Resumo Padrões de distribuição espacial de isótopos estáveis podem ser apresentados em mapas chamados de isoscapes e têm sido amplamente utilizados para rastrear processos biogeoquímicos em sistemas naturais e antrópicos. Isoscapes têm o potencial de melhorar a disseminação e interpretação dos padrões espaciais de isótopos estáveis, aumentar a apropriação de resultados científicos por não-especialistas e melhorar a gestão de recursos naturais. No entanto, a abordagem de isoscape não tem sido comumente usada em estudos realizados no Brasil. Isoscapes de isótopos estáveis de oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e carbono contribuem em áreas como migração animal, ciência forense, estudos hidrológicos e ecológicos a nível de população, comunidade e ecossistema, entre outros. Aqui nós mostramos uma revisão sobre o uso e as aplicações de isoscapes em diferentes estudos em todo o mundo. Também apontamos uma forma de mais pesquisadores brasileiros empregarem essa abordagem em seus estudos, aproveitando os métodos existentes e preenchendo lacunas espaciais e metodológicas. A incorporação de isoscapes pode ampliar o entendimento dos mecanismos e processos dos ciclos biogeoquímicos no Brasil, auxiliar na resolução de crimes, tráfico de drogas ilícitas e de animais silvestres e aumentar o conhecimento brasileiro sobre o ciclo hidrológico e os padrões de migração animal nos neotrópicos.

Abstract Spatial patterns of stable isotope ratios can be represented in spatial models called isoscapes, and have been widely used to track biogeochemical processes in natural and anthropic systems. Isoscapes have the potential to improve isotope dissemination and interpretation of spatial patterns, increase scientific results appropriation by non-specialists and improve natural resource management. However, the isoscape approach has not commonly been used in studies performed in the Brazilian context. Isoscapes with oxygen, hydrogen, nitrogen and carbon stable isotopes contribute in areas such as animal migration, forensics, hydrology, and studies on population, community and ecosystem level, among others. Here, we show the well-known global use and applications of isoscapes in different studies worldwide as a background to point out the potential for more Brazilian researchers to employ this approach in their studies, taking advantage of existing methods and filling spatial and methodological gaps. The incorporation of isoscapes may broaden the understanding of mechanisms and processes of major biogeochemical cycles in Brazil, assist in solving crimes, track illicit drug origins, help to detect wild animal trafficking, and increase Brazilian knowledge about the hydrological cycle and animal migration patterns in the Neotropics.

Resumo A urbanização tem ocasionado o lançamento de volumes significativos de efluentes domésticos parcialmente tratados nos corpos hídricos brasileiros causando diversos prejuízos ecológicos para estes ecossistemas. Para avaliar a integridade ecológica de riachos na região de Cerrado do Brasil Central foram selecionados quatro pontos de coleta, considerando o nível de influência antrópica ao qual estão submetidos. Foram analisados parâmetros físicos e químicos da água, o uso da paisagem e a comunidade de macroinvetebrados bentônicos. As coletas foram realizadas em julho de 2015 e foram mensuradas "in situ" as variáveis condutividade elétrica, temperatura da água, pH, oxigênio dissolvido, turbidez, largura e comprimento do riacho e velocidade da correnteza. Em seguida, foram coletadas amostras para o seston, perifíton, macroinvertebrados bentônicos e sedimento depositado. O ponto "Referência" apresentou menor abundância de larvas de Chironomus (Chironomidae: Diptera) e maior riqueza taxonômica, além de maior abundância dos grupos taxonômicos Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera, mostrando ser o sistema mais íntegro dentre os analisados. A sub-bacia delimitada a partir desse ponto mostrou uma maior porcentagem de áreas com vegetação nativa (51%). Os pontos com presença de efluentes domésticos ("ETE" e "Jusante") por sua vez, apresentaram valores mais elevados de condutividade elétrica, turbidez, maior abundância de larvas de Chironomus e menor riqueza de táxons, mostrando elevado impacto em função das atividades antrópicas. A avaliação rápida realizada com a composição da comunidade bentônica e as variáveis físicas e químicas da água foi suficiente na identificação das alterações na integridade ecológica causadas pela influência antrópica na bacia hidrográfica do rio Corumbá.

Abstract A major consequence of urbanization in Brazil is the production of large amounts of partially treated domestic effluents dumped into rivers, causing ecological damage to aquatic ecosystems. In order to assess the ecological integrity of urban streams in the Cerrado region of Central Brazil, this study selected four sampling points, based upon the level of human influence to which they are submitted, and the physical and chemical parameters of water, land-use map and benthic macroinvertebrates were analyzed. Samples were collected in July 2015, and electrical conductivity, water temperature, pH, dissolved oxygen, turbidity, stream width and length and current velocity were measured in situ. Samples of seston, periphyton, benthic macroinvertebrates and deposited sediment were collected soon after. The "Reference" sample point showed a lower abundance of Chironomus larvae (Chironomidae: Diptera), and greater taxonomic richness and greater abundance of taxonomic groups Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera, proving to be the most undamaged ecosystem. The sub-basin delimited to this point showed a higher percentage of remaining native areas (51%). Sample points where domestic effluents were present ("ETE" and "Jusante") showed higher values of electrical conductivity, turbidity, greater abundance of Chironomus larvae and a low richness, showing high impact due to urban activities. A rapid assessment of the composition of the benthic community and the physical and chemical variables of the water was sufficient to identify the changes in the ecological integrity caused by human influence in the watershed of the Corumbá River.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do carbono no solo no funcionamento da paisagem em Latossolos sobre chapadas da bacia hidrográfica do Alto São Bartolomeu, na região do Cerrado do Brasil Central. A concentração de carbono orgânico no solo (COS), os estoques de carbono no solo, e algumas características físicas e químicas do solo foram determinadas a 0-0,20 m de profundidade, em áreas nativas e antrópicas. Os solos de fragmentos de cerrado sentido restrito foram semelhantes física e quimicamente, tendo sido influenciados por Al3+ trocável e concentrações de COS, enquanto as matrizes antrópicas foram influenciadas por densidade do solo, pH, P disponível, e Ca2+ e Mg2+ trocáveis. A estimativa da distribuição espacial do COS para áreas nativas e antrópicas apresentou R2 ajustado de 64,49%, com uso de estoques de carbono, e de 66,50%, com as concentrações de COS das áreas nativas e antrópicas. Estimar a concentração de COS a partir do solo e de feições da paisagem, por meio do uso de geotecnologias aplicadas aos índices de vegetação, é uma ferramenta potencial para avaliar a produtividade dos agroecossistemas, além de contribuir para estratégias de gestão mais adequadas em grandes escalas.

Abstract The objective of this work was to evaluate the effect of soil carbon on landscape functioning of the Oxisols covering the plateaus of the Alto São Bartolomeu watershed, in the Cerrado (Brazilian savanna) region of Central Brazil. Soil organic carbon (SOC) concentration, carbon stocks, and some soil physical and chemical characteristics were determined at the 0-0.20-m depth on native and anthropogenic areas. Soils from cerrado stricto sensu patches were similar both physically and chemically, being affected by exchangeable Al3+ and by SOC concentrations, while anthropogenic matrices were affected by soil bulk density, pH, extractable P, and exchangeable Ca2+ and Mg2+. The estimate of spatial distribution of soil carbon better fitted had an adjusted R2 of 64.49% using soil C stock and 66.50% using SOC concentration from native and anthropic areas. Estimating SOC concentration from soil and landscape types, using geotechnologies to analyze vegetation indices, is a potential tool to evaluate the productivity of different agroecosystems, besides contributing to make management strategies more suitable on large scales.

Os ciclos biogeoquímicos do carbono e do nitrogênio em savanas são fortemente regulados pela distribuição sazonal de precipitação e pulsos de nutrientes liberados após eventos de chuva, que são críticos para o comportamento dos microrganismos e da vegetação. Investigou-se a variabilidade espacial e sazonal dos isótopos estáveis de C e N como indicadores da ciclagem destes elementos em uma área de cerrado sensu stricto de uma área protegida em um Parque Estadual no estado de São Paulo, Brasil. Os valores de δ13C e δ15N foliar variaram de -33,6 a -24,4 ‰ e -2,5 a 4,5 ‰, respectivamente. Os valores de δ13C apresentaram uma relação consistente com a altura do dossel, mostrando a importância da estrutura da vegetação na assinatura isotópica do C da vegetação. A variação isotópica do Carbono associada com a duração da estação seca indica a importância do C recentemente fixado para integrar a assinatura isotópica do C orgânico da folha. Com relação ao Nitrogênio, as espécies de Cerrado estudadas apresentaram uma grande variação no δ15N foliar. Não houve relação entre o δ15N foliar com a altura do dossel. No entanto, os valores de δ15N foliar apresentaram uma variabilidade sazonal, com maiores valores de δ15N na transição entre as estações seca e chuvosa. A variação encontrada na composição isotópica do C e N foliares foi consistente com o fato de a vegetação ser altamente diversa, tendo que lidar com uma alta disponibilidade de energia, mas baixa disponibilidade de água e N.

Carbon and nitrogen biogeochemical cycles in savannas are strongly regulated by the seasonal distribution of precipitation and pulses of nutrients released during the wetting of the dry soil and are critical to the dynamics of microorganisms and vegetation. The objective of this study was to investigate the spatial and temporal variability of C and N isotope ratios as indicators of the cycling of these elements in a cerrado sensu stricto area, within a protected area in a State Park in the state of São Paulo, Brazil. The foliar δ13C and δ15N values varied from -33.6 to -24.4 ‰ and -2.5 to 4.5 ‰, respectively. The δ13C values showed a consistent relationship with canopy height, revealing the importance of structure of the canopy over the C isotopic signature of the vegetation. Carbon isotopic variations associated with the length of the dry season indicated the importance of recent fixed C to the integrated isotopic signature of the leaf organic C. The studied Cerrado species showed a depleted foliar δ15N, but a wide range of foliar Nitrogen with no difference among canopy heights. However, seasonal variability was observed, with foliar δ15N values being higher in the transition period between dry and rainy seasons. The variation of the foliar C and N isotope ratios presented here was consistent with highly diverse vegetation with high energy available but low availability of water and N.

O uso da abundância natural de isótopos estáveis pode ser uma ferramenta útil em estudos de nutrição animal, de forma que a base necessária para a reconstrução da dieta alimentar pode ser validada a partir de estudos como o apresentado aqui. O objetivo deste estudo foi documentar a magnitude do fracionamento isotópico entre a dieta e os tecidos de porcos domésticos. Para tanto, foram determinadas as razões isotópicas de carbono e nitrogênio de alguns tecidos selecionados (pêlo, unha, fígado, músculo, gordura e cartilagem). Os valores de delta13C e delta15N da ração fornecida foram -15,9‰ e 1,3‰, respectivamente. O delta15N desses tecidos ficou entre 2,2 e 3,0‰ mais enriquecido do que a dieta. Pouca variação no delta15N ocorreu entre os tecidos analisados, exceto o fígado que foi significativamente menos enriquecido em 15N do que a unha. A unha e o pêlo não apresentaram enriquecimento em 13C em relação à ração, enquanto a cartilagem ficou ~1‰ mais enriquecida. Os tecidos de fígado e músculo foram, em média, 2,1‰ mais leve em 13C em relação à dieta, assim como o tecido adiposo. Várias das razões isotópicas dos tecidos dos porcos diferiram, mas as tendências no fracionamento isotópico entre os tecidos foram similares ao encontrado em outros mamíferos. Portanto as diferenças encontradas no fracionamento isotópico podem servir de base para a interpretação de padrões isotópicos em animais domésticos oriundos de experimentos controlados ou semi-controlados.

Naturally occurring stable isotope ratios can be a powerful tool in studies of animal nutrition, provided that the assumptions required for dietary reconstruction are validated by studies such as the one presented here. The objective of this study was to document the magnitude of isotopic fractionation between swine diet and their different tissues. For this, the isotopic ratios of carbon and nitrogen of the diet and selected tissues (hair, nail, liver, muscle, fat and cartilage) were determined. The delta13C and delta15N of the diet were -15.9‰ and 1.3‰, respectively, and all delta15N of swine tissues were 2.2 to 3.0‰ enriched in 15N in relation to the diet. Little variation in delta15N occurred among tissues, with exception to liver that was less enriched in 15N than the nail. Nail and hair presented no 13C enrichment relative to diet. Cartilage was ~1.0‰ enriched in 13C as compared to diet. Liver and muscle were on average 2.1‰ more depleted in 13C in relation to diet as well as fat tissues. Some of the C and N isotope ratios of swine tissues differed in organs, but the isotopic fractionation trends among tissues appears to be similar to other mammals. Therefore our data provide a good baseline to interpret stable isotope patterns in domestic mammals (such as swine) in controlled or semi-controlled experiments.

O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do fogo sobre as taxas de mineralização líquida de N e biomassa microbiana do solo em áreas de cerrado stricto sensu. O estudo foi realizado entre abril de 1998 e abril de 2000. O pH foi maior na área queimada enquanto o teor de umidade do solo foi maior na área sem queima (P<0,05). A razão C/N do solo foi de 22/1. A concentração de N nítrico disponível ficou entre 1,5 e 2,8 mg kg-1 de matéria seca enquanto a de N amoniacal variou entre 3 e 34 mg kg-1 de matéria seca na área queimada e entre 3 e 22 mg kg-1 de matéria seca na área sem queima. A concentração de N amoniacal aumentou significativamente após o fogo (P<0,05). Pequenos acúmulos de N nítrico no solo ocorreram somente durante curto período na estação chuvosa. A biomassa microbiana teve seu pico máximo em novembro de 1998, chegando a 850 mg kg-1 de C no solo da área queimada. Os dados indicam que o pico da atividade microbiana ocorreu no início das chuvas, com um período inicial de imobilização seguido de mineralização líquida. Ambas as áreas apresentaram um mesmo padrão de mineralização/imobilização, mas com menor produção anual de N mineral na área queimada (14,7 kg ha-1 por ano na área sem queima e 3,8 kg ha-1 por ano na área queimada), um ano após a queima.

The objective of this work was to study the effects of fire on net N mineralization and soil microbial biomass in burned and unburned cerrado stricto sensu sites. The study was carried out from April 1998 to April 2000. The pH values were significantly higher in the burned site while soil moisture content was significantly higher in the unburned site (P<0.05). The soil C/N ratio was 22/1 and the available NO3-N ranged between 1.5 and 2.8 mg kg-¹ dry weight. However, the NH4-N concentration ranged between 3 and 34 mg kg-1 dry weight in the burned site and between 3 and 22 mg kg-1 dry weight in the unburned site. The NH4-N increased after fire, but no significant changes were observed for NO3-N (P<0.05). The NO3-N accumulation occurred in short periods during the rainy season. The rates of net N mineralization increased during the rainy season while reductions in soil microbial biomass were observed at both sites. This suggested that the peak in microbial activities occurred with the first rain events, with an initial net immobilization followed by net mineralization. Both sites presented the same pattern for mineralization/immobilization, however, the amount of inorganic-N cycled annually in unburned site was 14.7 kg ha-1 per year while the burned site presented only 3.8 kg ha-¹ of inorganic-N, one year after the burning.