Sei whale (Balaenoptera borealis) ecology and management in the North Atlantic

Tese de Doutoramento em Ciências do Mar, especialidade em Ecologia Marinha.

Behavioural ecology of the sperm whale (Physeter macrocephalus in the North Atlantic Ocean

Tese de Doutoramento em Ciências do Mar, especialidade em Ecologia Marinha.

Anthropogenic impacts in the deep sea of the Azores : fishing and litter

Tese de Doutoramento em Ciências do Mar, especialidade em Ecologia Marinha.

Comparação da implementação da rede TDT em frequência única e multifrequência

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Responsabilidade ambiental no perímetro industrial da Monteiro, Ribas – Indústrias, S.A.

A presente dissertação tem como intuito aplicar o regime de Responsabilidade Ambiental no perímetro industrial da Monteiro, Ribas – Indústrias, S.A.. Para tal, averiguou-se que na ordem jurídica nacional, o regime de Responsabilidade Ambiental (RA) encontra-se consagrada na legislação nacional pelo Decreto-Lei nº 147/2008 de 29 de Julho (Diploma RA),e respetivas alterações, aplicando-se a danos ambientais ou ameaças iminentes de danos ambientais causados aos recursos naturais nomeadamente “espécies e habitats naturais protegidos”, “água” e “solo”. Também se verificou que este regime introduz obrigações específicas para os operadores abrangidos, designadamente é da responsabilidade do operador aplicar as medidas de prevenção e reparação dos danos, devendo ser reportados os acontecimentos à autoridade competente, Agência Portuguesa do Ambiente. Para cumprimento do requisito da garantia financeira e sendo a Monteiro, Ribas – Indústrias, S.A. enumerada no Anexo III do Decreto-Lei nº 147/2008 de 29 de Julho, optou-se pela constituição de um fundo próprio no valor de 50.000,00€. Com recurso à metodologia proposta pela Norma Espanhola UNE 150008:2008 - Análise e avaliação do Risco Ambiental, procedeu-se à formulação de vários cenários e quantificação de riscos para a Monteiro, Ribas – Indústrias, S.A. tendo-se apurado que os riscos estavam avaliados como baixo ou moderado. Por fim, conclui-se que em Portugal, embora exista um Decreto-Lei sobre Responsabilidade Ambiental, este tema ainda não está suficientemente desenvolvido pois não permite proceder a análise e avaliação do risco ambiental, tendo sido tomado assim como referência a metodologia aplicada na Norma Espanhola UNE 150008:2008.

Application of wetland systems in the treatment of acid rock mine drainage

The presented work was conducted within the Dissertation / Internship, branch of Environmental Protection Technology, associated to the Master thesis in Chemical Engineering by the Instituto Superior de Engenharia do Porto and it was developed in the Aquatest a.s, headquartered in Prague, in Czech Republic. The ore mining exploitation in the Czech Republic began in the thirteenth century, and has been extended until the twentieth century, being now evident the consequences of the intensive extraction which includes contamination of soil and sub-soil by high concentrations of heavy metals. The mountain region of Zlaté Hory was chosen for the implementation of the remediation project, which consisted in the construction of three cells (tanks), the first to raise the pH, the second for the sedimentation of the formed precipitates and a third to increase the process efficiency in order to reduce high concentrations of metals, with special emphasis on iron, manganese and sulfates. This project was initiated in 2005, being pioneer in this country and is still ongoing due to the complex chemical and biological phenomenon’s inherent to the system. At the site where the project was implemented, there is a natural lagoon, thereby enabling a comparative study of the two systems (natural and artificial) regarding the efficiency of both in the reduction/ removal of the referred pollutants. The study aimed to assist and cooperate in the ongoing investigation at the company Aquatest, in terms of field work conducted in Zlaté Hory and in terms of research methodologies used in it. Thereby, it was carried out a survey and analysis of available data from 2005 to 2008, being complemented by the treatment of new data from 2009 to 2010. Moreover, a theoretical study of the chemical and biological processes that occurs in both systems was performed. Regarding the field work, an active participation in the collection and in situ sample analyzing of water and soil from the natural pond has been attained, with the supervision of Engineer, Irena Šupiková. Laboratory analysis of water and soil were carried out by laboratory technicians. It was found that the natural lagoon is more efficient in reducing iron and manganese, being obtained removal percentages of 100%. The artificial lagoon had a removal percentage of 90% and 33% for iron and manganese respectively. Despite the minor efficiency of the constructed wetland, it must be pointed out that this system was designed for the treatment and consequent reduction of iron. In this context, it can conclude that the main goal has been achieved. In the case of sulphates, the removal optimization is yet a goal to be achieved not only in the Czech Republic but also in other places where this type of contamination persists. In fact, in the natural lagoon and in the constructed wetland, removal efficiencies of 45% and 7% were obtained respectively. It has been speculated that the water at the entrance of both systems has different sources. The analysis of the collected data shows at the entrance of the natural pond, a concentration of 4.6 mg/L of total iron, 14.6 mg/L of manganese and 951 mg/L of sulphates. In the artificial pond, the concentrations are 27.7 mg/L, 8.1 mg/L and 382 mg/L respectively for iron, manganese and sulphates. During 2010 the investigation has been expanded. The study of soil samples has started in order to observe and evaluate the contribution of bacteria in the removal of heavy metals being in its early phase. Summarizing, this technology has revealed to be an interesting solution, since in addition to substantially reduce the mentioned contaminants, mostly iron, it combines the low cost of implementation with an reduced maintenance, and it can also be installed in recreation parks, providing habitats for plants and birds.

Long-term modifications of coastal defences enhance marine biodiversity

Realization that hard coastal infrastructures support lower biodiversity than natural habitats has prompted a wealth of research seeking to identify design enhancements offering ecological benefits. Some studies showed that artificial structures could be modified to increase levels of diversity. Most studies, however, only considered the short-term ecological effects of such modifications, even though reliance on results from short-term studies may lead to serious misjudgements in conservation. In this study, a sevenyear experiment examined how the addition of small pits to otherwise featureless seawalls may enhance the stocks of a highly-exploited limpet. Modified areas of the seawall supported enhanced stocks of limpets seven years after the addition of pits. Modified areas of the seawall also supported a community that differed in the abundance of littorinids, barnacles andmacroalgae compared to the controls. Responses to different treatments (numbers and size of pits) were speciesspecific and, while some species responded directly to differences among treatments, others might have responded indirectly via changes in the distribution of competing species. This type of habitat enhancement can have positive long-lasting effects on the ecology of urban seascapes.Understanding of species interactions could be used to develop a rule-based approach to enhance biodiversity.

Sistema de controlo de um veículo autónomo terrestre

A crescente necessidade imposta pela gama de aplicações existentes, torna o estudo dos veículos autónomos terrestres um objecto de grande interesse na investigação. A utilização de robots móveis autónomos originou quer um incremento de eficiência e eficácia em inúmeras aplicações como permite a intervenção humana em contextos de elevado risco ou inacessibilidade. Aplicações de monitorização e segurança constituem um foco de utilização deste tipo de sistemas quer pela automatização de procedimentos quer pelos ganhos de eficiência (desde a eficiência de soluções multi-veículo à recolha e detecção de informação). Neste contexto, esta dissertação endereça o problema de concepção, o desenvolvimento e a implementação de um veículo autónomo terrestre, com ênfase na perspectiva de controlo. Este projecto surge pois no âmbito do desenvolvimento de um novo veículo terrestre no Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). É efectuado um levantamento de requisitos do sistema tendo por base a caracterização de aplicações de monitorização, transporte e vigilância em cenários exteriores pouco estruturados. Um estado da arte em veículos autónomos terrestres é apresentado bem como conceitos e tecnologias relevantes para o controlo deste tipo de sistemas. O problema de controlo de locomoção é abordado tendo em particular atenção o controlo de motores DC brushless. Apresenta-se o projecto do sistema de controlo do veículo, desde o controlo de tracção e direcção, ao sistema computacional de bordo responsável pelo controlo e supervisão da missão. A solução adoptada para a implementação mecânica da estrutura do veículo consiste numa plataforma de veículo todo terreno (motociclo 4X4) disponível comercialmente. O projecto e implementação do sistema de controlo de direcção para o mesmo é apresentado quer sob o ponto de vista da solução electromecânica, quer pelo subsistema de hardware de controlo embebido e respectivo software. Tendo em vista o controlo de tracção são apresentadas duas soluções. Uma passando pelo estudo e desenvolvimento de um sistema de raiz capaz de controlar motores BLDC de elevada potência, a segunda passando pela utilização de uma solução através de um controlador externo. A gestão energética do sistema é abordada através do projecto e implementação de um sistema de controlo e distribuição de energia específico. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software, envolvendo a integração dos subsistemas projectados especialmente bem como a implementação do sistema computacional de bordo. São apresentados resultados de validação do controlo de locomoção básico quer em simulação quer descritos os testes e validações efectuados no veículo real. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Sistema de busca e salvamento baseado em múltiplos veículos terrestres

Esta dissertação visa o desenvolvimento de um sistema de busca e salvamento baseado em múltiplos veículos terrestres, utilizando para tal os veículos LINCE do Laboratório de Sistemas Autónomos. Tendo como principal propósito conferir autonomia aos veículos, foram estudados possíveis cenários de actuação, para determinar as principais funcionalidades requeridas do sistema. Foram também estudadas metodologias de análise e caracterização de sistemas multirobóticos, baseadas no estado da arte existente, e foi elaborada a arquitectura conceptual do sistema e dos veículos a desenvolver. A preparação dos veículos abordou o estudo das possíveis soluções sensoriais e de actuação, e o desenvolvimento de uma arquitectura de hardware capaz de interligar todos os periféricos dos mesmos. Foram adaptados novos sensores e actuadores, e desenvolvidos alguns desses sensores. Para a interligação e manutenção dos mesmos foram ainda desenvolvidos novos periféricos de interface e controlo, e periféricos de gestão de energia. Por fim, foi ainda adaptado um gestor de missões nos veículos, capaz de receber a especificação das mesmas.

Sistema de modelização tridimensional para ambientes não estruturados

A navegação de veículos autónomos em ambientes não estruturados continua a ser um problema em aberto. A complexidade do mundo real ainda é um desafio. A difícil caracterização do relevo irregular, dos objectos dinâmicos e pouco distintos(e a inexistência de referências de localização) tem sido alvo de estudo e do desenvolvimento de vários métodos que permitam de uma forma eficiente, e em tempo real, modelizar o espaço tridimensional. O trabalho realizado ao longo desta dissertação insere-se na estratégia do Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) na pesquisa e desenvolvimento de sistemas sensoriais que possibilitem o aumento da capacidade de percepção das plataformas robóticas. O desenvolvimento de um sistema de modelização tridimensional visa acrescentar aos projectos LINCE (Land INtelligent Cooperative Explorer) e TIGRE (Terrestrial Intelligent General proposed Robot Explorer) maior autonomia e capacidade de exploração e mapeamento. Apresentamos alguns sensores utilizados para a aquisição de modelos tridimensionais, bem como alguns dos métodos mais utilizados para o processo de mapeamento, e a sua aplicação em plataformas robóticas. Ao longo desta dissertação são apresentadas e validadas técnicas que permitem a obtenção de modelos tridimensionais. É abordado o problema de analisar a cor e geometria dos objectos, e da criação de modelos realistas que os representam. Desenvolvemos um sistema que nos permite a obtenção de dados volumétricos tridimensionais, a partir de múltiplas leituras de um Laser Range Finder bidimensional de médio alcance. Aos conjuntos de dados resultantes associamos numa nuvem de pontos coerente e referenciada. Foram desenvolvidas e implementadas técnicas de segmentação que permitem inspeccionar uma nuvem de pontos e classifica-la quanto às suas características geométricas, bem como ao tipo de estruturas que representem. São apresentadas algumas técnicas para a criação de Mapas de Elevação Digital, tendo sido desenvolvida um novo método que tira partido da segmentação efectuada

Cold-water coral communities in the Azores : diversity, habitat and conservation

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar (especialidade em Ecologia Marinha), 11 de Setembro de 2015, Universidade dos Açores.

Avaliação de métodos de controlo mecânicos e químicos da espécie invasora Hedychium gardnerianum Sheppard ex Ker Gawl. na ilha de São Miguel, Açores

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 6 de Abril de 2015, Universidade dos Açores.

Análise das deslocações do Elefante Africano (Loxodonta africana) em função de factores ambientais e actividades humanas na Reserva Florestal de Moribane, Moçambique

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 10 de Dezembro de 2015, Universidade dos Açores.

Immune responses in Bathymodiolus azoricus upon Vibrio challenges : approaches to characterize mussel survival strategies and physiological adaptations in deep sea extreme environments

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, especialidade de Biologia Marinha, 18 de Dezembro de 2015, Universidade dos Açores.

Orthoptera do ecossistema pinhal

O pinhal constitui o tipo de floresta mais representado em Portugal, ocupando 35.5% da área florestada. Este estudo foi efectuado em pinhais e sistemas circundantes, tendo por objectivo identificar a fauna de Orthoptera, e avaliar quais os impactes ecológicos das espécies encontradas, isto é quais delas poderão constituir pragas, e quais deverão ser protegidas. Recolheram-se 60 espécies de Orthoptera, em pinhais distribuídos por seis regiões de Portugal Continental, das quais 24 pertencem à sub-ordem Ensifera e 36 à sub-ordem Caelifera, representando cerca de 50% das espécies anteriormente encontradas. Foi registado pela primeira vez em Portugal a presença de nove espécies de órtopteros, uma das quais nova para a ciência Uromenus (Steropleurus) anapaulae (G. H. Schmidt, 2002). Procedeu-se à comparação da biodiversidade de Orthoptera nos locais estudados, utilizando-se os índices de Shannon, Brillouin e Simpson. Verificou-se que os valores mais elevados, para a biodiversidade de Orthoptera, foram encontrados nos locais que apresentavam uma considerável diversidade da paisagem e diversidade de habitats, como é o caso do Parque Natural do Alvão, enquanto que os menores valores foram registados na Mata Nacional de Leiria e na Herdade da Ferraria, onde existe grande homogeneidade de habitats, constituídos quase exclusivamente por plantações de Pinus pinaster. Investigou-se qual a importância dos Orthoptera, como predadores da processionária do pinheiro Thaumetopoea pityocampa, um dos fitófagos mais importantes na região Mediterrânica, causador tanto de prejuízos económicos em pinhais como de reacções alérgicas ao Homem e outros mamíferos. Registou-se pela primeira vez, que os gafanhotos da família Tettigonidea predam sobre lagartas e imagos de T. pityocampa, além de consumirem as posturas. Em alguns pinhais verificou-se existir uma relação inversamente proporcional entre o número de tetigonídeos, e o nível de ataque do fitófago. Não se confirmou, no entanto, uma possível utilização da feromona sexual de T. pityocampa como cairomona, pelos tetigonídeos. Entre os ortópteros potencialmente causadores de pragas salienta-se a sub-espécie Locusta migratoria cinerascens, que apresenta uma distribuição circum -mediterrânica. Procedeu-se à criação laboratorial e ao estudo comparativo da bio-ecologia desta subespécie e de L. m. migratorioides, que causa prejuízos devastadores em regiões tropicais. Ambas são morfologicamente semelhantes mas ocorrem em fases diferentes, respectivamente solitária e gregária. Quantificaram-se os parâmetros reprodutivos de fêmeas virgens e copuladas das duas sub-espécies, e de fêmeas híbridas, tendo-se registado taxas de fertilidade superiores para L. m. migratorioides, denotando a sua adaptação a densidades populacionais elevadas. Obteve-se ainda, por reprodução partenogenética, 13 gerações consecutivas de fêmeas, facto que se regista pela primeira vez. Compararam-se as principais componentes das substâncias semioquímicas emitidas por fêmeas, machos e ninfas de último instar para as duas sub-espécies de L. migratoria estudadas, tendo-se verificado que existem algumas diferenças relativamente às fêmeas. Analisaram-se as respostas olfactivas a algumas das principais substâncias, nomeadamente guaiacol, veratrol, anisol, acetofenona, benzaldeído e extracto de folhas verdes, através de testes de electroantenografia, tendo-se concluído que a sub-espécie L. m. migratorioides reagiu mais intensamente às substâncias acetofenona, guaiacol e veratrol do que a sub-espécie L. m.cinerascens.