Laboratório de Gestão de Reservatórios Tropicais - Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento...

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Laboratório de Gestão de Reservatórios Tropicais _______________ Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento Sustentável Apresentação junto ao Programa de Posgrado em Biologia Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Antioquia Medellin, Colombia Maio 2015 Ricardo Motta Pinto Coelho Instituto de Ciências Biológicas ICB Universidade Federal de Minas Gerais

Transcript of Laboratório de Gestão de Reservatórios Tropicais - Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento...

Laboratório de Gestão de Reservatórios

Tropicais

_______________Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento

Sustentável

Apresentação junto ao

Programa de Posgrado em Biologia

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Universidad de Antioquia

Medellin, Colombia

Maio 2015

Ricardo Motta Pinto Coelho

Instituto de Ciências Biológicas – ICB

Universidade Federal de Minas Gerais

Ensino (Teaching)

Extensão (Extension)

Pesquisa (Research)

Orientação Pós-Graduação (MSc and Thesis supervision)

Interações com empresas(partnership with private business)

Colaborações Internacionais (International partnerships)

Atividades do

LGAR - UFMG

Atividades de Ensino(Teaching activities)

Nome Curso/Nivel Período

Ecologia de

Comunidades

Pós-Graduação em Ecologia/

Mestrado e Doutorado

1991-2008

Ecologia Energética Bacharelado em Biologia/

Graduação

1991-2008

Bases Ecológicas para

o Desenvolvimento

Sustentável

Todos os cursos da

UFMG/Graduação

2009-2015

Ecologia Geral Engenharia Ambiental/

C. Biológicas/

Graduação

2009-2011

Limnologia Aplicada à

aquicultura

Aquicultura/ Graduação 2010-2015

Fundamentos em

Ecologia

Gestão de Recursos

Hídricos/especialização

2011-2015

O livro “Fundamentos em

Ecologia” foi edié um resultado

direto das minhas atividades

didáticas nos cursos de

graduação e pós-graduação

em Ecologia. Esse livro é

adotado em muitas

universidades brasileiras tendo

já vendido mais de 40 mil

exemplares.

O Atlas da Qualidade de Água da Pampulha tem o objetivo central de vulgarizar o

conhecimento acadêmico para o grande público, atraindo os cidadãos brasileiros para a

causa da conservação e recuperação dos lagos urbanos no país.

O livro “Reciclagem e

Desenvolvimento

Sustentável” é um dos

primeiros livros que trata

desse assunto no Brasil.

Ele está voltado ao

público universitário,

gestores públicos e

estimula seus leitores ao

empreendedorismo na

área de reciclagem.

O livro foi lançado em

2009 e já vendeu 3.000

exemplares. O formato

e-book recebe grande

número de acessos

gratuitos na web.

O Brasil vive hoje uma grave críse hídrica que vai obrigar os grandes centros do país (São Paulo,

Rio e BH) a um grande racionamento de água potável ainda em 2015. O livro mostra que essa

crise foi, em parte, causada pela falta de planejamento do governo e pela incapacidade da

academia influenciar os nossos tomadores de decisão.

Extensão

(Extension)

Extensão Universitária

1º Curso à distância em Ecologia do Brasil, com

sua primeira turma iniciada em 1998

Número de cursos já oferecidos: 21

Centenas de alunos já certificados.

Alunos de praticamente todos estados do Brasil

Alunos da América Latina e África

Muitos ex-alunos são hoje ecólogos, limnólogos e

gestores ambientais de sucesso.

Algumas das turmas de alunos matriculados nos cursos à distância (e-learning)

“Fundamentos em Ecologia e Tópicos em Gestão Ambiental”

Atividades de Pesquisa(Research activities)

Atividades de Pesquisa do LGAR

- Limnologia de Reservatórios- Limnlogia Física (morfometria e batimetria)

- Limnologia Geral

- Ecofisiologia de organismos zooplanctônicos

- Produção primária e secundária

- Ciclagem de nutrientes

- Desenvolvimento de equipamentos

- Poluição e eutrofização- Padrões espaço temporais de indicadores de eutrofização

e de organismos planctônicos

- Espécies exóticas

- Relaçoes fito-zoo-peixes

- Ictiologia e aquicultura- Monitoramento da ictiofauna

- Hidroacústica

- Poluição e seus impactos nas populações de peixes

- Gestão Ambiental de Reservatórios- Usos múltiplos e modelagens Computacionais

- Zoneamento ambiental

- Governança e gestão ambienta- Crise nas águas

- Cooperação com empresas- Icatu Meio Ambiente Ltda.

Limnologia Física

(Morfometria e Batimetria)

Ecobatímetro Sonarlite (Ohmex) e B – DGPS GTR-A (Techgeo). (C) Sistema em operação já em nossas

coletas. Para segurança e para melhor posicionamento, usamos sempre um aparelho convencional GPS

Garmin de 12 canais. Esse equipamento possibilitou uma navegação mais precisa dentro dos transectos

previamente demarcados.

O LGAR desenvolveu uma metodologia específica para

executar estudos morfométricos em reservatórios tropicais

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Transectos para obtenção de dados batimétricos georeferenciados com precisão sub-

métrica na represa da Pampula. A vetorialização da orla da represa foi fieta com o uso do

programa Didger 3.1. Os overlays foram obtidos com a partir da geração de um mapa

básico (basemap) com o Programa Surfer 8.0.

N500

m

N500

m

Limnologia Geral

(Padrões espaço temporais)

Sondas multi-analisadoras Yellow Springs 556 MPS

(direita) e 6920 (esquerda). Sonda SCUFA, Turner

Instruments, USA. Essa sonda é um sensor

fluorimétrico submersível capaz de realizar

mensurações “in situ” de clorofila-a e de turbidez. A

sonda é submersível na água e coleta grande

quantidade de dados em seu sistema de data-log

que mais tarde podem ser transferidos diretamente

a um computador Essas sondas permitiram a coleta

in situ de uma série de variáveis limnológicas

permitindo uma aquisição, transferência e

processamento dos dados com grande rapidez.

Fotos: Ricardo P. Coelho.

Pampulha Reservoir: Annual monitoring in 2014 (intensive sampling at every single day)

Pampulha Reservoir: Annual monitoring in 2014 (intensive sampling at every single day)

Evidência de entrada de efluentes poluídos em outubro de 2014 na represa da Pampulha

O monitoramento diário

documentou um aumento

abrupto da condutividade em

outubro de 2014. O evento

ocorreu nos três pontos de

monitoramento. Acreditamos

que esse evento seja uma

evidência da entrada externa

de contaminação industrial

1

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CONDUTIVIDADE ELETRICA

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OXIGENIO DISSOLVIDO

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CLOROFILA

Cartas temáticas geradas a partir de dados de campo, georeferenciados com precisão sub-métrica (D-GPS), obtidos com as

sondas YSI 556 e SCUFA/Turner. Mapa gerados com auxílios de diversos aplicartivos (Didger 3.0, Surfer 8.0, PASCAL, etc).

Interpolação: Krigging.

MALHA AMOSTRAL

(ABRIL 2007)

September, 2009

Sonda PAR-UV Biospherical Instuments, Inc., USA.

µWatts/cm²/nm

0 10 20 30 40 50 60 70

Pro

f. (

m)

1

2

3

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5

12Edz305nm

Edz320nm

Edz340nm

Perfil - Furnas

Ln µWatts/cm²/nm

1 2 3 4 5

Ln Edz305nm

Ln Edz320nm

Ln Edz340nm

µEinsteins/m²/s

400 800 1200 1600 2000 2400 2800P

rof.

(m

)

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EdzPAR

Ln µEinsteins/m²/s

2 3 4 5 6 7 8 9

Ln EdzPAR

Kd 305 nm = 3,066

Kd 320 nm = 2,179

Kd 340 nm = 1,600

Kd PAR = 0,299

Limnologia Geral

Novos Equipamentos

Amostradores de zooplâncton

Equipamentos para

coleta e triagem de

organismos aquáticos

Sonda multiparâmetros Hydro_Node (UFMG)

Prof. Luiz A. Vieira,

coordenador do projeto

“Sonda Hydro_Node/UFMG

Os dois novos flutuadores

desenvolvidos pela empresa Piraí

Ltda. ; Paraná irão diminuir muito o

peso final do conjunto, alojar mais

baterias e suportar melhor as

intempéries.

Um novo flutuador

para a Sonda Hydro

Node da UFMG

Equipe dp Laboratório de Ciências da Computação, Instituto de Ciências Exatas da UFMG.

Coordenador: Prof. Dr. Luiz A. Vieira.

Invasões Biológicas

nos Sistemas Aquáticos Tropicais

P. Nattereri (Piranhas)

Nova ocorrência de alga fitoplânctonica no reservatório de Furnas, Janeiro de 2007

(Projeto: Delimitação de Parques Aquícolas, SEAP/SECTES-MG/FUNDEP-UFMG).

Foto: Maíra Campos (Lab. Gestão de Reservatórios, agosto de 2007)

Introdução de Peixes Exóticos

Tucunaré + Piranha

Extinções locais

(ictiofauna nativa)

Forte pressão sobre o micro-zooplâncton herbívoro

(Bosmina e Ceriodaphnia), com predomínio de rotíferos

Aumento na densidade de algas e piora da

qualidade de água com estabelecimento de

condições eutróficas em plena oligotrofia

nutricional.

Aumento das densidades de

chaoboriade (keystone species)

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

Teorias das “cascatas

tróficas” (Carpenter & cols,

1988)

Essa teoria, fundamentada em

relações peixes-zooplâncton de

lagos temperados prevê um

decréscimo dos produtores

primários em função de um aumento

de peixes piscívoros. A aplicação

desse princípio deu origem a toda

uma série de trabalhos de

biomanipulação em lagos

temperados (Lynch, Shapiro, etc).

A Cascata trófica torna-se invertida

em ambientes tropicais, onde a

adição de peixes piscívorous causa

uma liberação ecológica junto aos

predadores invertebrados,

Chaoborus, o que resulta em efeito

oposto ao esperado no nível no

fitoplâncton.

Piranha + Tucunaré

(piscivorous fish)

Fitoplâncton

Zooplâncton

Chaoborus

Peixes Nativos

Cascata Trófica Invertida

(Pinto-Coelho et al. 2008)

Cascata Trófica

(Carpenter et al. 1988)

Níveis Tróficos

Gestão Ambiental de Reservatórios

(Res. de São Simão, MG/GO)

Usos do solo e a eutrofização no Reservatório de São

Simão, rio Paranaíba, Minas Gerais/Goiás

Equipe: Ricardo M Pinto-Coelho et cols.

Florescimento de cianobactérias no reservatório

logo em nossa primeira excursão em janeiro de

2002. As fotos ilustram o evento no braço do

Tijuco-Prata (C-09).

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

A area total do estado de Goiás é de

340.117,65 km2. A área dos municípios

presentes na bacia é de 76.134 km2 e,

portanto, o percentual da área total do

estado de Goiás que está na bacia de

captação do reservatório de São Simão

chega a 22% da superfície do estado. Do

total de 246 municípios do estado de Goiás,

76 (31% dos municípios) possui terras na

bacia de captação do reservatório de São

Simão

A represa de São Simãolocaliza-se na bacia do Rio Paranaíba um dos rios formadores do Rio Paraná. Trata-se de um reservatório de grande porte, construído para produção de energia elétrica.

O reservatório tem apresentado um quadro preocupante de degradação da qualidade de suas águas causado por uma multiplicidades de fatores de origem antrópica.

Variável Valor

1 Área do Reservatório 722,25 km2

2 Área de Drenagem 171.000 km2

(estimativa CEMIG)

3 Profundidade Máxima 127 m

4 Vazão Máxima 24.000 m3.s-1

5 Altitude 404 m

6 Localização Latitude S19 01´ 05´´

Longitude W 50 29´57´´

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

As principais sub-bacias do reservatório são: rio Meia Ponte, rio dos Bois, Rio São Francisco, Rio Preto, Rio Alegre (GO) e rio dos Patos, São Gerônimo, rio da Prata e Tijuco (MG).

Fig – localização dos núcleos urbanos presentes nos municípios na bacia de captação do reservatório de São Simão.

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

O primeiro passo foi a

identificação do “eixos” de

desenvolvimento urbano na bacia

do reservatório. Pudemos notar o

grande desenvolvimento urbano

em Goiás, ao norte-nordeste da

bacia, nas áreas de influência dos

rios dos Bois e Meia Ponte

(Goiânia). Existem ainda muitos

outros centros urbanos importantes

nas sub-bacias goianas. Do lado

mineiro, a maior expansão urbana

foi observada na região de

Ituiutaba, na sub-bacia do Rio

Tijuco.

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

Hidroacústica

Eccossonda científica digital Biosonic DT-X. Este equipamento realiza varreduras na coluna d’água nas

faixas de freqüência de 38, 70, 120, 200, 420 e 1000 kHz, possibilitando a determinação da estimativa

da abundância, biomassa e espectro de tamanho dos organismos-alvo (peixes, macrófitas submersas e

mesozooplâncton (Chaoborus).

Ecossonda científica digital Biosonics DT-X® para biomonitoramento sub-aquático de recursos biológicos presentes na

coluna de água (esquerda). Ecosonda DT-X da Biosonics, adquirida no convênio 10.195 Fapemig/Fundep já em testes de

bancada no laboratório de Gestão Ambiental de Reservatórios da UFMG (direita). Esfera de tungstênio usada para a

calibração da sonda (em baixo).

Entre os anos de 2004 e 2006, fizemos um amplo levantamento da ictiofauna no sistema lacustre do

médio rio Doce. Foram amostrados ao todo oito diferentes lagos tanto dentro quanto fora do Parque

Estadual do Rio Doce. Esse levantamento prévio indicou o lago D. Helvécio como um ambiente propício

para dar início aos estudos de hidroacústica dada a simplicidade estrutural da comunidade de peixes e a

grande dominância de piranhas tanto nas capturas por frequência quanto nas capturas por biomassa.

Diferentes aspectos do levantamento da ictiofauna dos lagos do médio rio Doce. Nesse estudo, observamos a grande

abundância de piranhas em muitas de nossas coletas.

Lista de espécies de peixes coletados nas lagoa D. Helvécio,

Parque Estadual do Rio Doce em 2005.

Lagoa D.Helvécio (PERD)

Espécie PT NT PM CPUEb CPUEn

P. adspersus 918,8 6 183,8 765,7 5,0

Lycengraulis sp. 2,5 1 2,5 2,1 0,8

P. nattereri 5696,9 26 219,1 4747,4 21,7

H. malabaricus 1202,2 5 240,4 1001,8 4,2

Totais 7820,4 38 6517,0 31,7

Legenda:

PT: peso fresco total da captura por espécie (gramas),

NT: número total de indivíduos capturados (número),

PM: peso fresco médio dos indivíduos capturados (gramas),

CPUb: captura por unidade de esforço em termos de biomassa (gramas)CPUFn:captura por unidade de esforço em termos de frequência (ind.)

Ecograma obtido pela sonda Biosonics DT-X no dia 30 de junho de 2007 no Lago D. Helvécio, Minas

Gerais

DELIMITAÇÃO DE PARQUES AQÜÍCOLAS NOS LAGOS

DAS USINAS HIDROELÉTRICAS DE FURNAS E TRÊS

MARIAS

É possível desenvolver a aquicultura em um grande reservatório tropical?

Fatores positivos- Grandes áreas alagadas

- Modelos potencialmente viáveis (tilápia- tanques-redes)

- Existência de populações lindeiras aptas para desenvolver a aquicultura

- Interesse econômico

- Políticas públicas

- Forte demanda pelo pescado

Fatores negativos- Incremento da eutrofização

- Uso de espécies exóticas

- Crescimento desordenado (favelização da água)

- Resistência de certos setores da academia

- Falta de infra-estrutura

- Falta de mão de obra especializada

Etapas do Trabalho

Fatores restritivosConsolidação da base cartográfica

SIG

Limnologia

Usos do Solo

Batimetria

Hidrologia

e Hidrodinâmica

Pesca e Aquicultura

Toxicologia

Capacidade de Suporte

Polígonos

Parques Aquícolas

Ictiologia

Mod. Zootécnico

Reservatórios

Rios

ADCP

Hidrodinâmica Mod. Limnológico

Ecobatimetro

Modelagem

Acessibilidade

Modelagem Hidrodinâmica

Prof. Dr. Paulo Cesar Rosman

COPPETEC – UFRJ

Projeto: Delimitação dos Parques Aquícolas nos reservatórios

de Furnas e Três Marias, Minas Gerais.

SEAP/SECTES/UFMG

Batimetria do Res. de Furnas

(uma primeira aproximação)

Simulação feita com o programa

SISBAHIA

(COPPETEC, UFRJ)

Res. de Furnas

Modelagem hidrodinâmica

- Vazões dos tributários

Detalhe com a circulação hidrodinâmica na região do rio

Grande, próximo à cidade de Guapé. Escala de cores e

outros dados na Figura acima. Nessa região, foram

demarcados vários polígonos aquícolas.

Padrão de correntes

médias na vertical (2DH)

em situação de verão com

ventos de SW.

Detalhe das pistas de vento NE na região do rio Sapucaí próximo à sua foz com o

rio Grande (estampa da esquerda) e na altura da cidade de Carmo do Rio Claro

(estampa da direita).

Monitoramento

Limnológico de

Reservatórios

O estudo limnológico foi

feito em três diferentes

Campanhas:

1) Todo o reservatório

2) Áreas ¨alvo¨ (aquicultura)

3) Polígonos Aquícolas

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N

15 Km

Res. Furnas

Secchi

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sólidos totais

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Res. Furnas

Carta Temática

(nitrato)

Res. Furnas

Carta Temática

(fósforo total)

Dados Biológicos

Além dos inventários descritos acima foram realizadas pesquisas sobre

a composição do fitoplâncton (cianobactérias), produção primária e

secundária em áreas previamente selecionadas:

Cianobactérias: (cel.ml-1,Portaria Nº 519 do Ministério da Saúde)

Produção primária (produção primária fitoplanctônica foi determinada

utilizando-se metodologia descrita por Vollendweider (1969) e Teixeira

(1973). Os resultados foram expressos em mgC/m³.hora-1, segundo os

procedimentos de Steemann-Nielsen (1952).)

Produção secundária (estimativa da produtividade como um produto

da biomassa (B) da população, e da taxa de crescimento, ou seja, da

taxa finita de natalidade () (Hart, 1987) )

Cianobactérias

CYANOPHYTA P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20

Anabaena sp. 32 84 315 106 51

Aphanizomenon sp. 269 724 3.234 109 2.526 5.187 5.053

Aphanocapsa delicatissima 56 234 40 256 39 134

Aphanocapsa holsatica 178 19

Epigloeosphaera brasilica 150 76

Lynbya sp. 1.406 197 464 202 438 2.273 492 236

Merismopedia sp. 83 71 41 50 29 46

Microcystis aeruginosa 960 145 5.895 75.789 2518 2829

Microcystis novacekii 1.684

Microcystis panniformis 2.683 2113 144 269 134 6.189 126 505 68.421 108.632 246 4.211 1.768

Oscillatoria sp. 138 97 67 1.145 116 947 9.474 109 1.052 1.547

Pseudanabaena mucicola 101 6 92 4.211 55 24

Radiocystis fernandoii 1.061

Densidade Total (cel/ml-1

) 371 56 4.648 2.310 786 1.095 4.462 375 14.562 896 3.873 69.368 198.106 3.529 8.104 12.758 5.104

Estações de coleta de

Cianobactérias no

reservatório de Furnas. Os

pontos foram plotados em

carta imagem do reservatório

indicando, em vermelho, a

região de deplecionamento

do mesmo.

Ictiologia e

Ecologia de

Peixes

Cádmio (brânquias)

Pontos de amostragem

C00 C TR1 TR2 TR3 C' TR1'TR2'TR3' C'' TR1''TR2''TR3''C'''TR1'''TR2'''TR3''' L

mg C

d/K

g

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

AM05

AM04

AM03

AM02

AM01

AM00

VMP

Bioacumulação de metais traços (Pb, Cd,

Zn e As) em peixes cultivados em tanques

rede.

O estudo demonstrou que há bioacumulação de Cd na Represa

da Pampulha, Belo Horizone, MG.

Limnologia AplicadaO estudo da ictiofauna no rio Itabapoana, Rio de Janeiro, demonstrou que os

impactos ambientais causados pelo lançamento de esgotos domésticos de uma

cidade de médio porte são maiores do que aqueles causados pela construção de

uma pequena central hidroelétrica (PCH, Pirapetinga, RJ)

Orientação Pós-Graduação

(MSc and Thesis supervision)

Tese/Dissertaçãoes/Monografias orientadas

( post-graduation supervisorship )

em andamento concluídas total

Pós-Doutorado

(PD)0 4 4

Doutorandos

(PhD)4 5 8

Mestrandos

(MSc)0 12 12

Co-orientações

de Mestrado

(MSc)

1 2 3

Iniciação

(undergraduate)7 31 38

Dr. Marcos Reis Araújo

CEO Empresa de Consultoria na área de

Gestão de Unidades de Conservação

Orientação: Mestrado e Doutorado

Dra. Mgda Karla Barcelos Greco

Diretora da área de Meio Ambiente

CEMIG Cia Energia de Minas Gerais

Orientação: Doutorado

Dra Isabela Claret Torres

Diretora de Empresa de Consultoria

Limnologia

Orientação: Mestrado

Profa. Dra Carla Fernandes

Macedo

Profa. Universidade Estadual da Bahia

Campus de Sta Cruz

Orientação: Mestrado

Prof. Dr. José Fernandes Neto

Depto. Biologia Geral – ICB – UFMG

Orientação: Mestrado, Doutorado e Pós-

Doutorado

Profa. Dra. Laura Rull

Univ. Alicante – Espanha

Orientação: Mestrado

Prof. Dr. Juan Carlos Jaramillo

Londoño

Univ. Antioquia – Medellin

Orientação: Estágio de Doutorado

Biol. MSc. Rafael Resck

CEO – Empresas

SIGA Ltda.

RIMA Meio Ambiente Ltda.

Seguindo a trajetória profissional (ollow

up) os ex-alunos (alumni) do LGAR

Colaborações Internacionais

(International partnerships)

The schism between

water science and

water policy

__________________Richard Meganck, Karl Havens, Ricardo M. Pinto-

Coelho

Accepted to correspondence section/Nature/2015

Campus Universidade do Estado de Minas Gerais – UEMG – UNESCO-HidroEX, Frutal, MG

Países Lusófonos (Portugal, Angola,

Moçambique, Guiné-Bissau, Timor-

Leste, etc.)

IHE, Delft, Holanda

Univ. Dundee, UK

UNESCO, Paris

UNESCO, Montevideu

PHI, St. Domingo

UNESCO, Centers, Washington, USA

UNESCO, ICHARM, Japão

UNESCO, Centro de Hidroinformática,

Brasil-Paraguai (Itaipu)

Sto. Domingo, 2011 Muscat, Omã, 2010

ICHARM, Tskuba, Japão, 2010

Lille, France, 2010

Limnologia

Ecologia

Zoologia

Botânica

Hidrologia

Geografia

Geologia

Microbiologia

Biologia Molecular

Economia

Sociologia

Engenharias

Química e Bioquímica

Física

Ciências da saúde

Direito ambiental

Computação

Matemática

Comunicação

Ciências Sociais

EducaçãoClimatologia

Gracias!

Ricardo Motta Pinto Coelho

Departamento de Biologia Geral

Universidade Federal de Minas Gerais

Av. Antônio Carlos, 6627, Bairro São Francisco

Telefax 031 3409 2605

E-mail: [email protected]

Gracias

Gracias