Importance of allelopathy as peudo-mixotrophy for the dynamics and diversity of phytoplankton

Understanding the dynamics and diversity of marine phytoplankton is essential for predicting oceanic primary production, oxygen generation and carbon sequestration. Several top-down and bottom-up factors lead to complex phytoplankton dynamics. Complexities further arise from inter-species interactions within phytoplankton communities. Consequently, some of the basic questions on phytoplankton diversity, identified long ago, still puzzle the ecologists: for example, what regulates the diversity in simple systems where species compete for limiting resources? In this context, allelopathic interaction among phytoplankton species has been identified as a potential driver of their dynamics and regulator of their diversity. This chapter deals with the importance of allelopathy in regulating the outcome of nutrient competition among phytoplankton species, through analysis of a resource-competition model. It demonstrates that, through the mechanism of pseudo-mixotrophy - proposed earlier by the author - allelopathy provides essential growth advantage to weaker competitors, and stabilizes resource competition, which ensures the coexistence of two phytoplankton on a single nutrient. In simple nutrient-phytoplankton interactions where higher-trophic influences are negligible, this mechanism theoretically promotes phytoplankton diversity, and can potentially support high diversity in natural phytoplankton communities.

Evaluation of optical techniques for characterising soil organic matter quality in agricultural soils

Soil organic matter (SOM) is one of the main global carbon pools. It is a measure of soil quality as its presence increases carbon sequestration and improves physical and chemical soil properties. The determination and characterisation of humic substances gives essential information of the maturity and stresses of soils as well as of their health. However, the determination of the exact nature and molecular structure of these substances has been proven difficult. Several complex techniques exist to characterise SOM and mineralisation and humification processes. One of the more widely accepted for its accuracy is nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Despite its efficacy, NMR needs significant economic resources, equipment, material and time. Proxy measures like the fluorescence index (FI), cold and hot-water extractable carbon (CWC and HWC) and SUVA-254 have the potential to characterise SOM and, in combination, provide qualitative and quantitative data of SOM and its processes. Spanish and British agricultural cambisols were used to measure SOM quality and determine whether similarities were found between optical techniques and 1H NMR results in these two regions with contrasting climatic conditions. High correlations (p < 0.001) were found between the specific aromatic fraction measured with 1H NMR and SUVA-254 (Rs = 0.95) and HWC (Rs = 0.90), which could be described using a linear model. A high correlation between FI and the aromatics fraction measured with 1H NMR (Rs = −0.976) was also observed. In view of our results, optical measures have a potential, in combination, to predict the aromatic fraction of SOM without the need of expensive and time consuming techniques.

Matching roots to their environment

Background Plants form the base of the terrestrial food chain and provide medicines, fuel, fibre and industrial materials to humans. Vascular land plants rely on their roots to acquire the water and mineral elements necessary for their survival in nature or their yield and nutritional quality in agriculture. Major biogeochemical fluxes of all elements occur through plant roots, and the roots of agricultural crops have a significant role to play in soil sustainability, carbon sequestration, reducing emissions of greenhouse gasses, and in preventing the eutrophication of water bodies associated with the application of mineral fertilisers. ● Scope This article provides the context for a Special Issue of Annals of Botany on ‘Matching Roots to Their Environment’. It first examines how land plants and their roots evolved, describes how the ecology of roots and their rhizospheres contributes to the acquisition of soil resources, and discusses the influence of plant roots on biogeochemical cycles. It then describes the role of roots in overcoming the constraints to crop production imposed by hostile or infertile soils, illustrates root phenotypes that improve the acquisition of mineral elements and water, and discusses high-throughput methods to screen for these traits in the laboratory, glasshouse and field. Finally, it considers whether knowledge of adaptations improving the acquisition of resources in natural environments can be used to develop root systems for sustainable agriculture in the future.

Declining resilience of ecosystem functions under biodiversity loss

The composition of species communities is changing rapidly through drivers such as habitat loss and climate change, with potentially serious consequences for the resilience of ecosystem functions on which humans depend. To assess such changes in resilience, we analyse trends in the frequency of species in Great Britain that provide key ecosystem functions-specifically decomposition, carbon sequestration, pollination, pest control and cultural values. For 4,424 species over four decades, there have been significant net declines among animal species that provide pollination, pest control and cultural values. Groups providing decomposition and carbon sequestration remain relatively stable, as fewer species are in decline and these are offset by large numbers of new arrivals into Great Britain. While there is general concern about degradation of a wide range of ecosystem functions, our results suggest actions should focus on particular functions for which there is evidence of substantial erosion of their resilience.

Biodiesel do dendê: um estudo de viabilidade econômico financeira no Estado do Pará

O objetivo deste estudo é analisar três modelos de operação de uma usina de extração de óleo de palma, de óleo de palmiste, e de biodiesel, respectivamente, em conjunto com a produção de dendê pela agricultura familiar, visando o fornecimento exclusivo de matéria-prima para a indústria através da parceria com Programa Nacional da Agricultura Familiar. O projeto consiste na construção de uma usina de grande porte, a partir de investimentos de fontes públicas e privadas voltados à construção do complexo industrial e ao financiamento da implantação do cultivo de dendê pelos agricultores. Foram construídos quatro cenários, onde foram analisados os indicadores de performance econômico-financeira de avaliação do arranjo produtivo da indústria e da parte agrícola. Esses cenários visam a tomada de decisões de investimentos, através da utilização dos indicadores econômico-financeiros clássicos para avaliação da viabilidade do dendê como matéria-prima para o complexo industrial da usina. Entre os indicadores utilizados neste trabalho podemos citar como principais: o VPL (Valor Presente Líquido) e a TIR (Taxa Interna de Retorno), e indicadores secundários utilizados como suporte para as análises, tais como Payback Descontado, TIRM (Taxa Interna de Retorno Modificada), dentre outros. Além de indicadores sociais, como geração de renda para as famílias de agricultores, com o objetivo principal de criar valor monetário, gerar emprego e renda e pagar os recursos dos investidores púbicos. A implantação do dendezal está fundamentada no Zoneamento Agroecológico do dendê e será executada em áreas degradas por pastagens para garantir a sustentabilidade, contribuir para a recuperação ambiental através do sequestro de carbono e diminuir a pressão sobre as florestas nativas. Consequentemente, espera-se que o projeto contribua para evitar o avanço do desmatamento na região da Amazônia legal. Para tanto, foram realizadas visitas às plantações de dendê e à usina da Biopalma. Também foram realizadas visitas à Embrapa Ocidental na cidade de Manaus e Embrapa na Cidade de Campinas. Foi proposto um modelo de análise econômica financeira baseado em implantação de uma usina de grande porte para a produção de Biodiesel no Estado do Pará. O estudo apresentou, dentre suas limitações, o fato de ser complexo e amplo. A inexistência de projetos de usina grande envergadura totalmente implantados e funcionando com emprego de tecnologia e capital intensivo, como também a impossibilidade de se realizar esta pesquisa de amplo espectro sem um número consideravelmente maior de organizações envolvidas. Como resultado, os indicadores economicos analisados mostram que há viabilidade do projeto em três dos quatro cenários construídos, demonstrando que o capital dos investidores públicos, privados e do agricultor familiar serão remunerados utilizando às taxas de juros, prazos, condições do mercado de capitais. O objetivo é atrair investimentos para a produção de biodiesel, implantação de empreendimentos agrícolas, indústriais, geração emprego e renda para Agricultura Familiar na cadeia produtiva do dendê.

Principais conclusões do workshop conjunto dos programas FAPESP BIOTA-BIOEN-mudanças climáticas: ciência e políticas públicas para uma economia mais verde, no contexto da RIO+20

Este Ponto de Vista resume as conclusões de um Workshop conjunto, organizado pelos três Programas da FAPESP na Área Ambiental - BIOTA (O Instituto Virtual da Biodiversidade) - BIOEN (Pesquisa em Bioenergia) - Mudanças Climáticas, para discutir a contribuição da comunidade científica para a RIO+20, a Conferência das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável. O grupo de pesquisadores brasileiros reunidos pela FAPESP no início de março de 2012 levantou as seguintes preocupações: a) o número reduzido de oportunidades para a comunidade científica interagir com Conferências como a RIO+20; b) as graves deficiências do ZeroDraft, documento produzido pela Divisão das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável para a RIO +20; c) o fato do foco de pesquisa dos três Programas de Pesquisa Ambiental da FAPESP - biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas - não estarem na pauta das discussões da RIO+20; d) que pouca ênfase é dada aos oceanos na Agenda da Conferência; e) em relação aos mecanismos de mercado associados com a transição para uma economia mais verde, a necessidade de enfatizar a redução de subsídios perversos e a promoção de incentivos econômicos para atividades ou processos de mitigação e/ou seqüestro de carbono; f) a necessidade de estimular o desenvolvimento e a consolidação da pesquisa na área de avaliação e valoração de serviços ambientais, no Brasil. Os participantes do Workshop reconheceram a necessidade de aprofundar o conhecimento sobre as convenções, tratados e acordos internacionais assinados e ratificados pelo Brasil, bem como as instituições internacionais, programas e iniciativas que promovem a participação da comunidade científica no debate de políticas ambientais globais. Finalmente, do ponto de vista dos três programas da FAPESP dois pontos foram destacados: a) que é imperativo aprofundar o conhecimento científico em cada uma das três áreas focais - biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas - porque é necessário aumentar a massa crítica de pesquisadores e do conhecimento para participar das discussões internacionais nessas áreas estratégicas; b) também é imperativo apoiar e promover projetos de pesquisa que integrem as áreas focais dos três programas, estimulando a constituição de equipes inter e transdisciplinares. Esta é uma tendência mundial na área das mudanças ambientais globais, e os participantes dos três programas sentem que podem dar uma contribuição significativa para o avanço do conhecimento, para o debate internacional e para a efetiva solução dos problemas.

Estoques e frações de carbono orgânico em Latossolo Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Greenhouse gas balance due to the conversion of sugarcane areas from burned to green harvest in Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Dinámica del suelo y estoque de carbono después de diez años de la restauración de tierras degradadas usando especies arbóreas del bosque atlántico

Brazil's Atlantic Forest ecosystem has been greatly affected by land use changes, with only 11.26% of its original vegetation cover remaining. Currently, Atlantic Forest restoration is receiving increasing attention because of its potential for carbon sequestration and the important role of soil carbon in the global carbon balance. Soil organic matter is also essential for physical, chemical and biological components of soil fertility and forest sustainability. This study evaluated the potential for soil recovery in contrasting restoration models using indigenous Atlantic Forest tree species ten years after their establishment. The study site is located in Botucatu municipality, São Paulo State-Brazil, in a loamy dystrophic Red-Yellow Argisol site (Typic Hapludult). Four treatments were compared: i) Control (Spontaneous Restoration); ii) Low Diversity (five fast-growing tree species established by direct seeding); iii) High Diversity (mixed plantings of 41 species established with seedlings) and; iv) Native Forest (well conserved neighboring forest fragment). The following soil properties were evaluated: (1) physical-texture, density and porosity; (2) chemical-C, N, P, S, K, Ca, Mg, Al and pH; (3) biological-microbial biomass. Litter nutrient concentrations (P, S, K, Ca and Mg) and C and N litter stocks were determined. Within ten years the litter C and N stocks of the Low Diversity treatment area were higher than Control and similar to those in both the High Diversity treatment and the Native Forest. Soil C stocks increased through time for both models and in the Control plots, but remained highest in the Native Forest. The methods of restoration were shown to have different effects on soil dynamics, mainly on chemical properties. These results show that, at least in the short-term, changes in soil properties are more rapid in a less complex system like the Low Diversity model than in the a High Species Diversity model. For both mixed plantation systems, carbon soil cycling can be reestablished, resulting in increases in carbon stocks in both soil and litter.

Perdas de nutrientes e matéria orgânica por erosão em entressulcos em argissolo com resíduos de cana-de-açúcar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O potencial da agroenergia no Brasil na mitigação do clima: histórico jurídico

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Estoque de carborno em solos sob plantios de eucalipto e fragmento em Cerrado

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Predição do sequestro do carbono em área reflorestada utilizando redes neurais artificiais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Importância da heterogeneidade natural na conservação da diversidade de árvores em paisagem agrosilvicultural

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) - IBRC

Estoque de carbono e dinâmica ecofisiológica em sistemas silvipastoris

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) - IBRC