilization enhances downward particle flux into the deep ocean. Chlorophyll a and primary productivity doubled after fertilization, and photosynthetic quantum yield (FV/FM) increased from 0.33 to >0.40. Silicic acid (<2 µmol/L) limited diatoms, which contributed <10% of phytoplankton biomass. Copepods exerted high grazing pressure. This is the first study of particle flux out of an artificially fertilized bloom with very low diatom biomass. Net community production (NCP) inside the patch, estimated from O2:Ar ratios, averaged 21 mmol POC/m**2/d, probably ±20%. 234Th profiles implied constant export of ~6.3 mmol POC/m**2/d in the patch, similar to unfertilized waters. The difference between NCP and 234Th-derived export partly accumulated in the mixed layer and was partly remineralized between the mixed layer and 100 m. Neutrally buoyant sediment traps at 200 and 450 m inside and outside the patch caught mostly <1.1 mmol POC/m**2/d, predominantly of fecal origin; flux did not increase upon fertilization. Our data thus indicate intense flux attenuation between 100 and 200 m, and probably between the mixed layer and 100 m. We attribute the lack of fertilization-induced export to silicon limitation of diatoms and reprocessing of sinking particles by detritus feeders. Our data are consistent with the view that nitrate-rich but silicate-deficient waters are not poised for enhanced particle export upon iron addition.