The variations and climatic significance of D/H ratios in the carbon-bound hydrogen of cellulose in trees

The σD values of nitrated cellulose from a variety of trees covering a wide geographic range have been measured. These measurements have been used to ascertain which factors are likely to cause σD variations in cellulose C-H hydrogen.

It is found that a primary source of tree σD variation is the σD variation of the environmental precipitation. Superimposed on this are isotopic variations caused by the transpiration of the leaf water incorporated by the tree. The magnitude of this transpiration effect appears to be related to relative humidity.

Within a single tree, it is found that the hydrogen isotope variations which occur for a ring sequence in one radial direction may not be exactly the same as those which occur in a different direction. Such heterogeneities appear most likely to occur in trees with asymmetric ring patterns that contain reaction wood. In the absence of reaction wood such heterogeneities do not seem to occur. Thus, hydrogen isotope analyses of tree ring sequences should be performed on trees which do not contain reaction wood.

Comparisons of tree σD variations with variations in local climate are performed on two levels: spatial and temporal. It is found that the σD values of 20 North American trees from a wide geographic range are reasonably well-correlated with the corresponding average annual temperature. The correlation is similar to that observed for a comparison of the σD values of annual precipitation of 11 North American sites with annual temperature. However, it appears that this correlation is significantly disrupted by trees which grew on poorly drained sites such as those in stagnant marshes. Therefore, site selection may be important in choosing trees for climatic interpretation of σD values, although proper sites do not seem to be uncommon.

The measurement of σD values in 5-year samples from the tree ring sequences of 13 trees from 11 North American sites reveals a variety of relationships with local climate. As it was for the spatial σD vs climate comparison, site selection is also apparently important for temporal tree σD vs climate comparisons. Again, it seems that poorly-drained sites are to be avoided. For nine trees from different "well-behaved" sites, it was found that the local climatic variable best related to the σD variations was not the same for all sites.

Two of these trees showed a strong negative correlation with the amount of local summer precipitation. Consideration of factors likely to influence the isotopic composition of summer rain suggests that rainfall intensity may be important. The higher the intensity, the lower the σD value. Such an effect might explain the negative correlation of σD vs summer precipitation amount for these two trees. A third tree also exhibited a strong correlation with summer climate, but in this instance it was a positive correlation of σD with summer temperature.

The remaining six trees exhibited the best correlation between σD values and local annual climate. However, in none of these six cases was it annual temperature that was the most important variable. In fact annual temperature commonly showed no relationship at all with tree σD values. Instead, it was found that a simple mass balance model incorporating two basic assumptions yielded parameters which produced the best relationships with tree σD values. First, it was assumed that the σD values of these six trees reflected the σD values of annual precipitation incorporated by these trees. Second, it was assumed that the σD value of the annual precipitation was a weighted average of two seasonal isotopic components: summer and winter. Mass balance equations derived from these assumptions yielded combinations of variables that commonly showed a relationship with tree σD values where none had previously been discerned.

It was found for these "well-behaved" trees that not all sample intervals in a σD vs local climate plot fell along a well-defined trend. These departures from the local σD VS climate norm were defined as "anomalous". Some of these anomalous intervals were common to trees from different locales. When such widespread commonalty of an anomalous interval occurred, it was observed that the interval corresponded to an interval in which drought had existed in the North American Great Plains.

Consequently, there appears to be a combination of both local and large scale climatic information in the σD variations of tree cellulose C-H hydrogen.

The diatoms of Longans lake-vegetation. Fossil diatom flora. [Translation from: Acta Phytogeographica Suecica 36 73-86, 1955. ]

Sediment samples were taken from Lake Langans in Sweden and fossilised diatoms analysed. Sample methods and environmental factors are discussed. Species with a characteristic occurrence are described. The article discusses diatom-thanatocoenoses as indicators of environment.

O Protocolo de Kyoto e o mercado de crédito de carbono: estudo de caso das emissões de gases de efeito estufa da fábrica de combustível nuclear pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil no ano de 2008

A presente dissertação discute as questões relacionadas à intensificação das mudanças climáticas por causas antrópicas conforme a evolução no uso dos recursos naturais, inovações nos processos produtivos, transformações econômicas, sociais, culturais, políticas e, especialmente ambientais. Aborda a comercialização dos créditos de carbono através de projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), um dos mecanismos de flexibilização criados pelo Protocolo de Kyoto. No contexto de mudanças climáticas, uma matriz energética que utilize fontes de energia que não emitam gases causadores do efeito estufa (GEE) se mostra uma importante estratégia de desenvolvimento sustentável. Sob essa perspectiva, a energia nucleoelétrica é apresentada como uma alternativa viável aos combustíveis fósseis, considerando que esta é uma energia limpa e compatível com a perspectiva de desenvolvimento sustentável. A Fábrica de Combustível Nuclear (FCN), localizada em Resende (Rio de Janeiro), pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil (INB), é um conjunto de sofisticadas fábricas nas quais se processam etapas importantes do ciclo do combustível nuclear. Na FCN, o Centro Zoobotânico realiza a gestão das atividades voltadas para a conservação da natureza tais como o Programa de Recuperação de Mata Ciliar, Reflorestamento e Fauna. O Relatório de inventário das emissões diretas e indiretas de GEE da FCN, elaborado pela INB para o ano de 2008, permite a auto-avaliação da empresa, retratando a preocupação corporativa com as questões relativas às mudanças climáticas. Segundo este Relatório, o total de emissões de GEE quantificado corresponde a 12,14% da capacidade total de sequestro de dióxido de carbono, no período de Janeiro a Dezembro de 2008. A proteção de florestas e a plantação de árvores são componentes essenciais de qualquer estratégia global para mitigação da mudança climática, e a participação da INB no mercado de crédito de carbono pode proporcionar externalidades positivas, tais como ganhos de imagem, adequação a padrões ambientais e melhoria do relacionamento com a sociedade.

Biogeografia e sistemática dos peixes aulopiformes

Os Aulopiformes são peixes marinhos com amplitude temporal do Eocretáceo ao Recente. Os táxons fósseis são encontrados em depósitos sedimentares das Américas do Sul e do Norte, Europa, Ásia e África. Os representantes viventes podem ser encontrados desde águas rasas costeiras, estuários, até profundidades abissais, excedendo 3.000 m. Os limites do grupo, suas intra e inter-relações são objeto de muitos estudos. O objetivo central desta tese é aplicar métodos de Biogeografia Histórica como Panbiogeografia e a Análise de Parcimônia de Endemismos aos peixes Aulopiformes. Adicionalmente, foi realizada a análise filogenética dos Aulopiformes. Como resultado foram obtidos: 21 traços generalizados de Synodontoidei, 28 de Chlorophthalmoidei, 3 de Giganturoidei e 7 de Enchodontoidei. O clado Synodontoidei apresenta um padrão de distribuição primordialmente em águas tropicais e subtropicais, associado à borda de placas tectônicas e ao tipo de substrato. O clado Chlorophthalmoidei apresenta padrões de distribuição associados a cadeias de montanhas submarinas e corais de profundidade. O clado Giganturoidei possui uma distribuição vicariante com a família Giganturidae ocupando águas mais quentes e Bathysauridae as regiões mais frias. O clado Enchodontoidei foi associado a recifes de coral e zonas de ressurgência pretéritos. Adicionalmente, foi analisada uma matriz de dados com 84 táxons e 105 caracteres morfológicos não ordenados e sem pesagem a priori. Como resultado foram obtidas sete árvores igualmente parcimoniosas com 1214 passos, índice de consistência de 0,1129 e índice de retenção de 0,4970. A ordem Aulopiformes não constituiu um grupo monofilético, com as famílias Chlorophthalmidae, Notosudidae, Synodontidae, Paraulopidae, Pseudotrichonotidae e Ipnopidae mais proximamente relacionados ao Myctophidea que aos Alepisauroidei. Assim a partir da combinação dos resultados alcançados conclui-se que a Biogeografia Histórica funcionou como uma ferramenta na identificação dos problemas taxonômicos dos Aulopiformes e a sua análise filogenética permitiu identificar controvérsias sistemáticas, indicando que são necessários maiores estudos sobre a anatomia dos aulopiformes, a fim de esclarecer suas inter-relações.

Análise cladística de táxons atribuídos aos peixes euteleósteos basais

Os teleósteos são o grupo mais diversificado entre os vertebrados e seu registro mais antigo data do Jurássico. Sua atual classificação inclui quatro clados, dentre os quais Euteleostei é o mais avançado e variado. Apesar de todos os trabalhos a respeito do grupo, ele ainda não possui diagnose, definição e composição precisas. A discordância entre autores é ilustrada pelas nove diferentes propostas filogenéticas elaboradas nos últimos 30 anos. Muitos fósseis do Cretáceo são classificados como euteleósteos basais por falta de conhecimento morfológico, enquanto outros fósseis possuem classificação sistemática controversa ou compartilham aspectos estruturais com euteleósteos basais. Nesse contexto, os objetivos da presente dissertação são avaliar o monofiletismo de euteleósteos basais e recuperar relações filogenéticas de táxons do Nordeste do Brasil, África, Europa, Ásia e América do Norte atribuídos aos euteleósteos basais. Sete táxons brasileiros (i.e., Beurlenichthys ouricuriensis, Britoichthys marizalensis, Clupavus brasiliensis, Santanasalmo elegans, Santanichthys diasii, Scombroclupeoides scutata e novo euteleósteo da Bacia de Pelotas) e 14 táxons de localidades estrangeiras (i.e., Avitosmerus canadensis, Barcarenichthys joneti, Chanoides macropoma, Clupavus maroccanus, Gaudryella gaudryi, Humbertia operta, Kermichthys daguini, Leptolepides spratiiformis, Lusitanichthys characiformis, Nybelinoides brevis, Orthogonikleithrus leichi, Pattersonella formosa, Wenzichthys congolensis e Tchernovichthys exspectatum) foram analisados através de observação direta, fotografias, desenhos e descrições e submetidos a uma análise de Sistemática Filogenética utilizando o princípio da parcimônia. Três espécies recentes (i.e., Elops saurus, Hoplias malabaricus e Salmo trutta) foram usadas como grupo externo. Sessenta e dois caracteres foram selecionados e, como resultado, seis árvores igualmente parcimoniosas foram obtidas com 325 passos, índice de consistência (CI) de 0,2523 e índice de retenção (RI) de 0,4309. O consenso estrito é representado pela seguinte topologia: ((C. marocanus), (C. brasiliensis, (H. malabaricus + S. diasii))) ((G. gaudryi, (C. macropoma + L. characiformis)), (K. daguini), ((A. canadensis, (novo euteleósteo, (S. elegans + W. congolensis), (B. ouricuriensis + B. marizalensis)), (L. spratiiformis, (S. scutata, (N. brevis + P. formosa))), (B. joneti), (O. leichi), (H. operta + T. exspectatum), indicando que euteleósteos basais não formam um grupo monofilético e que as atuais sinapomorfias propostas são insuficientes para suportar o grupo.

Photosynthetic responses of trees in high-elevation forests: comparing evergreen species along an elevation gradient in the Central Andes

Plant growth at extremely high elevations is constrained by high daily thermal amplitude, strong solar radiation and water scarcity. These conditions are particularly harsh in the tropics, where the highest elevation treelines occur. In this environment, the maintenance of a positive carbon balance involves protecting the photosynthetic apparatus and taking advantage of any climatically favourable periods. To characterize photoprotective mechanisms at such high elevations, and particularly to address the question of whether these mechanisms are the same as those previously described in woody plants along extratropical treelines, we have studied photosynthetic responses in Polylepis tarapacana Philippi in the central Andes (18 degrees S) along an elevational gradient from 4300 to 4900 m. For comparative purposes, this gradient has been complemented with a lower elevation site (3700 m) where another Polylepis species (P. rugulosa Bitter) occurs. During the daily cycle, two periods of photosynthetic activity were observed: one during the morning when, despite low temperatures, assimilation was high; and the second starting at noon when the stomata closed because of a rise in the vapour pressure deficit and thermal dissipation is prevalent over photosynthesis. From dawn to noon there was a decrease in the content of antenna pigments (chlorophyll b and neoxanthin), together with an increase in the content of xanthophyll cycle carotenoids. These results could be caused by a reduction in the antenna size along with an increase in photoprotection. Additionally, photoprotection was enhanced by a partial overnight retention of de-epoxized xanthophylls. The unique combination of all of these mechanisms made possible the efficient use of the favourable conditions during the morning while still providing enough protection for the rest of the day. This strategy differs completely from that of extratropical mountain trees, which uncouple light-harvesting and energy-use during long periods of unfavourable, winter conditions.